一种远程控制的抽油机自动刹车装置的制作方法

本实用新型属于机采系统数字化设备领域，具体涉及一种远程控制的抽油机自动刹车装置。

背景技术：

游梁式抽油机是目前我国各油田常用的机械采油设备之一，而刹车系统是非常重要的操作控制系统，抽油机进行维护、修井、措施等作业时，均需要停井，并将刹车锁死，以保障施工安全。

长庆油田属典型的“三低”油田，低产井较多，截至2014年底，日产液小于1.2m³的油井1万口，占总开井数22.2％。由于受油藏低孔低渗特征及地层原始压力等的影响，低产低效油井储层物性差地层能量不足，使得油层渗流能力较小；低产低效油井一般液量小，压力恢复缓慢，续流时间长，流体渗流速度小，导致其液面以稳定缓慢的速度恢复；另外，如果油井连续开抽，流体液面会快速降低至一定值，其沉没度趋近于零，供液能力小，泵效极低，通常小于10％，致使泵筒长时间处于干磨状态。针对这部分井，通常根据动液面恢复情况，建立相应合理的间开制度，使油井实施间开生产，这样就需要一种可以借助网络实现远程控制的抽油机自动刹车装置。

实用新型专利“远程无线控制的抽油机自动刹车装置201420441629.5”，介绍一种可远程控制抽油机刹车装置，提高了刹车可靠性，又给油田生产带来一定方便性。但这类技术最大缺点是不能自动判断和控制抽油机远程启停位置，均处于半自动控制状态，不能按停机要求准确控制停机位置，给抽油机安全管控带来一定隐患。本专利，研发一种更适合现场安全管控的刹车装置，实现具有控制启停位置的抽油机远程自控刹车装置，对抽油机停机位置实现精确控制，减少了不必要的安全风险。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的上述不足，提供了一种远程控制的抽油机自动刹车装置，该刹车装置可根据站控平台指令，实现远程控制抽油机停机位置，避免提高了数字化抽油机安全管控水平。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种远程控制的抽油机自动刹车装置，包括刹车执行装置和电控柜，所述的刹车执行装置至少包括刹车凸轮、刹车轮毂、刹车片、刹车凸轮顶杆、复位弹簧、上拉杆和直线电机，所述的刹车轮毂外设置有刹车片，刹车片的首尾穿接在刹车凸轮顶杆上，且刹车片的首尾之间夹装有复位弹簧，所述的的刹车凸轮顶杆与刹车凸轮的一端旋转铰接，刹车凸轮的另一端与竖直设置的上拉杆相连，上拉杆连接有直线电机，所述电控柜由控制器和配电箱集成，所述配电箱与直线电机电连接，控制器与远程控制终端井场RTU的输出端连接，电控柜2接收远程上位机发送的抽油机启停控制命令，控制直线电机运动或停止，进而控制刹车装置动作。

所述的刹车执行装置还包括手动刹车装置，所述的手动刹车装置由手动刹把、下拉杆、横向拉杆、曲柄杆和支座组成，所述的手动刹把通过水平设置的横向拉杆与固定于支座上的曲柄杆相连，曲柄杆与竖直设置的下拉杆相连，下拉杆通过直线电机与上拉杆相连。

所述的直线电机由直线电机动子和直线电机定子组成，且直线电机动子沿直线电机定子作往复直线运动。

所述的直线电机动子的两端设置有限位弹簧，且限位弹簧的一端固定于直线电机定子上。

所述的远程控制终端井场RTU的通讯端口可支持RS485有线方式传输，也可连接无线数传模块，进行无线传输。

所述的上拉杆与刹车凸轮之间通过上连接头连接。

所述的下拉杆与曲柄杆之间通过下连接头连接。

所述的手动刹把固定于支座上。

本实用新型的有益效果：

1.当油井需要间开时，为避免重复劳动减轻工人劳动强度，可采用远程启停功能，无需派人到现场手动操作，保障无人值守井场的安全性，采用远程控制的抽油机自动刹车装置可实现油井的自动刹车功能。

