专利名称：钢丝绳传动的杠杆式游梁抽油机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油工业采油设备技术领域，特别涉及一种抽油机，是一种用于 油田地面开采石油的钢丝绳传动的杠杆式游梁抽油机。
背景技术：
目前，在油田应用最广泛的抽油机是曲柄平衡游梁式抽油机，它通过四连杆机构， 将电机的旋转运动转变为抽油杆的上下往复运动，从而带动井下抽油泵。这种抽油机的结 构复杂、装配部件多、使用的钢材多、能耗大、系统效率低且在作业中调试困难。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种钢丝绳传动的杠杆式游梁抽油机，能完成地面油 井抽油工作，并根据抽油机工况的实际需求，按照油井实时井况，进行安装和调整参数，克 服现有曲柄平衡游梁式抽油机结构复杂、消耗钢材多、能耗大、系统效率低的不足。本实用新型采用的技术方案是钢丝绳传动的杠杆式游梁抽油机，包括底座、支 架、游梁、动力系统、柔性传动系统和配重机构。底座通过地脚螺钉固定在安装基墩上，底座 上平面固定有三角形的采用型钢焊接成的支架，底座中心固定有卷筒总成，底座上固定有 前拉力座总成、刹车系统、后拉力座总成、电动机支架和防护栏。支架顶部通过螺栓固定有 游梁支撑座；游梁支撑座上连接有游梁，游梁前端连接有驴头，游梁后端悬挂配重总成；底 座尾端固定有配重缓冲装置；支架上固定有游梁前端限位支杆，防止游梁前端旋转角度过 大。支架侧面固定有人梯。其特征在于动力系统包括电动机、联组窄V带、大皮带轮和卷筒总成，在电动机支架上固定有 电动机，电动机输出轴上的皮带轮通过联组窄V带连接大皮带轮；大皮带轮固定在卷筒总 成的中心轴端部；卷筒总成包括一个卷筒，卷筒两侧分别有一个卷筒支座，卷筒与卷筒支 座之间有中心轴连接，卷筒钢丝绳压板将卷筒前钢丝绳和卷筒后钢丝绳的端部固定在卷筒 上，卷筒支座固定在底座上并位于支架的中心位置；柔性传动系统包括前拉力座总成、游梁前滑轮、卷筒前钢丝绳、前拉力滑轮、卷筒 后钢丝绳、后拉力滑轮、后拉力座总成和游梁后滑轮。前拉力座总成固定在底座上并在游梁 前端下方；在前拉力座总成外侧固定有滑轮座，滑轮座上有前拉力滑轮；在游梁的前端下 方固定有游梁前滑轮；卷筒前钢丝绳的一端固定在前拉力座总成的钢丝绳挂轴上，卷筒前 钢丝绳向上绕过游梁前滑轮后向下，卷筒前钢丝绳再绕过前拉力滑轮缠绕在卷筒上，并用 卷筒钢丝绳压板固定。后拉力座总成固定在底座上并在游梁后端下方；在后拉力座总成外 侧固定有滑轮座，滑轮座上有后拉力滑轮；在游梁的后端下方固定有游梁后滑轮；卷筒后 钢丝绳的一端固定在后拉力座总成的钢丝绳挂轴上，卷筒后钢丝绳向上绕过游梁后滑轮后 向下，卷筒后钢丝绳再绕过后拉力滑轮缠绕在卷筒上，并用卷筒钢丝绳压板固定。卷筒后钢 丝绳在卷筒上缠绕的方向与卷筒前钢丝绳在卷筒上缠绕的方向相反。游梁前滑轮中心到游梁支撑座中心的距离与游梁后滑轮中心到游梁支撑座中心的距离相等。在游梁后端部悬挂或者铰接配重机构，配重机构有箱式配重总成或弯臂式配重总 成两种。所述的箱式配重总成包括配重箱、活动配重块和配重体，配重箱为长方体箱，在配 重箱内固定有活动配重块和配重体，配重体在箱体下部，活动配重块在箱体的上部。配重箱 焊接在角钢侧下方。