抽油机机械动力拖动节能发电装置制造方法
【专利摘要】本申请公开了一种抽油机机械动力拖动节能发电装置，包括抽油机减速箱，所述的抽油机减速箱通过传动单元连接永磁直驱发电机，所述的直驱发电机连接辅助生产配电单元。本实用新型的优点是：第一，结构简单，通过抽油机输入单元和传动单元，可直驱传动带动低转速永磁直驱发电机发电，利用抽油机减速箱机械运动的动力和抽油机惯性载荷剩余能量加力产生转矩、转速或运动体产生的动能带动低转速永磁直驱发电机发电；第二，高效节能，所产生电力可以提供其它生产用电、生产辅助用电、施工现场焊接用电、油田油井冬季保温用电、其它作业动力用电、稠油井单罐的加温和保温用电、照明用电，可降低油田辅助生产用电的综合生产成本，可重复使用。
【专利说明】抽油机机械动力拖动节能发电装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种抽油机机械动力拖动节能发电装置。
【背景技术】
[0002]抽油机是带动井下抽油泵工作的地面和机械传动装置，它和抽油杆、抽油泵配合使用能将井内原油抽到地面。抽油机的结构一般包括:游梁式抽油机结构，驴头，游梁，连杆，减速箱，平衡重和刹车。抽油机的工作原理是:通过电动机的高速旋转动力传递给减速箱输入轴转变为机械低速动力和大扭矩，经三轴两级减速后通过输出轴带动四连杆机构，把减速箱输出轴的旋转动力运动变为游梁、驴头的摆动，在由驴头带动光杆和抽油杆深井泵，做上下往复的直线运动，将原油抽出地面。现有的抽油机的动力是靠外部能源提供相应的外电力支持，由电动机带动抽油机减速箱，实施运转而产出动力的正常运转。
[0003]现有技术的抽油机在生产动力节能方面存在以下显著缺点:第一，节能配套技术整体改造难度大:目前各油田单位采油供电线路多为5千伏、10千伏同一条供电线路存在不同类型的油井、区块，不同的采油工艺、设备、动力拖动系统，因此各油田机采节能综合配套技术改造难度大。在目前的节能中多采用单一技术解决单一问题，难以解决突破机采真正意义上油田单井节能降耗。不能宏观反映节电效果，影响了油田技改和规模节能效益；第二，供电线路功率因数低、线损大:目前各油田采油线路负荷以油井为主采油设备多为游梁式抽油机和少量的电潜泵、螺杆泵。游梁式抽油机的不稳定负荷造成电动机输出负荷随着抽油机的负荷变化产生周期变化:电动机侧功率因数随着电动机输出功率不同而改变:力口之油井电动机平均负载率，就造成了功率因数平均较低。就整条供电线路而言，形成了其电流无功分量较大，功率因数低的现象。又因为一条线路的油井相对分散，部分油井共享一台低压变压器，增加了低压线路的长度，进一部加大了采油供电线路的线损，同时提高了用电的成本；第三，变压器老化及容量配比不合理，当前各油田一般采油线路中包括单井线路，常用的变压器多为上世纪生产的S7、SK7系列供的电变压器，配置容量一般在额定负载的1.5倍以上，而实际运行的负载平均只有变压器额定容量的20%左右存在严重的“大马拉小车”的现象。增加了线路网损和负荷，油田每年还要付出大量用电量和电费以及不菲无效电容量费用，提高了原油开采成本，且S7、SL7系列便压器技术一落后淘汰、禁用产品；第四，抽油机电动机运行效率低，抽油机由电动机的动力经过减速增大扭矩和扭力带动抽油机上下往复运动，将油井井筒下地下地层的原油抽吸上来。在此生产过程中电动机只进行将电能转换成动能的一次性的动能，这种一次性的电动机动能使用的动能工效率低，按抽油机的电动机的正常用电量和所做的工效是98%，而实际做工上行负载时电动机的工效只有30-40%，而下行无负载时电动机的无工效有85%。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种抽油机机械动力拖动节能发电装置，其利用抽油机的电动机高速运转提供动力，经抽油机机械减速箱转换成大扭矩的动力，通过传动系统带动低速永磁直驱发电机循环发电。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为:
[0006]一种抽油机机械动力拖动节能发电装置，其特征在于，包括抽油机减速箱，所述的抽油机减速箱通过传动单元连接永磁直驱发电机，所述的永磁直驱发电机连接辅助生产配电单元。
[0007]进一步地，所述的永磁直驱发电机为低转速永磁直驱发电机。
[0008]进一步地，所述的传动单元包括:第一传动模块，所述的第一传动模块连接所述的抽油机减速箱，所述的抽油机减速箱连接第二传动模块，所述的第二传动模块还连接减速器，所述的减速器连接连轴器，所述的连轴器与所述的低转速永磁直驱发电机进行连接；第一传动模块具有:传动皮带轮，传动带和减速箱输入大皮带轮；第二传动模块具有:减速箱输出刹车与大皮带轮，传动带和发电机输入传动轮。
[0009]进一步地，所述的第二传动模块还连接有增速器。
[0010]进一步地，所述的第二传动模块与所述的低转速永磁直驱发电机进行连接。
[0011 ] 进一步地，所述的抽油机减速箱连接曲柄，所述的曲柄连接平衡块，所述的平衡块连接连杆，所述的连杆连接支架横梁，所述的支架横梁连接驴头。
[0012]进一步地,所述的第一传动模块连接有动力输入单元。
[0013]进一步地，所述的动力输入单元包括输入配电单元，所述的输入配电单元连接电动机，所述的电动机连接所述的第一传动模块。
[0014]进一步地，抽油机机械动力拖动节能发电装置固定安装于抽油机钢架底座上的支撑梁。
[0015]进一步地，所述的配电单元包括:微机控制器，双电源自动转换开关，断路保护开关，交流接触器，逆变器，滤波器，变频器，电压表，电流表，数控表，和/或保温加热器。
[0016]本实用新型的有益效果为:
[0017]第一，结构简单，通过抽油机动力输入单元和传动单元，可直驱传动带动低转速永磁直驱发电机发电，利用抽油机减速箱机械运动的动力和抽油机惯性载荷剩余能量加力产生转矩、转速或运动体产生的动能带动低转速永磁直驱发电机发电。
[0018]第二，高效节能，所产生电力可以提供其它生产用电、生产辅助用电、施工现场焊接用电、油田油井冬季保温用电、其它作业动力用电、稠油井单罐的加温和保温用电、照明用电，可降低油田辅助生产用电的综合生产成本，移动、流动、机动性强，可重复使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
[0020]图1是本实用新型的抽油机机械动力拖动节能发电装置的结构示意图；
[0021]图2是图1所示装置的实施例的结构示意图；
[0022]图3是图2所示实施例的减速箱传动轮与刹车装置的俯视结构示意图；
[0023]图4是图2所示实施例的减速箱传动轮与刹车装置的平面示意图；
[0024]图5是图1所示装置的另一种实施例的结构示意图；
[0025]图6是图5所示实施例的电动机与刹车装置的俯视结构示意图；
[0026]图7是图5所示实施例的电动机与刹车装置的平面示意图；
[0027]图8是本实用新型的配电电路示意图。
[0028]附图标记示意:
[0029]100-抽油机减速箱，101-第一传动模块，102-第二传动模块
[0030]103-电动机，105-输入配电单元，107-减速器
[0031]108-连轴器，110-永磁直驱发电机，113-辅助生产配电单元
[0032]120-曲柄，121-平衡块，122-连杆
[0033]123-支架横梁，127-驴头，130-抽油机，145-调节轨道
[0034]131-减速箱动力输入大传动轮，132-传动皮带
[0035]133-刹车轮，134-电机传动轮，135-刹车连杆装置
[0036]136-刹车轮，137-电机传动轮，138-变速机与连轴器
[0037]139-传动皮带，141-减速箱动力输出大传动轮
[0038]152-刹车轮、刹车股、连杆、刹车装置，155-增速器
[0039]171-备帽、螺栓，172-锁片，173-垫片，175-轴套
[0040]177-传递电机传动轮，178-垫卡片，179-电机键槽
[0041]190-电机固定轨道，191-刹车装置固定座
【具体实施方式】