2.与现有手动刹车装置相比，无需拍专人到现场手动操作，操作简便，提高抽油机工作效率，节省人力和时间成本，避免了无人值守油井的安全隐患。

3.本实用新型通过直线电机的往复运动实现自动刹车的动作过程，操作简便快捷并节省生产成本，提高了抽油机的工作效率。

附图说明

图1为一种远程控制的抽油机自动刹车装置的结构示意图；

图2为抽油机远程启停自动刹车装置执行流程图。

附图标记说明：

1、手动刹把，2、电控柜，3、上连接头，4、刹车凸轮，5、刹车轮毂，6、刹车片，7、刹车凸轮顶杆，8、复位弹簧，9、上拉杆，10、直线电机动子，11、直线电机定子，12、限位弹簧，13、下拉杆，14、横向拉杆，15、曲柄杆，16、支座，17、下连接头。

具体实施方式：

实施例1

如图1所示，一种远程控制的抽油机自动刹车装置，包括刹车执行装置和电控柜2，所述的刹车执行装置至少包括刹车凸轮4、刹车轮毂5、刹车片6、刹车凸轮顶杆7、复位弹簧8、上拉杆9和直线电机，所述的刹车轮毂5外设置有刹车片6，刹车片6的首尾穿接在刹车凸轮顶杆7上，且刹车片6的首尾之间夹装有复位弹簧8，所述的的刹车凸轮顶杆7与刹车凸轮4的一端旋转铰接，刹车凸轮4的另一端与竖直设置的上拉杆9相连，上拉杆9连接有直线电机，所述电控柜2由控制器和配电箱集成，所述配电箱与直线电机电连接，控制器与远程控制终端井场RTU的输出端连接，电控柜2接收远程上位机发送的抽油机启停控制命令，控制直线电机运动或停止，进而控制刹车装置动作。

如图2所示，当油井因作业维护等原因需要停井时，井场RTU接受到远程上位机停机指令，根据井场RTU采集RTU模块中的位移传感器数据，确定抽油机驴头位置，当驴头位置到达下死点时，井场RTU向抽油机控制柜发送停机指令，同时抽油机控制柜向刹车电控柜传递刹车指令，抽油机停止运转，电控柜2接受到指令，控制直线电机向下运动，带动上拉杆9向下运动，上拉杆9带动刹车凸轮4转动，在刹车凸轮顶杆7的拉力作用下，刹车凸轮4推动两个刹车片6收拢，复位弹簧8被压缩，直到直线电机运动至预先设定好的冲程位置，完成抽油机远程在预定位置准确停井，同时保证在刹车过程中，抽油机缓慢停止，防止瞬间停止产生机械冲击。

当井场RTU接受到远程上位机开机指令，指令首先传递到抽油机控制柜，抽油机控制柜将指令传递给刹车电控柜2，电控柜2接受到指令，控制直线电机向上运动，带动上拉杆9向上运动，刹车凸轮4反向转动，同时刹车片6反向转动松开，复位弹簧8被松开，直到直线电机运动至预先设定好的冲程位置，同时两个刹车片6恢复至初始位置，刹车轮毂5被松开，抽油机开始运转。

当井场停电时，或者抽油机因修井、维护等原因需要停井时，可在本地使用手动刹把，逆时针转动刹车把手1，拉动横向拉杆14，使曲柄杆15转动，完成刹车的动作，顺时针转动刹车把手1可以松开刹车，这是常规的手动刹车。

实施例2：

在实施例1的基础上，一种远程控制的抽油机自动刹车装置，包括电控柜2和刹车执行装置，所述电控柜2中有远程控制终端井场RTU，RTU的通讯端口可支持RS485有线方式传输，也可连接无线数传模块，进行无线传输。数据采用MODBUS－RTU协议进行通讯。可接受远程上位机发送的抽油机启停控制命令，驱动各继电器动作，控制直线电机运动或停止，带动刹车装置完成动作；