所述的弯臂式配重总成包括弯臂、活动配重盘和配重体，在弯臂的下端 固定有钢板焊接而成的圆筒，圆筒内装有配重体，圆筒外两部端固定有活动配重盘，活动配 重盘用螺栓固定在圆筒上。活动配重盘用来调节平衡。所述的前拉力座总成包括固定弹簧顶板、前拉力座槽钢、弹簧压紧螺栓、弹簧和活 动弹簧顶板，固定弹簧顶板焊接在两个前拉力座槽钢的顶端，在固定弹簧顶板的两端下部 分别通过弹簧压紧螺栓固定有弹簧，弹簧压紧螺栓穿过弹簧，在弹簧压紧螺栓的下端有活 动弹簧顶板，弹簧压紧螺栓穿过活动弹簧顶板的中心孔。在活动弹簧顶板的下部固定有钢 丝绳挂轴。前拉力滑轮通过滑轮座固定在两个前拉力座槽钢的侧面。所述的后拉力座总成包括固定弹簧顶板、后拉力座槽钢、弹簧压紧螺栓、弹簧和活 动弹簧顶板，固定弹簧顶板焊接在两个后拉力座槽钢的顶端，在固定弹簧顶板的中间下部 通过弹簧压紧螺栓固定有弹簧，弹簧压紧螺栓穿过弹簧，在弹簧压紧螺栓的下端有活动弹 簧顶板，弹簧压紧螺栓穿过活动弹簧顶板的中心孔。在活动弹簧顶板的下部固定有钢丝绳 挂轴。后拉力滑轮通过滑轮座固定在两个后拉力座槽钢的侧面。所述的配重缓冲装置是一个多级弹性承冲装置。钢丝绳传动的杠杆式游梁抽油机的工作原理参阅图1。电动机7往复旋转输出 的动力经由带传动装置联组窄V带6传递给大皮带轮5，大皮带轮5转动带动卷筒4往复旋 转；卷筒4带动固定在其上的卷筒前钢丝绳19和卷筒后钢丝绳31往复运动，从而带动游梁 24和驴头23绕游梁支撑座27作往复摆动，驴头23下部有纲绳和悬绳器22，纲绳和悬绳器 22上下运动，带动抽油杆往复抽油。本实用新型的有益效果电动机7以直接驱动方式提供动力，省去了曲柄平衡游 梁式抽油机中的减速器、曲柄装置、平衡块、横梁及横梁支撑、连杆装置零部件。电动机由变频调速装置控制，该装置对抽油机的冲程、冲次均能实现无级可调， 能有效实现上快下慢的行程速度控制，当电动机在运转过程中发生意外情况或突然断电， 需要停止运行，此时自动刹车系统立即启动，使电动机立即停止转动，继而整个系统停止运 行，同时报警系统启动并能显示当前故障。钢丝绳传动的杠杆式游梁抽油机，实用新型主要创新点1、电动机由变频调速装 置控制；2、传动系统采用柔性件钢丝绳来实现；3、平衡装置是由可调尾配重来调节；4、省 去了曲柄平衡游梁式抽油机中的减速器、曲柄装置、平衡块、横梁及横梁支撑、连杆装置等 零部件。1、改变了传统游梁式抽油机的平衡方式，独特的平衡结构，能够达到精确平衡，运 行机构不平衡力为零，极大降低了动力系统的输出功率。2、传动系统设计为柔性传动系统，彻底改变了曲柄平衡游梁式抽油机的刚性传动 系统，从而有效降低了换向冲击；提高了节电率；提高了传动系统零部件的耐用性。3、该型抽油机结构紧凑，与曲柄平衡游梁式抽油机相比外型尺寸小，同时省去了 减速器、曲柄、平衡块、横梁及横梁支撑、连杆装置等刚性传动部件，减少了易损件，从而使
5其结构简单可靠，运行安全平稳，无故障率高，使用寿命长。同时由于节省40%左右的钢材， 降低了制造成本。4、运行中噪音低，不会漏油，无污染；节电率高，整机节电率达到30 50%。5、本实用新型设计定位是机电一体化产品，冲程、冲次无极可调且调节方便，减小 操作者劳动强度，安全可靠。6、电动机由智能变频调速装置控制，该装置对抽油机的冲程、冲次均能实现无级 可调，能有效实现上快下慢的行程速度控制，当电动机在运转过程中发生意外情况或突然 断电，需要停止运行，此时自动刹车系统立即启动，使电动机立即停止转动，继而整个系统 停止运行，同时报警系统启动并能显示当前故障。
