一种智能化液压抽油机的制作方法

本发明涉及石油开采设备技术领域，特别是涉及一种智能化液压抽油机。

背景技术：

随着国民经济增长对能源的需求，对高效节能型抽油机的需求日益增加，相比传统的游梁式抽油机，液压抽油机因其结构简单，造价低，工作平稳，冲程长，冲次调整方便，易于实现安全保护，节能效果显著等优点，受到广泛关注。国内国外都有一些液压抽油机产品投入使用中。

目前现有的液压抽油机，主要是以下几种形式，1、液压泵-换向阀-调速阀-液压缸-蓄能器蓄能。2、液压泵-换向阀-调速阀-液压缸-机械配重蓄能。3、液压泵-换向阀-调速阀-液压马达-蓄能器蓄能。

通过现场使用发现，现有的液压抽油机的存在以下问题：

1、因为抽油机的工作频率很高，部分液压元件使用寿命过短，主要是蓄能器和换向阀容易损坏，设备的使用成本比较高。

2、因为调速阀在使用过程中，会有液压能量损失，造成液压系统发热，能耗过大，需要散热冷却等辅助系统。

3、在换向的过程中，液压冲击比较大，会发生传动带断裂等事故，形成安全隐患。

4、在修井作业时，需要移动抽油机主体设备，系统维护或维修不便。

5、机电液一体化技术采用率不足，影响设备的总体性能。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种智能化液压抽油机，以解决上述现有技术存在的问题，改变液压系统的控制方式，优化机械配重结构，实现液压抽油机的长效、安全和更高的节能效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种智能化液压抽油机，包括塔架、驱动液压缸、第一定滑轮组、第二定滑轮组、第三定滑轮组、第四定滑轮组、动滑轮组、传动带和配重箱；所述驱动液压缸设置于所述塔架内部，所述驱动液压缸的底端与所述塔架的顶部连接，所述驱动液压缸的活塞杆的端部铰接于一轴承箱的顶部；所述动滑轮组包括动滑轮a、动滑轮b和动滑轮c，所述动滑轮a、所述动滑轮b和所述动滑轮c转动连接在所述轴承箱内；所述第一定滑轮组设置于所述塔架的底部与所述动动滑轮组相对，所述第二定滑轮组设置于所述塔架的底端一侧，所述第三定滑轮组设置于所述塔架顶部一侧与所述第二定滑轮组相对，所述第四定滑轮组设置于所述塔架的顶部另一侧，所述第一定滑轮组、第二定滑轮组、第三定滑轮组、第四定滑轮组均转动连接在所述塔架上，所述第三定滑轮组和所述第四定滑轮组之间的所述塔架上还转动连接有一定滑轮g；

所述第一定滑轮组包括定滑轮a和定滑轮b，所述第二定滑轮组包括定滑轮c和定滑轮d，所述第三定滑轮组包括定滑轮e和定滑轮f，所述第四定滑轮组包括定滑轮j、定滑轮h和定滑轮i，其中所述定滑轮h设置于所述定滑轮i和所述定滑轮j之间；所述传动带包括传动带a、传动带b、传动带c、传动带d、传动带e；

所述塔架的一侧设置有悬绳器，另一侧设置有配重箱，所述悬绳器的底部连接抽油杆；所述传动带a一端与悬绳器连接，另一端通过所述定滑轮j和所述定滑轮e后与所述配重箱的顶部连接；所述传动带b一端与所述悬绳器连接，另一端通过所述定滑轮h、所述定滑轮g和所述动滑轮b后与设置在所述动滑轮b顶部的一涨紧器连接；所述传动带c一端与所述悬绳器连接，另一端通过所述定滑轮i和所述定滑轮f后与所述配重箱的顶部连接；所述传动带d一端与所述配重箱的底部连接，另一端通过所述定滑轮c、所述定滑轮b和所述动滑轮a后与设置于所述动滑轮a底部的一涨紧器连接；所述传动带e一端与所述配重箱的底部连接，另一端通过所述定滑轮d、所述定滑轮a和所述动滑轮c后与设置于所述动滑轮c底部的一涨紧器连接。

优选地，所述动滑轮a、所述动滑轮b和所述动滑轮c分别通过一轴承设置在一轴上，所述轴的两端与所述轴承箱连接。

优选地，所述定滑轮a和所述定滑轮b通过轴和轴承座设置在所述塔架上；所述定滑轮c和所述定滑轮d通过轴和轴承座设置在所述塔架上；所述定滑轮e和所述定滑轮f通过轴和轴承座设置在所述塔架上；所述定滑轮g通过轴和轴承座设置在所述塔架上。

