本公开总体上涉及往复杆泵送单元。
背景技术：
为了获得烃流体，在地中钻出井孔以与开采地层相交。一旦到达开采地层，通常需要人工提升系统来将采出流体(例如，烃流体)从开采地层运送至位于地表面处的井口。往复杆泵送单元是常见类型的人工提升系统。
该往复杆泵送单元通常包括表面驱动机构、抽油杆柱和井下泵。流体通过附接至杆柱的驱动机构的往复泵送动作而被带至井孔的表面。往复泵送动作使泵上的游动阀移动，从而在杆柱的向下行程上对游动阀加载并且在杆柱的向上行程上将流体提升至表面。通常在泵筒的底部处定位有固定阀，该固定阀防止流体在泵筒被填充之后以及在杆柱的向下行程期间流回到井地层中。该杆柱提供了位于表面处的驱动机构至井下泵的机械连接。
一种这样的表面驱动机构被称为长行程泵送单元。该长行程泵送单元包括配重，该配重在塔的操作期间沿着塔行进。如果抽油杆柱发生故障，则存在下述可能性：配重组件将在重力作用下自由下落并且当配重组件发生碰撞时损坏泵送单元的各个部件。配重组件的突然加速可能不能使用现有的长行程泵送单元来进行控制。
技术实现要素：
本公开总体上涉及一种用于往复杆泵送单元的制动系统。在一个实施方式中，往复杆泵送单元包括：塔；能够沿着该塔移动的配重组件；连接至塔的上端部并且能够相对于该塔的上端部旋转的鼓；带，该带具有连接至配重组件的第一端，该带延伸越过鼓，并且该带具有能够连接至杆柱的第二端；用于使配重组件沿着塔进行往复运动的原动机；用于检测由于杆柱的故障而引起的配重组件的突然加速度的传感器；用于使配重组件的自由下落停止的制动系统和用于吸收下落的配重组件的动能的制动器系统中的至少一者；以及控制器，该控制器与传感器通信并且能够操作成响应于关于突然加速度的检测而激活所述制动系统或制动器系统。
在一个实施方式中，往复杆泵送单元包括：塔；能够沿着该塔移动的配重组件；连接至塔的上端部并且能够相对于该塔的上端部旋转的鼓；带，该带具有连接至配重组件的第一端，该带延伸越过鼓，并且该带具有能够连接至杆柱的第二端；用于使配重组件沿着塔进行往复运动的原动机；用于检测泵送单元的状况的传感器；用于使配重组件的自由下落停止的制动系统；以及控制器，该控制器与传感器通信并且能够操作成响应于关于泵送单元的故障状况的检测而激活制动系统。在一个示例中，传感器选自下述各者组成的组：用于检测带的速度的速度传感器、用于检测带的循环的循环传感器、用于检测鼓上的载荷变化的载荷传感器、用于检测带的对准的带对准传感器、用于检测塔的振动的振动传感器及其组合。
在另一实施方式中，往复杆泵送单元包括：塔；能够沿着该塔移动的配重组件；连接至塔的上端部并且能够相对于该塔的上端部旋转的鼓；带，该带具有连接至配重组件的第一端，该带延伸越过鼓，并且该带具有能够连接至杆柱的第二端；用于使配重组件沿着塔进行往复运动的原动机；用于检测泵送单元的状况的传感器；以及控制器，该控制器与传感器通信并且能够操作成响应于所检测到的状况而使配重组件停止。在一个示例中，传感器选自下述各者组成的组：用于检测带的速度的速度传感器、用于检测带的循环的循环传感器、用于检测鼓上的载荷变化的载荷传感器、用于检测带的对准的带对准传感器、用于检测塔的振动的振动传感器及其组合。
在另一实施方式中，往复杆泵送单元包括塔；能够沿着塔移动的配重组件；连接至塔的上端部并且能够相对于塔的上端部旋转的鼓；带，该带具有连接至配重组件的第一端，该带延伸越过鼓，并且该带具有能够连接至杆柱的第二端；用于使配重组件沿着塔进行往复运动的原动机；用于将向链、轴承及其组合中的至少一者施加润滑剂的润滑系统；用于检测润滑系统中的润滑剂的量的润滑传感器、用于检测润滑系统中的压力的压力传感器和用于测量润滑剂的流量的流量计中的至少一者；以及控制器，该控制器与润滑传感器、压力传感器和流量计中的所述至少一者通信并且能够操作成使配重组件停止。
附图说明
为了能够详细地理解本公开的上述特征的方式，可以通过参照实施方式来实现对上面简要概述的本公开的更具体的描述，其中，所述实施方式中的一些实施方式在附图中示出。然而，应当指出的是，附图仅示出了本公开的典型实施方式，并且因此不应被认为是对本公开的范围的限制，因为本公开可以允许其他等效的实施方式。
图1a和图1b示出了根据本公开的一个实施方式的往复杆泵送单元。图1c示出了该往复杆泵送单元的制动系统。图1d示出了该往复杆泵送单元的加速度计。
图2a是联接至链和配重的示例性托架的局部立体图。