图1是本实用新型钢丝绳传动的杠杆式游梁抽油机结构示意图。图2是箱式配重总成34的示意图。图3是本实用新型钢丝绳传动的杠杆式游梁抽油机结构示意图。图4是弯臂式配重总成42的示意图。图5为卷筒装置结构示意图。图6为前拉力座总成18结构示意图。图7为后拉力座总成38结构示意图。图中1.安装基墩；2.底座；3.支架；4.卷筒；4-1.卷筒钢丝绳压板；4_2.卷筒支 座；5.大皮带轮；6.联组窄V带；7.电动机；8.刹车系统；11.地脚螺钉；12.滑轮座；13.前 拉力滑轮；14.钢丝绳挂轴；15.活动弹簧顶板；16.弹簧；17.弹簧压紧螺栓；18.前拉力座 总成；19.卷筒前钢丝绳；22.悬绳器；23.驴头；24.游梁；25.游梁前端限位支杆；26.人 梯；27.游梁支撑座；31.卷筒后钢丝绳；32.游梁前滑轮；33.游梁后滑轮；34.箱式配重总 成；35.防护栏；36.配重缓冲装置；37.后拉力滑轮；38.后拉力座总成；39.电动机支架； 40.配重体；41.活动配重盘；42.弯臂式配重总成；43.活动配重块；44.配重箱；45.固定 弹簧顶板；46.前拉力座槽钢；47.后拉力座槽钢。A部分表示箱式配重总成34下降的极限位置；B部分表示弯臂式配重总成42下降的极限位置。
具体实施方式
实施例1 :以一个配重机构为箱式配重的钢丝绳传动的杠杆式游梁抽油机为例， 对本实用新型作进一步详细说明。参阅图1。钢丝绳传动的杠杆式游梁抽油机，包括底座2、支架3、游梁24、动力系 统、柔性传动系统和配重机构。底座2通过地脚螺钉11固定在安装基墩1上，底座2上平 面固定有一个三角形的采用型钢焊接成的支架3，底座2中心固定有一个卷筒总成，底座2 上固定有一个前拉力座总成18、一个刹车系统8、一个后拉力座总成38、电动机支架39和 防护栏35。在支架3顶部通过螺栓固定有游梁支撑座27。在游梁支撑座27上连接有游梁 24，游梁24两端能以游梁支撑座27的轴为圆心上下摆动。上游梁24前端连接有一个驴头 23，游梁24后端悬挂箱式配重总成34。底座2尾端固定有配重缓冲装置36 ；支架3上固定有一个游梁前端限位支杆25。支架3侧面固定有人梯26。动力系统包括一个变频电动机7、联组窄V带6、大皮带轮5和卷筒总成，在电动机 支架39上固定有一个变频电动机7，变频电动机7输出轴上的皮带轮通过联组窄V带6连 接大皮带轮5。参阅图5。大皮带轮5固定在卷筒总成的中心轴端部；卷筒总成包括一个卷 筒4，卷筒4两侧分别有一个卷筒支座4-2，卷筒4与卷筒支座4-2之间有中心轴连接，卷筒 钢丝绳压板4-1能将卷筒前钢丝绳19和卷筒后钢丝绳31的端部固定在卷筒4上，卷筒支 座4-2固定在底座2上并位于支架3的中心位置。参阅图1。柔性传动系统包括一个前拉力座总成18、一个游梁前滑轮32、一根卷筒 前钢丝绳19、一个前拉力滑轮13、一根卷筒后钢丝绳31、一个后拉力滑轮37、一个后拉力座 总成38和一个游梁后滑轮33。