优选地，所述传动带a和所述传动带c对称设置；所述传动带d和所述传动带e对称设置。

优选地，还包括摆臂和摆臂旋转缸；所述摆臂设置有两个，两个所述摆臂一端与所述摆臂旋转缸连接，另一端连接有轴，所述定滑轮j、所述定滑轮h和所述定滑轮i通过轴承设置在所述轴上。

优选地，还包括位置检测器，所述位置检测器安装在所述塔架上，与所述驱动液压缸相对，所述驱动液压缸的活塞杆上设置有一挡板，当所述活塞杆伸出或者缩回时，所述挡板运动到所述位置检测器的位置，所述位置检测器发出位置信号。

优选地，还包括闭式液压系统和电气控制系统，所述电气控制系统根据给定的参数和所述闭式液压系统的反馈信号，通过plc和变频控制器驱动变频电机带动双向液压泵提供液压油给所述驱动液压缸和所述摆臂旋转缸。

优选地，所述闭式液压系统中设置有双向驱动液压泵、变频电机、液压控制阀组、液压油箱、液位控制器、温度控制器、过滤器、故障泵、压力传感器、溢流阀、预压式空气滤清器和电加热器；所述液压控制阀组安装在所述驱动液压缸和所述摆臂旋转缸上，其余元件安装在液压油箱上。

优选地，所述的电气控制系统中设置有电源箱、plc、变频控制器、远程通信系统和远程监控系统，所述远程监控系统安装在中央控制室，其余元件安装在所述塔架旁的电控箱内。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

本发明提供的智能化液压抽油机，改变液压系统的控制方式，优化机械配重结构，采油所用的能量消耗占到采油成本的三分之一左右，较传统游梁式抽油机节能70％，较已有的液压抽油机节能20％，同时因本设备具有长寿高效、操作简单、维护方便等优点，给油田的开采带来巨大的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中智能化液压抽油机的立体结构示意图；

图2为本发明中智能化液压抽油机的传动图；

图3为本发明中摆臂开启状态的传动图；

图4为本发明中液压原理图；

图中：1-塔架；2-驱动液压缸；3-第二定滑轮组；4-第三定滑轮组；5-第四定滑轮组；6-动滑轮组；7-传动带；8-配重箱；9-摆臂；10-摆臂旋转缸；11-悬绳器；12-抽油杆；13-轴承箱；14-双向驱动液压泵；15-变频电机；16-液压控制阀组；17-液压油箱；18-液位控制器；19-温度控制器；20-过滤器；21-故障泵；22-压力传感器；23-溢流阀；24-预压式空气滤清器；25-电加热器；

21.1-定滑轮a；21.2-定滑轮b；21.3-定滑轮c；21.4-定滑轮d，21.5-定滑轮e；21.6-定滑轮f；21.7-定滑轮g；21.8-定滑轮j；21.9-定滑轮h；21.10-定滑轮i；

26.1-动滑轮a；26.2-动滑轮b；26.3-动滑轮c；

32.1-传动带a；33-传动带b；32.2传动带c；24.2-传动带d；24.1-传动带e；

28.1-涨紧器；28.2-涨紧器；28.3-涨紧器；

22-轴；23-轴；30-轴；35-轴；36-轴；37-轴；

39.1-位置检测器；39.2-位置检测器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种智能化液压抽油机，以解决现有技术存在的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例提供一种智能化液压抽油机，如图1、图2所示，包括塔架1、驱动液压缸2、第一定滑轮组(图1中未示出)、第二定滑轮组3、第三定滑轮组4、第四定滑轮组5、动滑轮组6、传动带7和配重箱8；驱动液压缸2设置于塔架1内部，驱动液压缸2的底端与塔架1的顶部连接，驱动液压缸2的活塞杆的端部铰接于一轴承箱13的顶部；动滑轮组6包括动滑轮a26.1、动滑轮b26.2和动滑轮c26.3，动滑轮a26.1、动滑轮b26.2和动滑轮c26.3转动连接在轴承箱13内；第一定滑轮组设置于塔架1的底部与动动滑轮组6相对，第二定滑轮组3设置于塔架1的底端一侧，第三定滑轮组4设置于塔架1顶部一侧与第二定滑轮组3相对，第四定滑轮组5设置于塔架1的顶部另一侧，第一定滑轮组、第二定滑轮组3、第三定滑轮组4、第四定滑轮组5均转动连接在塔架1上，第三定滑轮组4和第四定滑轮组5之间的塔架1上还转动连接有一定滑轮g21.7。