图2b是图2a的托架的立体图。
图3a至图3e示出了托架的另一实施方式。图3a是该托架的立体图。图3b是该托架的截面图。图3c是衬套和衬套轴的截面图。图3d至图3e是托架的不同立体图。
图4示出了联接至减速器的示例性制动系统。
图5a至图5e示出了配备有测力传感器的轴台的示例性实施方式。
图6示出了润滑系统的喷嘴的示例性位置。
具体实施方式
图1a和图1b示出了根据本公开的一个实施方式的往复杆泵送单元1k。往复杆泵送单元1k可以是还包括杆柱1r和井下泵(未示出)的人工提升系统1的一部分。人工提升系统1可以操作成从与井2相交的含烃地层(未示出)泵送采出流体(未示出)。井2可以包括位于地表面3附近的井口2h以及从井口延伸的井筒2w。井筒2w可以从表面3延伸穿过非开采地层并且穿过含烃地层(也称为储层)。
套管柱2c可以从井口2h延伸到井筒2w中并且用水泥(未示出)密封在井筒2w中。开采柱2p可以从井口2h延伸并且进入井筒2w中。开采柱2p可以包括开采管柱和连接至开采管的底部的井下泵。该开采管可以悬挂在井口2h。
井下泵可以包括在底部处定位有固定阀的管状筒，其中，该固定阀允许采出流体从井筒2w进入，但是不允许流体离开。泵筒内部可以是紧密配合的中空柱塞，其中，在顶部处定位有游动阀。该游动阀可以允许流体从柱塞下方移动至上方的开采管并且可以不允许流体从该管返回至柱塞下方的泵筒。该柱塞可以连接至杆柱1r的底部，从而用于进行往复运动。在柱塞的上冲程期间，游动阀可以关闭并且开采管中柱塞上方的任何流体可以被朝向表面3提升。同时，固定阀可以打开并且允许流体从井筒2w进入泵筒。在柱塞的下冲程期间，游动阀可以打开并且固定阀可以关闭以将流体从泵筒传送至柱塞。
杆柱1r可以从往复杆泵送单元1k延伸穿过井口2h并且进入井筒2w。杆柱1r可以包括接合式的或连续式的抽油杆柱4s以及光杆4p。光杆4p可以连接至抽油杆柱4s的上端部，并且泵柱塞可以例如通过螺纹联接件连接至该抽油杆柱的下端部。
井口2h的上端部可以连接有采油树(未示出)，并且该采油树的上端部可以例如通过凸缘连接而连接有填料箱2b。光杆4p可以延伸穿过填料箱2b。填料箱2b可以具有密封组件(未示出)，该密封组件用于密封光杆4p的外表面，同时使适应杆柱1r相对于填料箱的往复运动。
往复杆泵送单元1k可以包括滑道5、原动机比如电动马达6、旋转连杆7、减速器8、一个或更多个梯子和平台(未示出)、直立支柱(未示出)、冠状件9、鼓组件10、负载带11、一个或更多个防风罩(未示出)、配重组件12、托架13、链惰轮14、塔15、链16、吊杆17、驱动链轮18，塔基部19、基座20、控制系统21和制动系统22。控制系统21可以包括可编程逻辑控制器(plc)21p、液压动力单元(hpu)21h、马达驱动器21m、转速计21t、测力传感器21d以及诸如加速度计21a之类的传感器。
基座20可以从表面3支承泵送单元1k，并且滑道5和塔基部19可以置于该基座的顶上。plc21p和hpu21h可以安装至滑道5和/或塔15。可以在塔基部19中设置润滑剂比如精炼油和/或合成油23，使得链16在绕链惰轮14和驱动链轮18绕行时浸入在该润滑剂中。
电动马达6可以是一个或更多个电动马达比如三相电动马达。马达驱动器21m可以是可变速度的，并包括整流器和逆变器。马达驱动器21m可以从三相电源比如发电机或传输线接收三相交流电(ac)电力信号。整流器可以将三相ac电力信号转换为直流电(dc)电力信号，并且逆变器可以以可变频率将dc电力信号调制成三相ac电力信号，以控制马达6的旋转速度。plc21p可以经由数据链路将马达6的期望转速供至马达驱动器21m。
替代性地，原动机可以是由井场处的可用天然气供给燃料的内燃发动机。
马达6可以包括设置在壳体中的定子，其中，壳体安装至滑道5。旋转连杆7可以将马达6的转子扭转地连接至减速器8的输入轴，并且旋转连杆7可以包括连接至转子的滑轮、连接至输入轴的滑轮以及连接这些滑轮的v形带。减速器8可以是齿轮箱，该齿轮箱包括输入轴、连接至输入轴的输入齿轮、与输入齿轮啮合的输出齿轮、连接至输出齿轮的输出轴以及安装至滑道5的齿轮外壳。该输出齿轮的外径可以大体上大于输入齿轮的外径，以实现马达6的角速度的减小以及马达的扭矩的增大。驱动链轮18可以扭转地连接至减速器8的输出轴。转速计21t可以安装在减速器8上以监测输出轴的角速度并且可以经由数据链路将该角速度传达给plc21p。