[0042]如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0043]请参照图1，本实用新型的抽油机机械动力拖动节能发电装置包括:抽油机减速箱100，所述的抽油机减速箱100通过传动单元连接永磁直驱发电机110，所述的永磁直驱发电机I1连接辅助生产配电单元113。
[0044]优选地，所述的永磁直驱发电机110为低转速永磁直驱发电机，在具体实施例中，低转速优选为100转至800转。
[0045]优选地，所述的传动单兀包括:第一传动模块101,所述的第一传动模块101连接所述的抽油机减速箱100，所述的抽油机减速箱100连接第二传动模块102，所述的第二传动模块102还连接减速器107，所述的减速器107连接连轴器108，所述的连轴器108与所述的低转速永磁直驱发电机进行连接。第一传动模块101具有:传动皮带轮，传动带和减速箱输入大皮带轮；第二传动模块102具有:减速箱输出刹车与大皮带轮，传动带和发电机输入传动轮。
[0046]优选地，所述的第二传动模块102还连接有增速器。
[0047]优选地，所述的第二传动模块102与所述的永磁直驱发电机110进行连接。
[0048]优选地，所述的抽油机减速箱100连接曲柄120，所述的曲柄120连接平衡块121，所述的平衡块121连接连杆122，所述的连杆122连接支架横梁123，所述的支架横梁123连接驴头127。
[0049]优选地，所述的第一传动模块101连接有动力输入单元。
[0050]优选地，所述的动力输入单元包括输入配电单元105，所述的输入配电单元105连接电动机103，所述的电动机103连接所述的第一传动模块101。
[0051]优选地，抽油机机械动力拖动节能发电所述的配电单元包括:微机控制器，双电源自动转换开关，断路保护开关，交流接触器，逆变器，滤波器，变频器，电压表，电流表，数控表，和/或保温加热器。
[0052]本实用新型的原动力启动阶段:由外电向输入配电单元105提供启动电力，使电动机103启动产生机械动力，由第一传动模块101带动抽油机减速箱100实施持续运转提供机械动力和运转。
[0053]运转的同时将抽油机减速箱100的I级输入齿轮轴上的机械动力和囤积在减速箱内的输出的动力和抽油机的传动惯力(惯性载荷力)可直接作为输出动力作为驱动动力获得并且发挥抽油机减速箱机械动力(动能)及剩余动力和可利用的相匹配的转矩和转速及功率，实施拖动发电机发电创造出大于I的净能量和动力。
[0054]动力是通过抽油机电动机、传动轮传递到抽油机减速箱100输入的大传动轮上，将动力输入到减速箱各级动力齿轮轴上转变为机械动力，带动抽油机转动工作，同时可将I级输入齿轮轴上的机械动力作为输出动力进行驱动。
[0055]从原启动阶段转入动力程序替换(改造转换)的过渡形式，就是由电动机的传动动力，由抽油机电动机传动轮、传动带、经过抽油机减速箱100输入动力的大传动轮,把电动机传动的动力输入到抽油机减速箱转换成机械动力，并将减速箱机械动力输入I级输入齿轮轴上的动力和盈余力，原动力和囤积在抽油机I级输入齿轮轴上的传动惯力及抽油机运转产生的惯性载荷力的动力与输出的功率与之相匹配的转矩和转速，变为抽油机机械输出动力(动能)，同时转换成I级轴输出的传动动力，即同轴同时直接变为输出的机械动力作为驱动动力(动能)。
[0056]同时，把减速箱I级输出轮轴另一侧上的刹车轮和刹车装置与改变的减速箱输出轴上的大传动轮，同时将刹车轮和刹车装置与其大传动轮改装组合成一体结构，在同一输出轴上工作，通过传动轮的计算和传动比的计算，设计出I级输出轴的驱动力(转速、扭矩、功率)。方案就是把减速箱I级输入齿轮轴上的机械动力，替换(转换)还原等于减速箱输出的机械动力，获得发挥抽油机减速箱机械动力(动能)及剩余动力和可利用的相匹配的转矩和转速，实施发电在创造出大于I的净能量和动力。充分利用抽油机减速箱机械动力(动能)传递到配套使用的低转速永磁直驱发电机上实施持续运转而产出电能。
