专利名称：绞盘智能直平衡式抽油机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于无游梁式塔架式采油机械，特别是涉及一种带自动保护系 统、变频调速和智能控制技术的绞盘智能直平衡式抽油机。
背景技术：
在世界各国机采石油设备中，广泛使用有百余年历史的游梁式抽油机，它 有结构简单耐用的优点。但由于其工作原理和结构上的问题存在着以下不可克 服的缺点1、地面传动线路长，使地面效率很低， 一般在30%左右，如把地下
效率(抽油泵效率等)按80%估算，则系统效率仅在25%左右；2、抽油机起动 加速度一般为3m^2左右，所以抽油机的动载荷过大，工作运行不平稳；3、鼠 笼式电动机功率因数低，而且起动电流大， 一般在额定电流3倍以上，所以抽 油机必须选用大功率电机，造成"大马拉小车"的现象；4、游梁式抽油机冲程 和冲次调节困难，可调节值小，如要调节须更换原传动系统的机械部件(如电 机、减速器、皮带传动等)，在开采稠油时抽油机则更受到限制。因此需要开发 各种新型节能抽油机来满足降低成本、节能降耗的要求。
现在抽油系统主要存在两大问题首先，能耗问题。目前，在我国的石油
生产过程中存在所谓的"电能换石油"的说法，能耗在采油的成本中占有相当 大的比重。这是因为传统的抽油机均以旋转电机为动力源，欲把电机的旋转运 动转化为抽油杆柱的直线运动，必须经过减速器、四连杆机构等中间环节，因
此，传统的抽油机有着传动链长、系统可控性差、效率低等缺点；
其次，冲程问题。随着各行各业对石油需求量的大幅度增大，油井开采也 在逐年加深。传统抽油机一旦安装完开始运行，冲程、冲次基本上固定，调整 范围非常小，导致无法充分抽汲深层石油。因此研制一种新型节能抽油机势在 必行。
实用新型内容
本实用新型提供了一种具有智能化、自动化、长冲程、平衡精确、适应性 强、可靠性高和高效节能特点的绞盘智能直平衡式抽油机，能够为油田生产提 供新的动力，具有稳产增效，节能降耗的应用价值。
本实用新型所采用的技术方案如下
一种绞盘智能直平衡式抽油机，包括一底座，其特征在于所述底座上设置 有竖立的前架体，所述前架体的上端部设置一天台，该天台上设置有电动机、 减速器、制动器和绞盘，所述前架体上装配有可沿前架体的框体上下滑动的移 动机构，移动机构上连接设置有钢丝绳和牵引皮带，所述牵引皮带的另一端绕 过绞盘后连接设置一抽油杆，钢丝绳与绞盘上设置的螺旋槽固定。
具体的讲，所述电动机通过联轴器联接减速器，所述联轴器上安装有电磁 制动器，减速器通过另一联轴器与所述绞盘联接。
所述绞盘的中部搭设牵引皮带，所述牵引皮带与绞盘磨擦接触，绞盘的两 端设置左螺旋槽和右螺旋槽，左螺旋槽和右螺旋槽分别固定一钢丝绳。
所述前架体上设置有接触式限位开关，该接触式限位开关包括用于所述移 动机构触发而控制移动机构行程的上限位开关和下限位开关。
所述移动机构为平衡箱，该平衡箱箱与所述前架体的左右框体限位活动设 置，所述前架体的左右框体上设置有前架导轨，平衡箱通过其上设置的扶正轮 与该前架导轨导向设置，该平衡箱包括放入平衡箱内的多块调整平衡块。
所述平衡箱的一侧设置有开关碰触模块。
所述底座为可折叠结构的底座，所前架体和底座间连接设置倾斜的可调拉 杆，所述前架体与天台间连接设置倾斜的撑杆。
所述抽油机还包括一控制系统，该控制系统包括一控制面板和一调节电动 机的变频器，所述抽油机的前架体上设置有上限位开关和下限位开关，所述控 制面板连接设置上限位开关和下限位开关。
所述抽油机还包括一起吊装置，所述起吊装置设置在所述天台上。 所述电动机、减速器、制动器和绞盘通过其底座螺栓固定于所述天台上。 该绞盘智能直平衡式抽油机的工作执行机构为绕在绞盘上牵引皮带，电动 机正、反转动，驱动同轴连接的减速器，带动绞盘正、反向转动，使抽油杆上、 下运动来抽汲产液，变频器精确地控制着电动机的相序，通过改变相序来改变 电动机的转向。该变频器可采用转速电流双闭环的原理，通过调整脉宽可改变电动机的转矩和转速。电机经减速器减速将动力传给绞盘，连接抽油杆和平衡 箱的牵引皮带通过与绞盘之间的摩擦力实现抽油杆的上、下往复运动，安装在 平衡箱上的模块撞击限位开关时，限位开关的触点动作。切断(或改变)控制电 路，机械就停止运行或改变运行状态，从而起到控制行程、限位保护的作用。