链16可以与驱动链轮18啮合并且可以延伸至惰轮14。惰轮14可以包括与链16啮合的惰轮链轮14k和将该惰轮链轮安装至塔15同时允许惰轮链轮相对于塔15旋转的可调节框架14f。可调节框架14f可以改变惰轮链轮14k相对于驱动链轮18的高度，以用于张紧链16。
托架13可以将配重组件12纵向地连接至链16，同时允许该链相对于配重组件12的相对横向运动。托架13可以包括块基部13b、一个或更多个(示出的为四个)轮13w、轨道13t和旋转关节13k。轨道13t可以例如通过紧固而连接至配重组件12的底部。所述轮可以与轨道13t的上导轨和下导轨接合，从而将块基部13b纵向连接至轨道13t，同时允许块基部13b与轨道13t之间的横向运动。旋转关节13k可以包括从动部，该从动部使用紧固件组装为链16的一部分，以将该从动部连接至链的相邻链节。旋转关节13k可以具有轴部，该轴部从从动部延伸并且由块基部13b的插口接纳并通过轴承(未示出)连接至块基部13b，使得旋转关节13k可以相对于块基部13b旋转。
图2a和图2b示出了托架213的另一实施方式。图2a是联接至链16和配重12并位于惰轮链轮14k附近的托架213的局部立体图。图2b是托架213的立体图。托架213可以将配重组件12纵向地连接至链16，同时允许链16相对于配重组件12的相对横向运动。托架213可以包括块基部213b、一个或更多个(示出的为八个)滑动轴承213s、两个轨道213t、以及旋转关节213k。上轨道和下轨道213t可以例如通过紧固而连接至配重组件12。滑动轴承213s可以接合上轨道和下轨道213t的导轨，从而将块基部213b纵向地连接至轨道213t，同时允许配重12与链16之间的横向运动。如所示，四个滑动轴承213s接合上轨道213t的导轨，并且四个滑动轴承213s接合下轨道213t的导轨。然而，可以设想的是，任一轨道或两个轨道213t均可以具有与所述轨道接合的一个、两个、四个或更多个滑动轴承213s。在一个实施方式中，滑动轴承213s与轨道213t在其间没有润滑剂的情况下接合。每个滑动轴承213s可以包括与轨道213t的导轨接合的金属板213p。在一个实施方式中，金属板213p包括青铜和/或石墨以及钢背衬。如所示，在滑动轴承213s的边缘上设置有轴承导引件213g，以将滑动轴承213s保持在轨道213t上。
图3a至图3e示出了托架613的另一实施方式。托架613可以包括代替滑动轴承213s的衬套613s。图3a是托架613的立体图，并且图3b是托架613的截面图。图3c是衬套613s和衬套轴613t的截面图。图3d至图3e是托架613的不同立体图。托架613可以将配重组件12纵向地连接至链16，同时允许链16相对于配重组件12相对横向运动。托架613可以包括块基部(也称为“壳体”)613b、一个或更多个(示出的为八个)衬套613s、类似于轨道13t的两个轨道以及旋转关节613k。上轨道和下轨道可以例如通过紧固而连接至配重组件12。旋转关节613k利用一个或更多个轴承613h旋转地联接至壳体613b，如图3b中所示。链16可以经由链销613p联接至旋转关节613k。链销613p可以利用销保持器613r附接至旋转关节613k。衬套613s经由衬套轴613t旋转地联接至壳体613b。衬套轴613t可以延伸穿过壳体613b以支承壳体613b的每一侧上的衬套613s。参照图3c，使用一个或更多个轴承组件613j来促进衬套613s与衬套轴613t之间的相对旋转。衬套613s可以接合上轨道和下轨道的导轨，从而将壳体613b纵向地连接至所述轨道，同时允许配重12与链16之间的横向运动。如所示，衬套导引件613g设置在衬套613s的边缘上以将衬套613s保持在轨道上。如所示，四个衬套613s接合上轨道的导轨，并且四个衬套613s接合下轨道的导轨。然而，可以设想的是，任一轨道或两个轨道均可以具有与所述轨道接合的一个、两个、四个或更多个衬套613s。在一个实施方式中，衬套613s与轨道613t在其间没有润滑剂的情况下接合。
返回参照图1a和图1b，配重组件12可以设置在塔15中并且能够相对于塔15纵向移动。配重组件12可以包括箱12b、设置在箱中的一个或更多个配重12w、以及导向轮12g。正交取向的导向轮12g可以连接在箱12b的每个角处以用于与塔15的相应的导轨接合，从而将该箱横向地连接至塔。箱12b可以装载配重12w，直到与杆柱1r的重量和/或采出流体柱的重量对应的总平衡重量比如等于杆柱1r的重量加上一半的流体柱的重量为止。