前拉力座总成18固定在底座2上并在游梁24前端下方； 在前拉力座总成18外侧固定有滑轮座12，滑轮座12上有前拉力滑轮13 ；在游梁24的前端 下方固定有游梁前滑轮32 ；卷筒前钢丝绳19的一端固定在前拉力座总成18的钢丝绳挂轴 14上，卷筒前钢丝绳19向上绕过游梁前滑轮32后向下，卷筒前钢丝绳19再绕过前拉力滑 轮13缠绕在卷筒4上，并用卷筒钢丝绳压板4-1固定。后拉力座总成38固定在底座2上 并在游梁24后端下方；在后拉力座总成38外侧固定有滑轮座12，滑轮座12上有后拉力滑 轮37 ；在游梁24的后端下方固定有游梁后滑轮33 ；卷筒后钢丝绳31的一端固定在后拉力 座总成38的钢丝绳挂轴14上，卷筒后钢丝绳31向上绕过游梁后滑轮33后向下，卷筒后钢 丝绳31再绕过后拉力滑轮37缠绕在卷筒4上，并用卷筒钢丝绳压板4-1固定。卷筒后钢 丝绳31在卷筒4上缠绕的方向与卷筒前钢丝绳19在卷筒4上缠绕的方向相反。游梁前滑轮32中心到游梁支撑座27中心的距离与游梁后滑轮33中心到游梁支 撑座27中心的距离相等。在游梁24后端部悬挂有箱式配重总成34。箱式配重总成34包括配重箱44、活动 配重块43和配重体40，配重箱44为长方体箱，在配重箱44内固定有活动配重块43和配 重体40，配重体40在箱体下部，活动配重块43在箱体的上部。配重箱44焊接在角钢侧下 方。参阅图6。前拉力座总成18包括固定弹簧顶板45、前拉力座槽钢46、弹簧压紧螺 栓17、弹簧16和活动弹簧顶板15，固定弹簧顶板45焊接在两个前拉力座槽钢46的顶端， 在固定弹簧顶板45的两端下部分别通过弹簧压紧螺栓17固定有弹簧16，弹簧压紧螺栓17 穿过弹簧16，在弹簧压紧螺栓17的下端有活动弹簧顶板15，弹簧压紧螺栓17穿过活动弹 簧顶板15的中心孔。在活动弹簧顶板15的下部固定有钢丝绳挂轴14。前拉力滑轮13通 过滑轮座12固定在两个前拉力座槽钢46的侧面。参阅图7。后拉力座总成38包括固定弹簧顶板45、后拉力座槽钢47、弹簧压紧螺 栓17、弹簧16和活动弹簧顶板15，固定弹簧顶板45焊接在两个后拉力座槽钢47的顶端， 在固定弹簧顶板45的中间下部通过弹簧压紧螺栓17固定有弹簧16，弹簧压紧螺栓17穿过 弹簧16，在弹簧压紧螺栓17的下端有活动弹簧顶板15，弹簧压紧螺栓17穿过活动弹簧顶 板15的中心孔。在活动弹簧顶板15的下部固定有钢丝绳挂轴14。后拉力滑轮37通过滑 轮座12固定在两个后拉力座槽钢47的侧面。所述的配重缓冲装置36是一个多级弹性承冲装置。平衡调节方式为手动增减砝码的调节方式。配重分为配重体40和活动配重块43 (可调配重)两个部分。配重体40是根据所安装油井中悬点负荷最小的井况，计算出的 基本平衡质量，配重体40的质量是不用调节的；活动配重块43是根据所安装油井井况实际 负荷需要增、减的配重部分，也就是根据所安装油井井况实际负荷计算出需要配重的总质 量m，再减去固定配重部分的质量ml后得出的质量差额m2，m2 =m_ml。实际操作中，只需 调节活动配重块43部分。在抽油机安装过程中或在安装之前根据抽油机工况及井况，计算 出需要配重质量，当箱式配重总成34下降到极限位置A时，在箱式配重总成34的配重箱44 内增加或减少活动配重块43，达到满意的平衡效果即可，实施起来比较方便，平衡调节也很 准确。 实施例2 钢丝绳传动的杠杆式游梁抽油机基本结构与实施例1基本相同，区别在 于本实施例配重机构采用弯臂式配重总成42。参阅图4。弯臂式配重总成42包括弯臂、 活动配重盘41和配重体40，在弯臂的下端固定有钢板焊接而成的圆筒，圆筒内装有配重体 40，圆筒外两部端固定有活动配重盘41，活动配重盘41用螺栓固定在圆筒上。活动配重盘 41用来调节平衡。