[0057]请参照图2至图4，该实施例示意了本实用新型的大皮带轮刹车装置，如图所示，刹车装置可在减速箱刹车轮和刹车装置与其大传动轮改装组合成一体结构，安装在同一轴上进行个自的工作功能进行制动。由外电提供电动机动力经过电机传动轮由传动带将动力，经过抽油机减速箱输入的大传动轮把动力输入到减速箱I级轴上转变为机械动力，同时再由抽油机减速箱I级轴上的机械动力，经过刹车轮和刹车装置与其改造的大传动轮改装组合成一体结构的传动轮，经传动带到发电机传动轮，将转速、扭矩、功率，传递到低转速永磁直驱发电机进行运转发电作工。
[0058]请参照图5至图7，该实施例示意了本实用新型的电机刹车装置，如图所示，刹车装置可将减速箱刹车装置和刹车轮改换成与电机传动轮改装组合在一起，安装在发电机传动轴轮上，联装在同一轴上同时进行双制动，也可单向制动。由外电提供动力电动机产生的动能，经传动动轮和传动带将动力，经过抽油机减速箱输入的大传动轮把动力输入到减速箱I级轴上转变为机械动力，同时再由抽油机减速箱I级轴上的机械动力，经过刹车轮和刹车装置与其改造的大传动轮改装组合成一体结构的传动轮，经传动带、传动轮再经过增减速机(提高或降低发电机的转速)再由传动轮连接到发电机传动轮，将转速、扭矩、功率，传递到低转速永磁直驱发电机进行运转发电工作。
[0059]优选地，抽油机机械动力拖动节能发电装置固定安装于抽油机钢架底座上的支撑M
ο
[0060]正常运转，是由原动力启动阶段到动力程序转换启动阶段(改造转换阶段)再到正常运转的全部过程，既在抽油机有得到外电提供能源供驱动动力，向抽油机系统内各配电电器部件提供启动电力，使系统启动抽油机电动机而实施持续运转提供动力，动力通过程序替换阶段(改造转换阶段)，经输入传动系统并通过传动轮到抽油机减速箱大传动轮变为机械动力，由I级输入齿轮轴机械动力进行驱动，同时将I级输入齿轮轴上的机械动力(动能)，直接变为输出动力作为驱动动力，经过上述A方案将减速箱I级轴和大传动轮输入的机械动力，还原等于减速箱I级轴大传动轮输出的机械动力和转速，并且将发挥抽油机机械动动力，实施发电在创造出大于I的净能量和动力。由系统中机械传动力在转速和扭矩完全满足抽油机传动轮所消耗的动力，由减速箱传动轮中的I级输出轴轮将动力和盈余的(原动力和囤积在抽油机I级输入齿轮轴上的传动惯力、惯性载荷力)动能转化成转矩和转速传递给发电机，使发电机主轴轴心能获得抽油机减速箱输出传动轮中I级输出轴的盈余动能和额定功率和相匹配的转矩和转速，带动减速机由高速转换低速时扭力增加的原理，使输出动力大于输入的动力，带动低转速永磁直驱发电机。
[0061]发电机能够实施持续正常运转并产出相对应的电能。所产生电力可以提供其它生产用电、生产辅助用电、现场施工焊接用电、油田单井井冬季保温用电、其它作业动力用电、稠油井单罐的加温和保温用电、照明用电使用和循环使用，可降低油田辅助用电生产成本，也可增收节支创收。
[0062]动力电路启动:抽油机正常的动力供电方式，由外电源(市电)动力电源，向抽油机系统内提供的启动电力；启动方式:抽油机系统在正常情况下，由外电向系统内各电器部件提供的启动电力，使抽油机正常运行不影响生产和产量。电力替换(转换)由动力启动电源电器部件内的微机控制器控制、经电路(变压器、稳压器、调节器)、软启动装置或变频器装置、双电源自动转换装置、转速传感器、维持电力替换系统对输入电力输出电力进行运转控制；本专利技术的工作原理及过程，是依据外电动力的启动电源，为一级负荷和特别重要负荷电动机提供一种可变频的三相应急电源系统提供启动电源，电动机带动减速机由高速转换低速时扭力增加的原理，使输出动力大于输入的动力，带动低转速永磁直驱发电机。在实施中，电动机根据抽油机不同型号和生产参数，采用配备额定功率的发电机机型，低转速永磁直驱发电机的磁能转换效率高，在额定输出功率、扭矩、转速的配备上，参考相应参数的低转速永磁直驱发电机。