图1c示出了制动系统22。冠状件9可以是安装在塔15的顶上的框架。鼓组件10可以包括鼓10d、轴10s、将鼓连接至轴的一个或更多个(示出的为一对)肋状件10r、安装至冠状件9的一个或更多个(示出的为一对)轴台10p以及用于从轴台支承轴同时使适应轴相对于轴台的旋转的一个或更多个(示出的为一对)轴承10b。制动系统22可以包括一个或更多个(示出的为一对)盘式制动器。每个盘式制动器可以包括设置在轴10s周围并且扭转地连接至轴10s的盘22k、安装至相应的轴台10p的卡钳22c、设置在形成在相应卡钳中的相应室中的一个或更多个(示出的为一对)活塞22p以及连接至每个活塞22p的制动衬垫22b。每个活塞22p可以是在接合位置(未示出)与断开接合位置(示出的)之间相对于相应的卡钳22c可移动的。制动衬垫22b可以在断开接合位置中脱离相应的盘22k并且在接合位置中压靠所述盘，从而将轴10s扭转地连接至轴台10p。每个活塞22p可以通过方形切割密封件(示出的)或复位弹簧(未示出)而朝向断开接合位置偏置。每个卡钳22c可以具有与相应的活塞室流体连通的液压端口22h。液压流动管线可以具有连接至hpu歧管的下端部和连接至卡钳端口22h的上端部。由hpu21h向卡钳室供给加压的制动流体可以在活塞22p上施加流体力，从而使活塞克服方形切割密封件的偏置而移动至接合位置。
替代性地，可以使用鼓式制动器代替盘式制动器。替代性地，制动系统22可以是气动操作的。
图1d示出了可选的加速度计21a。加速度计21a可以安装至托架轨道13t的底部以用于感测由于杆柱1r的故障而引起的配重组件12的自由下落。加速度计21a可以包括盖24c、本体24b、紧固件24f、惯性块24m、诸如压电晶体24p之类的感测元件、垫圈24w和电路24c。紧固件24f可以是带螺纹的以用于接合形成在本体24b中的螺纹插口，从而将惯性块24m、压电晶体24p和垫圈24w保持至本体24b。紧固件24f上的预载荷还可以用于校准压电晶体24p。本体24b还可以具有形成在本体24b中的第二螺纹插口，该第二螺纹插口用于接纳螺纹紧固件(未示出)以将本体安装至托架轨道13t。电路24c可以包括连接至本体24b的壳体以及设置在电路24c中并与压电晶体24p电通信的放大器。该放大器可以经由柔性线缆而与plc21p电通信。该柔性线缆可以从plc21p向放大器供给电力信号，同时还在plc21p与放大器之间提供数据通信并且调节配重组件12相对于plc的往复运动。
替代性地，可以在托架轨道13t的底部安装有电池和无线数据链路。电池可以与加速度计21a和无线数据链路电通信以向加速度计21a和无线数据链路供电。无线数据链路可以与加速度计21a进行数据通信，以用于将测量结果从加速度计21a传输至plc21p的无线数据链路。替代性地，加速度计21a可以是磁致伸缩的、伺服控制的、反向摆动的或微机电的(mems)。
plc21p可以编程为针对指示杆柱1r的故障的阈值测量结果而监测加速度计21a。该阈值测量结果可以大体上大于在泵送单元1k的正常操作期间由配重组件12经历的常规的向下加速度。该阈值加速度可以大于或等于地球重力的标准加速度的一半、三分之二或四分之三。如果plc21p检测到由加速度计21a测得的阈值加速度，则plc可以操作hpu21h的歧管以向制动系统22供给加压的制动流体，从而接合制动系统以使配重组件12的向下运动停止。有利地，利用加速度计21a代替转速计21t来检测杆柱1r的故障减少了检测时间中的等待时间，否则该等待时间将使得配重组件12累积动能，该动能将必须由制动系统22耗散。
plc21p可以经由长距离遥测(未示出)与家庭办公室(未示出)进行数据通信。plc21p可以将杆柱1r的故障传达给家庭办公室并且保持制动系统22的接合，直到修井机(未示出)可以被分派至井场以修理杆柱1r为止。
返回图1a和图1b，负载带11可以具有例如通过铰链纵向地连接至配重箱12b的顶部的第一端部以及例如通过钢丝绳纵向地连接至吊杆17的第二端部。负载带11可以从配重组件12向上延伸至鼓组件10、越过鼓10d的外表面并且向下延伸至吊杆17。吊杆17可以例如通过杆夹紧件连接至光杆4p，并且测力传感器21d可以设置在杆夹紧件与吊杆之间。测力传感器21d可以测量杆柱1r中的张力并且经由数据链路将测量结果传达给plc21p。