权利要求一种钢丝绳传动的杠杆式游梁抽油机，包括底座(2)、支架(3)、游梁(24)、动力系统、柔性传动系统和配重机构；底座(2)通过地脚螺钉(11)固定在安装基墩(1)上，底座(2)上平面固定有三角形的采用型钢焊接成的支架(3)，底座(2)中心固定有卷筒总成，底座(2)上固定有前拉力座总成(18)、刹车系统(8)、后拉力座总成(38)、电动机支架(39)和防护栏(35)，支架(3)顶部通过螺栓固定有游梁支撑座(27)；游梁支撑座(27)上连接有游梁(24)，游梁(24)前端连接有驴头(23)，游梁(24)后端悬挂配重总成；底座(2)尾端固定有配重缓冲装置(36)；支架(3)上固定有游梁前端限位支杆(25)，支架(3)侧面固定有人梯(26)；其特征在于动力系统包括电动机(7)、联组窄V带(6)、大皮带轮(5)和卷筒总成，在电动机支架(39)上固定有电动机(7)，电动机(7)输出轴上的皮带轮通过联组窄V带(6)连接大皮带轮(5)；大皮带轮(5)固定在卷筒总成的中心轴端部；卷筒总成包括一个卷筒(4)，卷筒(4)两侧分别有一个卷筒支座(4 2)，卷筒(4)与卷筒支座(4 2)之间有中心轴连接，卷筒钢丝绳压板(4 1)将卷筒前钢丝绳(19)和卷筒后钢丝绳(31)的端部固定在卷筒(4)上，卷筒支座(4 2)固定在底座(2)上并位于支架(3)的中心位置；柔性传动系统包括前拉力座总成(18)、游梁前滑轮(32)、卷筒前钢丝绳(19)、前拉力滑轮(13)、卷筒后钢丝绳(31)、后拉力滑轮(37)、后拉力座总成(38)和游梁后滑轮(33)；前拉力座总成(18)固定在底座(2)上并在游梁(24)前端下方；在前拉力座总成(18)外侧固定有滑轮座(12)，滑轮座(12)上有前拉力滑轮(13)；在游梁(24)的前端下方固定有游梁前滑轮(32)；卷筒前钢丝绳(19)的一端固定在前拉力座总成(18)的钢丝绳挂轴(14)上，卷筒前钢丝绳(19)向上绕过游梁前滑轮(32)后向下，卷筒前钢丝绳(19)再绕过前拉力滑轮(13)缠绕在卷筒(4)上，并用卷筒钢丝绳压板(4 1)固定；后拉力座总成(38)固定在底座(2)上并在游梁(24)后端下方；在后拉力座总成(38)外侧固定有滑轮座(12)，滑轮座(12)上有后拉力滑轮(37)；在游梁(24)的后端下方固定有游梁后滑轮(33)；卷筒后钢丝绳(31)的一端固定在后拉力座总成(38)的钢丝绳挂轴(14)上，卷筒后钢丝绳(31)向上绕过游梁后滑轮(33)后向下，卷筒后钢丝绳(31)再绕过后拉力滑轮(37)缠绕在卷筒(4)上，并用卷筒钢丝绳压板(4 1)固定；卷筒后钢丝绳(31)在卷筒(4)上缠绕的方向与卷筒前钢丝绳(19)在卷筒(4)上缠绕的方向相反；游梁前滑轮(32)中心到游梁支撑座(27)中心的距离与游梁后滑轮(33)中心到游梁支撑座(27)中心的距离相等；在游梁(24)后端部悬挂或者铰接配重机构，配重机构采用箱式配重总成(34)或弯臂式配重总成(42)。