绞盘的两端设置左、右螺旋槽，双螺旋槽各固定两条钢丝绳，这样就使动 力机构和平衡机构连接为一体，钢丝绳与绞盘之间无相对滑动，即使前端突然 失去井口载荷，平衡箱也不能自由落体，而是由动力机构控制其运动速度，提 高了工作的可靠性。
电磁制动器又叫电磁刹车，抽油机停机时需要电磁制动器控制。利用具有 可编程功能的变频器，根据系统要求编写出特殊控制逻辑，变频器控制电磁制 动器使抽油杆能够停在任意位置，便于井场作业，在机器出现故障时可实现制 动，对抽油机实施保护。
其采用的是接触式限位开关，当安装在平衡块上的开关碰触模块撞击导轨 上的限位开关时，切断了或改变了控制电路，机械就停止运行或改变运行状态， 从而起到控制行程、限位保护的作用。其所采用的平衡箱可采用扶正轮导向， 沿前架体上的导轨做直线运动。可以通过调整平衡箱上的连接螺栓来调整扶正 轮与导轨之间的间隙，以减小换向时产生的撞击，因长期运转而失效的扶正轮 可以方便更换。平衡箱内设置了一定数量的调整平衡块，每块的质量较小，可 以方便地放入平衡箱下部的框架内，并能根据实际悬点的载荷，将平衡调整到 所需要的范围。
该绞盘智能直平衡式抽油机可采用交流电动机的变频控制系统(BF)。"交流 电动机+变频器"构成调速系统，运行稳定可靠、可无级调速、调速性能较好， 解决了抽油机采用电动机正、反转驱动换向时因重载、频繁启动、制动电流过 大等损害电动机的难题，且能达到节能得目的。
绞盘智能直平衡式抽油机的智能控制系统可由变频控制器及操作面板组 成，利用电流和电压传感器间接检测工况并通过变频调速器自动控制异步电动 机工作频率，实现冲次及上、下冲程速度比根据井况实时闭环调节，达到节能 及提高抽油系统效率的目的。控制系统根据程序设定的运动曲线通过变频调速 装置实时调节电动机的转速、悬点的加减速、电动机的正、反转，并判断是否 采取紧急保护措施。
该绞盘智能直平衡式抽油机摒弃常规四连杆机构，采用塔架式结构，传动机构安装在上平台上，可有效地减少使用过程中的非正常故障，如油污、被盗、 人为破坏等；采用变频调速和智能控制技术，对于不同的采油井工况，通过控 制面板合理设置运行参数，控制装置就能根据运行参数分别调节上、下冲程的 速度，无级调整抽油机的冲程、冲次，实现抽油机光杆的快提慢放；绞盘轮采 用带左、右螺旋槽的滚筒，钢丝绳与绞盘之间无相对滑动，性能稳定，安全可 靠；通过控制系统可实现开机自动平衡、自动定位功能；电机换向取代机械换 向，大大简化了机械结构，换向平稳，冲击小，同时采用机械重物悬挂平衡方 式，调节平衡方便，平衡度可达95%以上；装机容量低、启动电流小，传动路 线短、附加动载荷小，节能效果特别显著；调参简便、精细、平滑、合理，性 能稳定可靠，操作维护简单，适宜在恶劣气候和野外环境长期使用。
图1是本实用新型具体实施方式
的立体结构示意图。
具体实施方式
如图l所示，该绞盘智能直平衡式抽油机由底座l、可调拉杆2、平衡箱3、 前架体4、天台5、绞盘6、减速器8、电动机9、电磁制动器IO、撑杆ll、上 限位开关12、钢丝绳13、牵引皮带14、下限位开关15和起吊装置16组成，起 吊装置设置在天台上。底座1上设置有竖立的前架体4，底座为可折叠结构的底 座，前架体和底座间连接设置倾斜的可调拉杆2，前架体与天台间连接设置倾斜 的撑杆11。前架体4的上端部设置一天5台，该天台上设置有电动机9、减速 器8、电磁制动器10和绞盘6，电动机通过联轴器联接减速器，联轴器上安装 有电磁制动器，减速器8通过另一联轴器与绞盘6联接。天台的周边设置有护 栏7。