在操作中，马达6由plc21p激活以经由连杆7和减速器8扭转地驱动驱动链轮18。驱动链轮18的旋转驱动呈绕驱动链轮和惰轮链轮的轨道环形式的链16。旋转关节13k跟随链16，并且所产生的、块基部13b沿着轨道13t的运动将链的轨道运动转换成用于配重组件12的纵向驱动力，从而使配重组件沿着塔15往复运动。配重组件12的往复运动经由连接至配重组件12和杆柱1r的负载带11使杆柱1r反向往复运动。
在一个实施方式中，泵送单元1k可以包括速度监测系统500以有助于泵送单元1k的操作。速度监测系统500可以配置成通过监测和控制泵送单元1k上的一个或更多个装置来保护泵送单元1k。示例性装置包括润滑系统300、制动系统200、速度传感器、测力传感器400和带对准开关。通过监测这些装置中的一个或更多个装置，速度监测系统500能够识别诸如杆断脱，卡泵，泵送单元的过度振动、速度和加速度，润滑错误比如低润滑水平之类的情况以及可能损坏泵送单元1k的其他情况。速度监测系统500可以操作为添加至泵送单元1k的plc21p或与泵送单元1k的plc21p集成的附加物。
在一个实施方式中，速度监测系统500包括设置在壳体中的可编程逻辑控制器(“smsplc”)505、集成电源、输入电路和输出电路。速度监测系统500可以包括用于通过profinet网络进行通信的profinet端口以及可选的测力传感器调节器。速度监测系统500配备有可以用作触摸屏界面的显示器。
在一个实施方式中，减速器8可以联接有可选的制动系统200，如图4中所示。制动系统200包括一个或更多个盘式制动器201。在图4的示例中，盘式制动器201包括盘202，盘202例如通过紧固而旋转地联接至减速器8的输入轴。替代性地，盘202和输入轴可以一体地形成。在另一实施方式中，盘202联接至输出轴或与输出轴一体地形成。盘式制动器201包括卡钳和位于缸壳体203中的活塞204。卡钳可以由活塞204致动，以在与盘202的接合位置和与盘202的断开接合位置之间迫压制动衬垫。在断开接合位置中，所述制动衬垫脱离盘202。在接合位置中，制动衬垫接合盘202，从而限制盘202的旋转运动。盘202又限制输入轴的旋转运动。
在一个实施方式中，制动系统200是由弹簧致动的。例如，可以在壳体203中设置弹簧或其他适合的偏置构件并且所述弹簧或其他适合的偏置构件布置成使活塞204偏置。该弹簧构造成将活塞204和制动衬垫朝向接合位置偏置。在一个实施方式中，缸壳体203包括与连接至hpu歧管的液压流动管线流体连通的液压端口。由hpu21h向缸壳体203供给液压流体在活塞204上施加流体力。当活塞204上的流体力大于由偏置构件提供的偏置力时，活塞204朝向断开接合位置移动。当活塞204上的偏置力大于流体力时，活塞204朝向接合位置移动。在转让给海耶斯工业制动器有限公司(hayesindustrialbrake,inc)的美国专利no.5,033,592中公开了一种示例性的弹簧致动式制动系统。
在泵送单元1k的操作期间，向缸壳体203供给液压流体，使得流体力大于偏置力，并且因此，活塞204保持在断开接合位置中。在遭遇触发事件比如杆断脱或一些其他故障时，速度监测系统500发送电信号以释放缸壳体203中的液压流体，使得偏置力克服所产生的流体力。然后，弹簧使活塞204(和制动衬垫)移动抵靠盘202，由此停止驱动链轮18的旋转并且停止配重12w的向下运动。在一个实施方式中，制动系统200使活塞204在杆断脱的0.2秒至1.0秒内比如0.5秒内移动到接合位置中。替代性地，制动系统200以气动方式进行操作。可以预期到，该制动系统200可以与联接至鼓组件10的制动系统22结合使用或者作为该制动系统22的替代方案使用。
在一个实施方式中，制动系统200可以利用被填充到预定压力的缸，使得具有足够的压力来致动活塞。在这方面，制动系统可以包括可选的压力传感器比如压力传感器，用来测量缸中的压力。例如，制动系统22、200中的任一者或两者可以配备有该压力传感器。如果所测量的压力处于致动活塞所需的最小压力处或者低于致动活塞所需的最小压力，则随后速度监测系统500可以向操作者发送警告或者停止泵送单元1k。
