專利名稱：：直接平衡式節(jié)能游梁抽油機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型屬于機(jī)械采油
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種改進(jìn)的游梁抽油機(jī)。技術(shù)背景隨著油田的不斷開發(fā)，采油成本也在日益增加，抽油機(jī)采油占我國生產(chǎn)油井總數(shù)的90%以上，是油田生產(chǎn)中主要的采油方式。常規(guī)曲柄平衡抽油機(jī)結(jié)構(gòu)參見圖1所示，包括有底座l'、支架2'、懸繩器3'、驢頭4'、游梁5'、橫梁軸承座6'、橫梁7'、連桿8'、曲柄銷裝置9'、曲柄裝置10'、減速器11，、剎車保險裝置12，、剎車裝置13，、電動機(jī)14，、和配電箱15，等；常規(guī)抽油機(jī)是能耗大戶，抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率較低，大量的能量(70%以上)在傳遞過程中損失掉。常規(guī)游梁抽油機(jī)自身結(jié)構(gòu)設(shè)計增大電能消耗。首先曲柄平衡方式使凈扭矩曲線波動幅度大，形成高能耗。下沖程懸點載荷下落的回饋能量和電機(jī)共同對曲柄平衡裝置做功，將其轉(zhuǎn)化成勢能儲存起來；上沖程曲柄平衡裝置將勢能釋放與電機(jī)共同對懸點作功，提起懸點載荷。圖2是曲柄平衡方式抽油機(jī)減速器輸出軸扭矩曲線圖，由于抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)的固有特性，致使懸點載荷(W)作用在減速器輸出軸(曲柄軸)上的載荷扭矩(TW)在一個沖程中出現(xiàn)周期性的劇烈變化，這個周期性劇烈變化隨井況、抽汲參數(shù)的不同而變化，是一組曲線形態(tài)各異、數(shù)值不同的曲線族，這就要求平衡裝置作用在減速器輸出軸上的平衡扭矩曲線是一組與載荷扭矩曲線TW鏡像相似并且形態(tài)、數(shù)值可調(diào)整的曲線族。常規(guī)游梁式抽油機(jī)曲柄平衡裝置在減速器輸出軸上產(chǎn)生的平衡扭矩(Tr)按正弦規(guī)律變化，導(dǎo)致載荷扭矩曲線和曲柄平衡扭矩曲線折減后的凈扭矩曲線(Tn)波動大，有較高的"峰值"和較深的負(fù)向"谷值"，需較大扭矩的減速器和較大功率的電動機(jī)，形成高能耗，而且電動機(jī)工作在低功率因數(shù)狀態(tài)，使電網(wǎng)的供電質(zhì)量變差。其次曲柄平衡調(diào)節(jié)平衡精度低，降低系統(tǒng)效率增加能耗。游梁抽油機(jī)在運行過程中，曲柄的角度是時刻變化的，不同的角度平衡效果是不同的。當(dāng)相位角有大于90°的情況下，有功電流為負(fù)，這就是發(fā)電狀態(tài)，平衡效果越差，發(fā)電越多。抽油機(jī)平衡的好壞直接關(guān)系到有桿抽油系統(tǒng)效率的高低，抽油機(jī)井在舉升高度及產(chǎn)液量基本不變的情況下，提高平衡度可使系統(tǒng)效率隨之提高。然而，常規(guī)游梁抽油機(jī)由于調(diào)平衡難度大，無法使抽油機(jī)達(dá)到較好的平衡效果，降低抽油機(jī)系統(tǒng)效率增加能耗。因此，對現(xiàn)有機(jī)型進(jìn)行節(jié)能改造十分必要。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于在不改變抽油機(jī)主體結(jié)構(gòu)的前提下，實現(xiàn)抽油機(jī)節(jié)能改造，提供一種直接平衡式節(jié)能游梁抽油機(jī)。