平衡箱3与前架体4的左右框体限位活动设置，前架体4的左右框体上设 置有前架导轨和接触式限位开关，平衡箱通过其上设置的扶正轮与该前架导轨 导向设置，该接触式限位开关包括用于所述移动机构触发而控制移动机构行程 的上限位开关12和下限位开关15。该平衡箱包括放入平衡箱内的多块调整平衡 块。绞盘6的中部搭设牵引皮带14，牵引皮带14的另一端绕过绞盘后连接设置 一抽油杆，钢丝绳13与绞盘上设置的螺旋槽固定。牵引皮带与绞盘磨擦接触， 绞盘的两端设置左螺旋槽和右螺旋槽，左螺旋槽和右螺旋槽分别固定一钢丝绳，该钢丝绳的另一端连接平衡箱。
该抽油机还包括一控制系统，该控制系统包括一控制面板和一调节电动机 的变频器，控制面板连接设置上限位开关和下限位开关。
经对该绞盘智能直平衡式抽油机进行应用试验，表明其可以使抽油机耗电
量减少而产液量增加，吨液生产有功节电率达20% 40%，无功节电率可达90% 以上，提高系统效率15%以上，增产节能效果显著，具有广阔的推广应用前景。
权利要求1.一种绞盘智能直平衡式抽油机，包括一底座，其特征在于所述底座上设置有竖立的前架体，所述前架体的上端部设置一天台，该天台上设置有电动机、减速器、制动器和绞盘，所述前架体上装配有可沿前架体的框体上下滑动的移动机构，移动机构上连接设置有钢丝绳和牵引皮带，所述牵引皮带的另一端绕过绞盘后连接设置一抽油杆，钢丝绳与绞盘上设置的螺旋槽固定。
2. 根据权利要求1所述的绞盘智能直平衡式抽油机，其特征在于所述电动 机通过联轴器联接减速器，所述联轴器上安装有电磁制动器，减速器通过另一 联轴器与所述绞盘联接。
3. 根据权利要求1所述的绞盘智能直平衡式抽油机，其特征在于所述绞盘 的中部搭设牵引皮带，所述牵引皮带与绞盘磨擦接触，绞盘的两端设置左螺旋 槽和右螺旋槽，左螺旋槽和右螺旋槽分别固定一钢丝绳。
4，根据权利要求1所述的绞盘智能直平衡式抽油机，其特征在于所述前架 体上设置有接触式限位开关，该接触式限位开关包括用于所述移动机构触发而 控制移动机构行程的上限位开关和下限位开关。
5. 根据权利要求1所述的绞盘智能直平衡式抽油机，其特征在于所述移动 机构为平衡箱，该平衡箱箱与所述前架体的左右框体限位活动设置，所述前架 体的左右框体上设置有前架导轨，平衡箱通过其上设置的扶正轮与该前架导轨 导向设置，该平衡箱包括放入平衡箱内的多块调整平衡块。
6. 根据权利要求5所述的绞盘智能直平衡式抽油机，其特征在于所述平衡 箱的一侧设置有开关碰触模块。
7. 根据权利要求1所述的绞盘智能直平衡式抽油机，其特征在于所述底座 为可折叠结构的底座，所前架体和底座间连接设置倾斜的可调拉杆，所述前架 体与天台间连接设置倾斜的撑杆。
8. 根据权利要求1所述的绞盘智能直平衡式抽油机，其特征在于所述抽油 机还包括一控制系统，该控制系统包括一控制面板和一调节电动机的变频器， 所述抽油机的前架体上设置有上限位开关和下限位开关，所述控制面板连接设 置上限位开关和下限位开关。
9. 根据权利要求1所述的绞盘智能直平衡式抽油机，其特征在于所述抽油机还包括一起吊装置，所述起吊装置设置在所述天台上。
10.根据权利要求1所述的绞盘智能直平衡式抽油机，其特征在于所述电 动机、减速器、制动器和绞盘通过底座螺栓固定于所述天台上。
专利摘要一种绞盘智能直平衡式抽油机，包括一底座，其特征在于所述底座上设置有竖立的前架体，所述前架体的上端部设置一天台，该天台上设置有电动机、减速器、制动器和绞盘，所述前架体上装配有可沿前架体的框体上下滑动的移动机构，移动机构上连接设置有钢丝绳和牵引皮带，所述牵引皮带的另一端绕过绞盘后连接设置一抽油杆，钢丝绳与绞盘上设置的螺旋槽固定。本实用新型具有智能化、自动化、长冲程、平衡精确、适应性强、可靠性高和高效节能的特点，能够为油田生产提供新的动力，具有稳产增效，节能降耗的应用价值。
文档编号F04B47/14GK201396119SQ20092015394
公开日2010年2月3日 申请日期2009年5月19日 优先权日2009年5月19日
发明者徐贻钦, 陈华角 申请人:北京胜利顺天技术股份有限公司