在又一实施方式中，制动系统200可以包括用于确定制动衬垫相对于盘22k、202的位置的一个或更多个传感器。位置数据可以用于防止制动衬垫接触盘22k、202，从而防止制动衬垫的意外磨损。
在一个实施方式中，一个或更多个轴台10p构造成提供对鼓10d上的载荷变化的测量。例如，轴台10p被装备成提供对载荷变化的测量。图5a至图5e示出了配备有设置在轴台410p中的测力传感器400的鼓组件410的示例性实施方式。鼓组件410包括鼓410d、轴410s、安装至冠状件9的顶板409的一个或更多个(示出的为一对)轴台310p。可以使用轴承来促进轴台410p中的轴410s的旋转。可选的带保持器410r可以包括在顶板409上以保持带11的位置。轴台410p中的至少一个轴台可以构造成接纳测力传感器400。如所示的，轴台410p中的每个轴台配备有用于接纳测力传感器400的两个开口411。在该示例中，在每个轴台410p中仅定位有一个测力传感器400。测力传感器400配置成测量由负载带11施加在鼓10d上的载荷的变化。示例性的测力传感器400是应变计。适合的应变计是可以从林肯电气公司(lincolnelectriccompany)的克利夫兰运动控制(clevelandmotioncontrols)商购获得的underpillowblockwashdown-duty测力传感器。
在发生杆断脱的情况下，由负载带11施加在鼓10d上并且因此施加在轴台410p上的载荷将快速减小。接着，测力传感器400识别载荷的变化并向plc21p或速度监测系统500发送信号，以使泵送单元1k的操作停止。该信号可以经由电缆或者以无线的方式而被传输。例如，在接收到信号之后，速度监测系统500可以激活制动系统200以使链轮18的旋转调整，从而使配重12w的自由下落停止。可以设想到，泵送单元1k的任何位置可以设置有应变计，以感测鼓10d上的载荷的快速损失。在另一实施方式中，速度监测系统500可以编程为响应于所测量的载荷而自动地使泵送单元1k停止。例如，速度监测系统500可以具有默认设定以在所测量的载荷在最大载荷容量的5％内或10％内的情况下使泵送单元1k停止。附加地或替代性地，操作者可以设定载荷极限，使得泵送单元1k将在达到该载荷极限时停止。
在一个实施方式中，往复杆泵送单元1k包括润滑系统300。润滑系统300构造成在人工提升操作期间将诸如精炼油、合成油和/或油脂之类的润滑剂施加至泵送单元1k中的链16和/或轴承。润滑系统300可以包括构造成将润滑剂从润滑剂箱移动至施加器302的泵。可以使用集中式润滑歧管来将润滑剂分配至不同的施加器302。
润滑系统300包括邻近链16或轴承定位的一个或更多个施加器302。示例性施加器302包括一个或更多个喷嘴、刷、海绵、配件及其组合。一个或更多个施加器比如喷嘴定位在泵送单元1k的多个位置处。喷嘴302可以定位在泵送单元1k上的任何适当位置处，使得润滑剂可以在泵送单元1k的操作期间被施加至链16。图6示出了用于对链16进行润滑的喷嘴的示例性位置。在一个示例中，喷嘴302定位在泵送单元1k的惰轮14上。在另一示例中，喷嘴302定位在塔基部19上，以将润滑剂施加至链16和链轮18上。在另一示例中，可以利用位于预定位置处的集中式油脂分配系统或油脂配件来将油脂施加至轴承。
润滑系统300的操作由速度监测系统500控制。速度监测系统500控制向施加器302提供润滑剂的持续时间、频率间隔和量。润滑系统300构造成定期施加润滑剂。在一个实施方式中，润滑系统300以介于20分钟与40分钟之间的间隔比如30分钟的间隔施加润滑剂。润滑系统300将润滑剂施加了预定的持续时间。例如，该预定的持续时间在30秒与2分钟之间，比如1分钟。
在一个实施方式中，速度监测系统500周期性地监测泵活塞的运动。例如，速度监测系统使用位于润滑泵内部并配置成检测泵活塞的接近开关来监测泵活塞。当泵是活动的时，速度监测系统500可以以30分钟间隔、15分钟至45分钟间隔、30分钟至90分钟间隔或者15分钟至300分钟间隔读取接近开关。在一个示例中，在每个间隔期间，速度监测系统500可以在30秒的时间段内每秒读取接近开关0.3秒。如果没有检测到泵活塞的运动，则速度监测系统500可以触发警报。如果在较长时间段之后比如在二十四小时之后仍未检测到泵活塞，则速度监测系统500可以关断润滑系统300。润滑系统300可以可选地包括润滑传感器，该润滑传感器构造成确定润滑箱中的润滑剂的量。可以可选地设置压力传感器以监测润滑系统中的油的压力，从而确保压力足以使施加器302供给润滑剂。可以可选地设置流量计来测量润滑剂的流量。所述传感器配置成经由电子线缆或以无线的方式而将所感测的数据传送至速度监测系统500。