[0063]如图8所示，作为具体的实施例，输入配电单元包括变频器，变频器有两种启动方式，一是通过变频器箱体上的键盘进行启停电动机，二是通过变频器启停断子进行远方控制。本系统控制为电路外部远方控制方式，通过安装在现场的控制按钮启停变频器(也就是启停电动机)。为工频/变频远方启停电动机380V控制电路，接触器KMl为变频和工频电路提供公用的电源接触器。变频启停前，检查断路器QF3、QF4在断开位置，按下SB2，公用的电源接触器MKl动作，主触点KMl闭合，提供电源。控制开关SA在变频运行位置时，①、②触点是接通的，动合触点KMl已闭合，这时，按下变频启动按钮SB4，KM2得电动作，主触点KM2闭合，动合触点闭合将变频器启停端子FOR、COM短接，变频器得到信号启动，通过闭合的主触点，电动机得电运转，按设定的频率7。需要电动机停止运行时，按一下停止按钮SBl或SB3，其动断触点断开，变频器关断，电动机停止工作，工频启停时，断路器QF1、QF2在断开位置，控制开关SA在工频运行位置，③、④触点是接通的。
[0064]本实用新型的有益效果为:
[0065]第一，结构简单，通过抽油机输入单元和传动单元，可直驱传动带动低转速永磁直驱发电机发电，利用抽油机减速箱机械运动的动力和抽油机惯性载荷剩余能量加力产生转矩、转速或运动体产生的动能带动低转速永磁直驱发电机发电。
[0066]第二，高效节能，所产生电力可以提供其它生产用电、生产辅助用电、施工现场焊接用电、油田油井冬季保温用电、其它作业动力用电、稠油井单罐的加温和保温用电、照明用电，可降低油田辅助生产用电的综合生产成本，移动、流动、机动性强，可重复使用。
[0067]上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同、替换、改进均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种抽油机机械动力拖动节能发电装置，其特征在于，包括抽油机减速箱，所述的抽油机减速箱通过传动单元连接永磁直驱发电机，所述的永磁直驱发电机连接辅助生产配电单元。
2.根据权利要求1所述的抽油机机械动力拖动节能发电装置，其特征在于:所述的永磁直驱发电机为低转速永磁直驱发电机。
3.根据权利要求2所述的抽油机机械动力拖动节能发电装置，其特征在于，所述的传动单元包括: 第一传动模块，所述的第一传动模块连接所述的抽油机减速箱，所述的抽油机减速箱连接第二传动模块，所述的第二传动模块还连接减速器，所述的减速器连接连轴器，所述的连轴器与所述的低转速永磁直驱发电机进行连接； 第一传动模块具有:传动皮带轮，传动带和减速箱输入大皮带轮； 第二传动模块具有:减速箱输出刹车与大皮带轮，传动带和发电机输入传动轮。
4.根据权利要求3所述的抽油机机械动力拖动节能发电装置，其特征在于，所述的第二传动模块还连接有增速器。
5.根据权利要求3所述的抽油机机械动力拖动节能发电装置，其特征在于，所述的第二传动模块与所述的低转速永磁直驱发电机进行连接。
6.根据权利要求5所述的抽油机机械动力拖动节能发电装置，其特征在于，所述的抽油机减速箱连接曲柄，所述的曲柄连接平衡块，所述的平衡块连接连杆，所述的连杆连接支架横梁，所述的支架横梁连接驴头。
7.根据权利要求6所述的抽油机机械动力拖动节能发电装置，其特征在于，所述的第一传动模块连接有动力输入单元。
8.根据权利要求7所述的抽油机机械动力拖动节能发电装置，其特征在于，所述的动力输入单元包括输入配电单元，所述的输入配电单元连接电动机，所述的电动机连接所述的第一传动模块。
9.根据权利要求1至8中任何一项所述的抽油机机械动力拖动节能发电装置，其特征在于，该装置固定安装于抽油机钢架底座上的支撑梁。
10.根据权利要求9所述的抽油机机械动力拖动节能发电装置，其特征在于，所述的配电单元包括:微机控制器，双电源自动转换开关，断路保护开关，交流接触器，逆变器，滤波器，变频器，电压表，电流表，数控表，和/或保温加热器。
【文档编号】H02K7/18GK204030854SQ201420448277
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2014年8月8日
【发明者】彭刚, 彭佳媚, 陈慧 申请人:彭刚