所述的刹车执行装置包括刹车凸轮4、刹车轮毂5、刹车片6、刹车凸轮顶杆7、复位弹簧8、上拉杆9、直线电机、限位弹簧12和手动刹车装置，所述的手动刹车装置由手动刹把1、下拉杆13、横向拉杆14、曲柄杆15和支座16组成，所述的手动刹把1通过水平设置的横向拉杆14与固定于支座16上的曲柄杆15相连，曲柄杆15与竖直设置的下拉杆13相连，下拉杆13通过直线电机与上拉杆9相连，所述的直线电机由直线电机动子10和直线电机定子11组成，且直线电机动子10沿直线电机定子11作往复直线运动，直线电机动子10的两端设置有限位弹簧12，且限位弹簧12的一端固定于直线电机定子11上，上拉杆9通过上连接头3与刹车凸轮4相连接，刹车凸轮4的另一端与刹车凸轮顶杆7旋转铰接，所述的刹车轮毂5外设置有刹车片6，刹车片6的首尾穿接在刹车凸轮顶杆7上，所述的刹车凸轮4与刹车片6之间为圆弧面接触，且刹车片6的首尾之间夹装有复位弹簧8，通过直线电机动子10的往复直线运动实现刹车的动作过程。

直线电机的动子和定子之间始终保持一定的空气隙而不接触，这就消除了定、动子间的接触摩擦阻力，因而大大地提高了系统的灵敏度、快速性和随动性，且定子及动子均为刚性部件，从而保证直线电机运动的静音性以及整体机构核心运动部件的高刚性；直线电机的行程可通过拼接定子来实现行程的无限制，同时也可以通过在同一个定子上配置多个动子来实现同一个轴向的多个独立运动控制。直线电机驱动的机构可以通过增强机构以及反馈元件的刚性以及精度，辅之以恒温控制等措施来实现超精密运动控制。直线电机通过直接驱动负载的方式，消除中间环节所带来的各种定位误差，实现直接传动，取消了从电动机到工作台之间的一切机械中间传动环节，实现了“零传动”，避免了丝杠传动中的反向间隙、惯性、摩擦力和刚性不足缺点，使机床的性能大大提高，且其结构简单、定位精度高、反应速度快、灵敏度高，随动性好、工作安全可靠、寿命长。

如图2所示，当油井因作业维护等原因需要停井时，井场RTU接受到远程上位机停机指令，根据井场RTU采集RTU模块中的位移传感器数据，确定抽油机驴头位置，当驴头位置到达下死点时，井场RTU向抽油机控制柜发送停机指令，同时抽油机控制柜向刹车电控柜传递刹车指令，抽油机停止运转，电控柜2接受到指令，控制直线电机动子10向下运动，带动上拉杆9向下运动，上拉杆9带动刹车凸轮4转动，在刹车凸轮顶杆7的拉力作用下，刹车凸轮4推动两个刹车片6收拢，复位弹簧8被压缩，直到直线电机动子10运动至预先设定好的冲程位置，由限位弹簧12保证动子运动的最大位置不超过限定值，完成抽油机远程在预定位置准确停井，同时保证在刹车过程中，抽油机缓慢停止，防止瞬间停止产生机械冲击。

当井场RTU接受到远程上位机开机指令，指令首先传递到抽油机控制柜，抽油机控制柜将指令传递给刹车电控柜2，电控柜2接受到指令，控制直线电机动子10向上运动，带动上拉杆9向上运动，刹车凸轮4反向转动，同时刹车片6反向转动松开，复位弹簧8被松开，直到直线电机动子10运动至预先设定好的冲程位置，由上端的限位弹簧12保证动子运动的最大位置不超过限定值，同时两个刹车片6恢复至初始位置，刹车轮毂5被松开，抽油机开始运转。

当井场停电时，或者抽油机因修井、维护等原因需要停井时，可在本地使用手动刹把，逆时针转动刹车把手1，拉动横向拉杆14，使曲柄杆15转动，完成刹车的动作，顺时针转动刹车把手1可以松开刹车，这是常规的手动刹车。

本实施例没有具体描述的部分都属于本技术领域的公知常识和公知技术，此处不再一一详细说明。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。