在另一实施方式中，速度监测系统500配置成提供泵送单元1k的超速保护。在一个实施方式中，可以在塔15的下端处设置一个或更多个接近传感器510，以监测带11的速度。示例性接近传感器是霍尔效应传感器或适于测量下链轮18、链16和制动盘202的速度的任何接近传感器。在一个示例中，来自旋转目标轮的脉冲信号被计数以确定带11的速度。如果带11的速度高于预定极限，则速度监测系统500将使泵送单元1k停止。可选地，带11的位置可以由脉冲信号确定并且在显示器上示出。
在另一实施方式中，可以在塔15的上端处定位有一个或更多个接近传感器520，以监测完成带11的循环所需的时间。如果带11没有在预定数目的脉冲内完成循环，则可以添加更多的时间以允许公差。例如，可以添加5％与15％之间的循环时间。如果在这个额外数目的脉冲内没有完成循环，则速度监测系统500将使泵送单元1k停止。如果泵送单元1k停止，则速度监测系统500可以可选地接通停止指示灯并且记录该报警。
在另一实施方式中，位于塔15的下端处的接近传感器510可以用于监测带16的加速度。例如，来自这些接近传感器510的脉冲信号可以用于计算带16的速度，该速度可以通过确定速度随时间的变化而转换为加速度。如果加速度高于预定极限或者在预定加速度范围之外，则速度监测系统500可以使泵送单元1k停止。在另一实施方式中，可以设定警告极限和上限以监测加速度。在一个示例中，上限设定在指示杆断脱状态的阈值处。该阈值可以大体上大于在泵送单元1k的正常操作期间由配重组件12所经历的常规的向下加速度。该阈值加速度可以大于或等于地球重力的标准加速度的一半、三分之二或四分之三。如果smsplc505检测到从带16的测量速度计算出的阈值，则速度监测系统500可以激活制动系统200以使配重12w的自由下落停止。特别地，smsplc505可以释放缸中的液压压力，以允许弹簧将制动衬垫迫压成与制动盘202接合，从而停止减速器8的输入轴的旋转。替代性地，smsplc505可以向plc21p发送信号来操作hpu21h的歧管，以向制动系统22供给加压的制动流体，从而接合制动系统22以使配重组件12的向下运动停止。
在又一实施方式中，可以从所测量的速度计算使配重12w停止所需的预期加速度。如果使配重12w停止所需的加速度高于预定的安全极限，则速度监测系统500可以预先使泵送单元1k停止。
在另一实施方式中，可以设置带对准传感器530以测量带16相对于其竖向轴线的摆动，如图1b中所示。示例性的对准传感器是电容传感器。对准传感器530可以定位在带16的摆动的预定外部极限处并且配置成监测在这些外部极限处带16的存在。例如，可以将一个对准传感器530定位在带16的可允许摆动范围的左外部极限和右外部极限上。如果带16移动到被监测区域中，则速度监测系统500可以使泵送单元1k停止。
在又一实施方式中，塔15可以设置有一个或更多个振动传感器540以确定塔15上的振动量，如图1c所示。可以使用已知的任何适合的振动传感器。在一个示例中，振动传感器540可以是常开式振动开关。当振动在可接受范围内时，则振动传感器540保持打开。当振动在可接受范围之外或者高于预定极限时，则振动传感器540将关闭。如果发生这种情况，则可以向速度监测系统500发送信号，以例如通过如上所述的激活制动系统200来关断泵送单元1k。可选地，速度监测系统500可以记录警报。
在又一实施方式中，可以监测对鼓10d进行支承的轴承10b的温度以防止过热。例如，可以使用一个或更多个温度传感器550来监测轴承10b的温度。如果温度高于可接受的温度极限，则速度监测系统500可以例如通过激活如上所述的制动系统200来关断泵送单元1k。可选地，速度监测系统500可以记录警报。
在又一实施方式中，泵送单元1k可以包括紧急停止开关。该紧急停止开关可以由plc21p、速度监测系统500、操作者或者能够检测到泵送单元1k上的故障情况的任何其他适合的控制器来激活。该紧急停止开关可以位于泵送单元1k上的或泵送单元1k附近的任何适合的位置处。
