专利名称：游梁式抽油机的数控电平衡装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数控抽油机的附件，也就是数控抽油机的电平衡装置，属于机电一体化的石油开采机械技术领域游梁式抽油机是我国油田使用范围最广泛、时间最长的传统抽油机械装置。由于其结构坚固牢实，毋需专人管理，能够适应在野外苛刻运行条件下长时间工作，所以至今仍是油田开采的生力军。由于我国油田中稠油和深井开采任务日趋繁重，使本来矛盾就相当尖锐的抽油机动力与负荷的平衡问题更加突出，尽管采用了多种综合机械平衡措施，例如游梁平衡、曲柄平衡、气缸平衡等，以及采用大马拖小车的动力配置，仍然不能使抽油机的动力达到均衡，至多达到其即使负荷突然增加若干倍(对于稠质油井，同一口油井里的原油粘滞度也会发生很大变化)时，也能维持正常运行生产而已，至于能量的损耗消费方面是相当可观的。例如尽管配备的驱动电机额定功率要比抽油时消耗的实际功率要大得多，但由于游梁式抽油机的效率低(通常在0.3～0.6之间)，以及电机的运行工况远离设计点，一旦遇到开采稠油时，仍会发生动力不足的“力不从心”之感。游梁式抽油机在某一个运行周期里的负荷状态极其复杂，在游梁上行程时从电网中输入的能量实际上只有一小部分是用来提升原油做功的，绝大部分能量被用来举升装置本身的运动部件；而到下行程时，这部分势能也没有释放出来作功而以发热的形式白白消耗了。为了改善上述状况，游梁式抽油机采取了各种机械平衡措施，但这些平衡措施都要受到机械结构的限制，平衡效果并不理想，而且，由于这些平衡部件的存在和影响，使构件的受力情况变得更加复杂，设备容易损坏。
本发明的目的是提供一种游梁式抽油机上使用的数控电平衡装置。
本发明是这样实现的包括有其转子外缘装有稀土永磁材料制成多个磁极的稀土全速同步电机，连轴器与数字控制装置，其特征在于在游梁式抽油机的驱动电机驱动的主动皮带轮的另一侧安装有作为换能器的稀土永磁全速电机，该电机通过弹性联轴器与主动皮带轮联成一体，该电机通过控制开关或其定子线圈外接的双向可变频逆变器，与供电网相连。
本发明是在申请人的专利技术《数控全速稀土同步电机》(CN91203427.0)和经简化的《数控全速电力/动力装置》(CN93200001.0)基础上的再创造，是将游梁式抽油机的传动装置与上述专利技术相结合而产生的新型数控电平衡技术设备。本发明是利用当代高新技术装备和供电网构成的可以由数控装置随机实时控制的平衡装置，使抽油机与电网连成一个可控的交换能量和平衡动力的有机整体在抽油机上行程抽油时，由驱动电机从电网获取能量做功；在其下行程时，抽油机运动部件所具备的势能又通过数控稀土全速同步电机转化电能而馈送回供电网，从而大大提高游梁式抽油机工作效率和能量利用率；一旦遇到稠油特别粘滞，驱动电机“力不从心”时，该换能器的稀土同步电机也可以从电网获取能源，协助驱动电机一起出力驱动主动皮带轮旋转，使抽油机的动力性能、能耗和供电质量都能得到明显改善。同时本发明又可取代传统的各种机械平衡装置，使游梁式抽油机的机械结构更加简化；再者，抽油机安装本发明后，并设有改变其主体结构和传统的使用方法，有利于推广应用该发明。
图1是本发明的结构组成示意图。
参见图1，本发明就是在原抽油机的驱动电机1驱动的主动皮带轮2的另一侧安装一个其转子外缘装有稀土永磁树料制成多个磁极的稀土全速同步电机3作为本发明的换能器，该稀土同步电机3通过同轴安装在主动皮带轮2上的弹性联轴器4与驱动电机1结成一个整体，稀土电机3的定子线圈外接有双向可变频逆变器5，该逆变器5又与供电网6相连，也可使其定子线圈通过控制开关与供电网6相连游梁式抽油机安装本发明后，其主体机械结构和使用方法并无甚改变，仍由驱动电机1作为主动力源，驱动皮带轮2旋转，并通过钢丝绳、卷扬机构使抽油杆作抽吸原油的上下往复运动通常状况下，抽油杆上行程时，驱动电机1从电网吸收电能作功，必要时，换能器的稀土全速电机3也可馈入电能，协同增加扭矩作功。而在抽油杆到达顶点后向下运动时，原先白白损失的势能可以通过传动机构和皮带轮2，使稀土永磁电机3的转子旋转，并将其定子线圈上感应生成的电能经双向可变频逆变器5馈送回供电网6。该双向可变频逆变器5既可以把从电网输入的交流电转换成频率、相位，电流都可随机改变的交流电馈入稀土全速同步电机3，来控制其转速、转向、输出扭矩和行程，以协助驱动电机1出力从地下抽取稠油，也可将稀土永磁电机在抽油机下行程时感应生成的电势引出，并使之与电网同步后馈入供电网，使抽油机的能耗和动力平衡得到根本改善。
由于作为换能器的稀土全速同步电机的优良性能，可以使原游梁式抽油机的机械平衡设施成为多余而可以精简之，从而简化抽油机的机械结构，并大大节省油田的能耗。据统计测算，我国现有游梁式抽油机5万台，如果都能改用本发明装置，一年可以节电20亿度，国家每年可以减少消耗原煤70万砘，同时减少向大气排放温室气体150吨，既节约了一次能源，又有益于环境保护，经济效益和社会效益都相当显著。
权利要求
1.一种游梁式抽油机的数控电平衡装置，包括有其转子外缘装有稀土永磁材料制成多个磁极的稀土全速同步电机、连轴器与数字控制装置，其特征在于在游梁式抽油机的驱动电机驱动的主动皮带轮的另一侧安装有作为换能器的稀土永磁全速电机，该电机通过弹性联轴器与主动皮带轮联成一体，该电机通过控制开关或其定子线圈外接的双向可变频逆变器，通过控制开关或其与供电网相连。
全文摘要
一种游梁式抽油机的数控电平衡装置，是在其驱动电机驱动的主动皮带轮的另一侧安装有作为换能器的稀土永磁全速电机，并在该电机的定子线圈外接双向可变频送变器或控制开关，再将此逆变器与供电网相连而实现的。稀土电机通过连轴器与驱动电机连成一个有机整体。本装置既可在驱动力不足时，由稀土电机经双向可变频逆变器从电网获取能量，产生转速、转向、扭矩和行程皆可控的动力协助驱动；也可在抽油机下行程时将势能转化为电能馈回电网。
文档编号F04B49/06GK1122878SQ94113890
公开日1996年5月22日 申请日期1994年11月9日 优先权日1994年11月9日
发明者石行 申请人:北京市西城区新开通用试验厂