2.根据权利要求1所述的钢丝绳传动的杠杆式游梁抽油机，其特征是所述的箱式配 重总成(34)包括配重箱(44)、活动配重块(43)和配重体(40)，配重箱(44)为长方体箱， 在配重箱(44)内固定有活动配重块(43)和配重体(40)，配重体(40)在箱体下部，活动配 重块(43)在箱体的上部，配重箱(44)焊接在角钢侧下方。
3.根据权利要求1所述的钢丝绳传动的杠杆式游梁抽油机，其特征是所述的弯臂式 配重总成(42)包括弯臂、活动配重盘(41)和配重体(40)，在弯臂的下端固定有钢板焊接 而成的圆筒，圆筒内装有配重体(40)，圆筒外两部端固定有活动配重盘(41)，活动配重盘 (41)用螺栓固定在圆筒上。
4.根据权利要求1、2或3所述的钢丝绳传动的杠杆式游梁抽油机，其特征是所述的 前拉力座总成(18)包括固定弹簧顶板(45)、前拉力座槽钢(46)、弹簧压紧螺栓(17)、弹 簧(16)和活动弹簧顶板(15)，固定弹簧顶板(45)焊接在两个前拉力座槽钢(46)的顶端， 在固定弹簧顶板(45)的两端下部分别通过弹簧压紧螺栓(17)固定有弹簧(16)，弹簧压紧 螺栓(17)穿过弹簧(16)，在弹簧压紧螺栓(17)的下端有活动弹簧顶板(15)，弹簧压紧螺 栓(17)穿过活动弹簧顶板(15)的中心孔，在活动弹簧顶板(15)的下部固定有钢丝绳挂轴 (14)，前拉力滑轮(13)通过滑轮座(12)固定在两个前拉力座槽钢(46)的侧面。
5.根据权利要求1、2或3所述的钢丝绳传动的杠杆式游梁抽油机，其特征是所述的 后拉力座总成(38)包括固定弹簧顶板(45)、后拉力座槽钢(47)、弹簧压紧螺栓(17)、弹 簧(16)和活动弹簧顶板(15)，固定弹簧顶板(45)焊接在两个后拉力座槽钢(47)的顶端， 在固定弹簧顶板(45)的中间下部通过弹簧压紧螺栓(17)固定有弹簧(16)，弹簧压紧螺 栓(17)穿过弹簧(16)，在弹簧压紧螺栓(17)的下端有活动弹簧顶板(15)，弹簧压紧螺栓 (17)穿过活动弹簧顶板(15)的中心孔，在活动弹簧顶板(15)的下部固定有钢丝绳挂轴 (14)，后拉力滑轮(37)通过滑轮座(12)固定在两个后拉力座槽钢(47)的侧面。
6.根据权利要求1、2或3所述的钢丝绳传动的杠杆式游梁抽油机，其特征是所述的 配重缓冲装置(36)是一个多级弹性承冲装置。
专利摘要钢丝绳传动的杠杆式游梁抽油机，应用于石油工业采油技术领域。包括底座、支架、游梁、动力系统、柔性传动系统和配重机构；在电动机支架上固定有电动机，电动机带动大皮带轮；大皮带轮带动卷筒，卷筒带动柔性传动系统。柔性传动系统的卷筒前钢丝绳的一端固定在钢丝绳挂轴上，绕过游梁前滑轮，再绕过前拉力滑轮缠绕在卷筒上；卷筒后钢丝绳的一端固定钢丝绳挂轴上，绕过游梁后滑轮后向下，再绕过后拉力滑轮缠绕在卷筒上；在游梁后端部悬挂配重机构。效果是能根据抽油机工况的实际需求，安装和调整参数，克服现有曲柄平衡游梁式抽油机结构复杂、消耗钢材多、能耗大、系统效率低的不足。
文档编号F16H7/02GK201671602SQ20102018767
公开日2010年12月15日 申请日期2010年5月6日 优先权日2010年5月6日
发明者史志峰, 夏睦虎, 宗贻平, 李丙文, 薛多山, 陆蒙湘 申请人:中国石油天然气股份有限公司