在一个实施方式中，往复杆泵送单元包括塔；能够沿着该塔移动的配重组件；连接至塔的上端部并且能够相对于塔的上端部旋转的鼓；带，该带具有连接至配重组件并且在鼓的上方延伸的第一端并且具有能够连接至杆柱的第二端；用于使配重组件沿着塔进行往复运动的原动机；用于检测泵送单元的情况的传感器；用于使配重组件的自由下落停止的制动系统；以及与传感器通信并且能够操作成响应于对泵送单元的故障情况的检测而激活制动系统的控制。
在另一实施方式中，往复杆泵送单元包括塔；能够沿着塔移动的配重组件；连接至塔的上端部并且能够相对于塔的上端部旋转的鼓；带，该带具有连接至配重组件并且在鼓的上方延伸的第一端并且具有能够连接至杆柱的第二端；用于使配重组件沿着塔进行往复运动的原动机；用于检测泵送单元的情况的传感器；以及与传感器通信并且能够操作成响应于所检测到的情况而使配重组件停止的控制器。
在另一实施方式中，往复杆泵送单元包括塔；能够沿着塔移动的配重组件；连接至塔的上端部并且能够相对于塔的上端部旋转的鼓；带，该带具有连接至配重组件并且在鼓的上方延伸的第一端并且具有能够连接至杆柱的第二端；用于使配重组件沿着塔进行往复运动的原动机；用于向链、轴承及其组合中的至少一者施加润滑剂的润滑系统；用于检测润滑系统中的润滑剂的量的润滑传感器、用于检测润滑系统中的压力的压力传感器和用于测量润滑剂的流量的流量计中的至少一者；以及控制器，该控制器与润滑传感器、压力传感器和流量计中的至少一者通信并且能够操作成使配重组件停止。
在本文所描述的实施方式中的一个或更多个实施方式中，传感器是用于检测带的速度的速度传感器、用于检测带的循环的循环传感器、用于检测鼓上的载荷的变化的载荷传感器、用于检测带的对准的带对准传感器、用于检测塔的振动的振动传感器及其组合中的一者。
在本文所描述的实施方式中的一个或更多个实施方式中，该单元还包括齿轮箱，并且该制动系统包括扭转地联接至齿轮箱的盘；设置在缸中的活塞；连接至活塞的卡钳；以及制动衬垫，该制动衬垫安装至卡钳并且能够通过活塞相对于盘在接合位置与断开接合位置之间移动；以及偏置构件，该偏置构件构造成将活塞和制动衬垫朝向接合位置偏置。
在本文所描述的实施方式中的一个或更多个实施方式中，该单元包括速度传感器；并且带的检测速度高于预定极限。
在本文所描述的实施方式中的一个或更多个实施方式中，速度传感器包括接近传感器。
在本文所描述的实施方式中的一个或更多个实施方式中，该单元包括载荷传感器；并且检测到的载荷变化高于预定极限。
在本文所描述的实施方式中的一个或更多个实施方式中，载荷传感器设置在对鼓进行支承的轴台中。
在本文所述的实施方式中的一个或更多个实施方式中，该单元包括振动传感器。
在本文所描述的实施方式中的一个或更多个实施方式中，该单元包括用于向链、轴承及其组合中的至少一者施加润滑剂的润滑系统。
在本文所描述的实施方式中的一个或更多个实施方式中，该润滑系统包括用于检测润滑系统中的润滑剂的量的润滑传感器、用于检测润滑系统中的压力的压力传感器、以及用于测量润滑剂的流量的流量计中的至少一者。
在本文所描述的实施方式中的一个或更多个实施方式中，控制器与润滑传感器、压力传感器和流量计中的所述至少一者通信并且能够操作成响应于关于润滑系统的故障情况的检测而激活制动系统。
在本文所描述的实施方式中的一个或更多个实施方式中，控制器配置成使用由速度传感器测量的速度来计算带的加速度。
在本文所描述的实施方式中的一个或更多个实施方式中，控制器能够操作成在所计算的加速度高于预定极限时激活制动系统。
在本文所描述的实施方式中的一个或更多个实施方式中，该单元包括联接至原动机的链和用于将链联接至配重的托架。
在本文所描述的实施方式中的一个或更多个实施方式中，托架利用一个或更多个滑动轴承或一个或更多个衬套而联接至配重。
在本文所描述的实施方式中的一个或更多个实施方式中，所述一个或更多个滑动轴承或所述一个或更多个衬套联接至配重上的一个或更多个轨道。
在本文所描述的实施方式中的一个或更多个实施方式中，该单元包括循环传感器；并且所检测的循环在预定时间段内未完成。
在本文所描述的实施方式中的一个或更多个实施方式中，该单元包括对准传感器；并且对准传感器检测带的存在。
尽管前述内容针对本公开的实施方式，但是在不背离本公开的基本范围的情况下，可以设计本公开的其他实施方式和进一步的实施方式，并且本发明的范围由所附权利要求确定。