第一定滑轮组包括定滑轮a21.1和定滑轮b21.2，第二定滑轮组3包括定滑轮c21.3和定滑轮d21.4，第三定滑轮组4包括定滑轮e21.5和定滑轮f21.6，第四定滑轮组5包括定滑轮j21.8、定滑轮h21.9和定滑轮i21.10，其中定滑轮h21.9设置于定滑轮i21.10和定滑轮j21.8之间；传动带7包括传动带a32.1、传动带b33、传动带c32.2、传动带d24.2、传动带e24.1。

塔架1的一侧设置有悬绳器11，另一侧设置有配重箱8，悬绳器11的底部连接抽油杆12；传动带a32.1一端与悬绳器11连接，另一端通过定滑轮j21.8和定滑轮e21.5后与配重箱8的顶部连接；传动带b33一端与悬绳器11连接，另一端通过定滑轮h21.9、定滑轮g21.7和动滑轮b26.2后与设置在动滑轮b26.2顶部的一涨紧器28.1连接；传动带c32.2一端与悬绳器11连接，另一端通过定滑轮i21.10和定滑轮f21.6后与配重箱8的顶部连接；传动带d24.2一端与配重箱8的底部连接，另一端通过定滑轮c21.3、定滑轮b21.2和动滑轮a26.1后与设置于动滑轮a26.1底部的一涨紧器28.3连接；传动带e24.1一端与配重箱8的底部连接，另一端通过定滑轮d21.4、定滑轮a21.1和动滑轮c26.3后与设置于动滑轮c26.3底部的一涨紧器28.2连接。

本实施例中，动滑轮a26.1、动滑轮b26.2和动滑轮c26.3分别通过一轴承设置在轴30上，轴30的两端与轴承箱13连接。

本实施例中，定滑轮a21.1和定滑轮b21.2通过轴22和轴承座设置在塔架1上；定滑轮c21.3和定滑轮d21.4通过轴23和轴承座设置在塔架1上；定滑轮e21.5和定滑轮f21.6通过轴37和轴承座设置在塔架1上；定滑轮g21.7通过轴36和轴承座设置在塔架1上；各个动滑轮和定滑轮均能在相应的轴上转动。

本实施例中，传动带a32.1和传动带c32.2对称设置；传动带d24.2和传动带e24.1对称设置；传动带7采用对称布局，改善了支撑轴和传动带7的受力条件，提高了轴承和传动带7的使用寿命。

本实施例提供的智能化液压抽油机工作过程如下：

驱动液压缸2活塞杆伸出，通过动滑轮h21.9、传动带b33拉动抽油杆12上升，同时，配重箱8下降，通过传动带a32.1和传动带c32.2拉动抽油杆12上升，在这个过程中，配重箱8的势能释放，减少液压泵驱动电机的功率。抽油杆12的速度由液压缸控制。

驱动液压缸2活塞杆缩回，抽油杆12靠重力下降，同时，抽油杆12通过传动带7传动带a32.1和传动带c32.2拉动配重箱8上升，驱动液压缸2的拉力通过定滑轮a21.1、定滑轮b21.2及传动带d24.2和传动带e24.1平衡抽油杆12和配重箱8的重量差，在这个过程中，配重箱8的完成蓄能势能，减少能量的损耗。抽油杆12的速度由液压缸控制。驱动液压缸2通过动滑轮组6及相应的传动带7连接，起到抽油杆12的增程作用，实行了抽油机的长冲程功能。

本实施例中，还包括摆臂9和摆臂旋转缸10；摆臂9设置有两个，两个摆臂9一端与摆臂旋转缸10连接，另一端连接有轴35，定滑轮j21.8、定滑轮h21.9和定滑轮i21.10通过轴承设置在轴35上；图3所示为摆臂9升起图，在修井作业时，摆臂旋转缸10驱动摆臂9向上旋转90度，让出井口的上部空间，可在不移动抽油机本体的情况下完成修井作业，提高了设备的使用率。

本实施例中，还包括位置检测器，位置检测器包括位置检测器39.1和位置检测器39.2，两个位置检测器竖向排列安装在塔架1上，与驱动液压缸2相对，驱动液压缸2的活塞杆上设置有一挡板，当活塞杆伸出或者缩回时，挡板运动到相应的位置检测器的位置，位置检测器发出位置信号；由位置检测器检测驱动液压缸2的位置，通过变速泵控制，实现驱动液压缸2的往复运动，改变位置检测的位置，就可以方便的控制抽油机的冲程。

本实施例中还包括闭式液压系统和电气控制系统，电气控制系统根据给定的参数和闭式液压系统的反馈信号，通过plc和变频控制器驱动变频电机15带动双向液压泵提供液压油给驱动液压缸2和摆臂旋转缸10；驱动液压缸2通过传动带7和动滑轮组6及各个定滑轮组带动抽油杆12和配重箱8做上下往复运动，完成抽油机的冲次，同时完成配重箱8的蓄能，达到节能的目的。变频电机15的转速正比于液压缸的速度，改变变频电机15的转速和旋向，就可以实现液压缸的往复运动及速度变化，进而改变抽油杆12的工作速度。因为是采用闭式液压系统，没有换向阀、调速阀及蓄能器等液压元件，提高了系统的能效。变频电机15在转速的变化中，采用了时间控制梯度，实现了加减速度控制，减少了液压系统及设备的冲击。通过远程通信及控制系统，可以远距离操控多台设备，合理设置每口油机的采油参数。

如图4所示，本实施例中，闭式液压系统中设置有双向驱动液压泵14、变频电机15、液压控制阀组16、液压油箱17、液位控制器18、温度控制器19、过滤器20、故障泵21、压力传感器22、溢流阀23、预压式空气滤清器24和电加热器25；液压控制阀组16安装在驱动液压缸2和摆臂旋转缸10上，其余元件安装在液压油箱17上。

闭式液压系统中，变频电机15转速为0时，双向液压泵输出流量为0，驱动液压缸2在液控单向阀的作用下，保持停止位置。变频电机15右旋，转速大于0时，双向液压泵的b油口输出流量，通过液控单向阀进入驱动液压缸2的无杆腔，推动驱动液压缸2的活塞杆伸出，驱动液压缸2的有杆腔流量经过液控单向阀流回液压泵的a油口，液压泵的a油口流量不足部分由单向阀从液压油箱17补充。改变变频电机15的转速，就可以实现液压缸及抽油杆12上升速度的调节。变频电机15左旋，转速大于0时，双向液压泵的a油口输出流量，通过液控单向阀进入驱动液压缸2的有杆腔，推动液压缸的活塞杆缩回，液压缸的无杆腔的一部分流量经过液控单向阀流回液压泵的b油口，一部分流量经过液控单向阀流回液压油箱17。改变变频电机15的转速，就可以实现液压缸及抽油杆12下降速度。

调节故障泵21的作用是:1、在主系统出现故障时，通过手动换向阀将设备停在检修的位置，方便设备检修。2、在修井作业时，通过手动换向阀将摆臂9旋转到检修位，方便修井作业。溢流阀23的作用是防止系统过载，保护设备的安全。压力传感器22的作用是：1、通过压力传感器22的数值快速设定配重箱8的重量，使变频电机15运行在最佳工作区间。2、通过压力传感器22的数值与plc的给定参数比较，自动调节抽油杆12下降时的系统压力，防止抽油杆12的弯曲。过滤器20将所述中的经过液控单向阀的液压油过滤，提高液压油的使用寿命，并减少液压泵的磨损。预压式空气滤清器24，用于提高液压泵的补油压力，防止液压泵的气蚀现象，提高液压泵的使用寿命，稳定系统压力。电加热器25用于寒冷气候条件下，液压油的加热，提高设备的气候适合范围。其他液压元件用于液压系统的工作状态检测，提供故障报警和设备检修预警。

电气控制系统中，plc通过远程通讯系统将远程控制系统的参数，经过程序设定，将数值传送给变频器，控制液压系统的工作。液压系统的运行参数反馈给plc，做进一步的优化调整；变频器按照plc的给定值，驱动变频电机15及双向液压泵，变频电机15的转速按设定的斜率变化，减少液压系统的冲击。设备的参数通过远程通讯系统上传，实现联网功能。

本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。