本實用新型提供的直接平衡式節(jié)能游梁抽油機(jī)，包括驢頭、游梁、支架、底座，還包括一平衡系統(tǒng)，由架體總成、動力總成、懸掛配重總成、和游梁配重總成組成，其中，架體總成裝設(shè)在底座上，動力總成固定在架體總成上，游梁配重總成固定在游梁上，懸掛配重總成通過動力總成帶動滑設(shè)于架體總成上，且懸掛配重總成通過鋼絲繩與游梁尾部連接。上述直接平衡式節(jié)能游梁抽油機(jī)，所述動力總成由依次連動的電動機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、傳動組和曲柄組成，曲柄末端裝設(shè)一滾輪；所述懸掛配重總成中設(shè)有軌道架，所述滾輪滑設(shè)于該軌道架中。上述直接平衡式節(jié)能游梁抽油機(jī)，所述懸掛配重總成中設(shè)有軌道架、滑輪、上配重、配重滾輪和下配重；配重滾輪裝設(shè)在軌道架四周，軌道架上部中央裝設(shè)滑輪，兩邊裝設(shè)可調(diào)整重量的上配重，軌道架下部裝設(shè)下配重；所述動力總成的曲柄末端裝設(shè)一滾輪，所述滾輪滑設(shè)于軌道架中。上述直接平衡式節(jié)能游梁抽油機(jī)，所述軌道架內(nèi)部上下面上對稱裝設(shè)滑軌，動力總成的滾輪卡裝在該滑軌上。上述直接平衡式節(jié)能游梁抽油機(jī)，架體總成垂向設(shè)兩條平行的架體滑道，懸掛配重總成上軌道架四周裝設(shè)的配重滾輪滑設(shè)于該架體滑道上。上述直接平衡式節(jié)能游梁抽油機(jī)，架體總成垂向設(shè)兩條平行的架體滑道，懸掛配重總成上軌道架四周裝設(shè)的配重滾輪滑設(shè)于該架體滑道上。采用以上設(shè)計，本實用新型的特點有以滑輪、鋼絲繩結(jié)合配重代替現(xiàn)有曲柄連桿機(jī)構(gòu)；采用游梁平衡，即在游梁末端加裝直接平衡裝置；改變沖程調(diào)節(jié)方式，調(diào)節(jié)沖程操作簡便，可實現(xiàn)單人操作。本實用新型通過以上設(shè)計達(dá)到了降低抽油機(jī)載荷，減小裝機(jī)功率，降低游梁抽油系統(tǒng)拖動功率能耗的效果，最終實現(xiàn)了節(jié)能改造目的。圖1為現(xiàn)有常規(guī)游梁抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖。圖2為現(xiàn)有常規(guī)游梁抽油機(jī)減速器輸出軸扭矩曲線圖。圖3為本實用新型直接平衡式節(jié)能游梁抽油機(jī)整體結(jié)構(gòu)簡圖。圖4和圖5為本實用新型直接平衡式節(jié)能游梁抽油機(jī)中平衡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。圖6為為本實用新型直接平衡式節(jié)能游梁抽油機(jī)中懸掛配重總成結(jié)構(gòu)圖。具體實施方式本實用新型直接平衡式節(jié)能游梁抽油機(jī)，維持現(xiàn)有抽油機(jī)(參見圖l)主體結(jié)構(gòu)，即保留基礎(chǔ)、驢頭、游梁、支架、底座等主體結(jié)構(gòu)，只改造減速器及曲柄連桿機(jī)構(gòu)。以下結(jié)合附圖對現(xiàn)有抽油機(jī)節(jié)能改造部分(也可稱平衡系統(tǒng))進(jìn)行詳細(xì)說明。參見圖2所示，顯示了本實用新型直接平衡式節(jié)能游梁抽油機(jī)整體結(jié)構(gòu)，其中改造部分主要包括架體總成l、動力總成2、懸掛配重總成3、和游梁配重總成4等幾部分。其中，架體總成l裝設(shè)在底座上，動力總成2固定在架體總成1上，游梁配重總成4固定在游梁上，懸掛配重總成3由動力總成2帶動在架體總成1內(nèi)做垂直方向運動，懸掛配重總成3再通過鋼絲繩6與游梁尾部上一定滑輪5連接，從而帶動游梁轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)游梁抽油系統(tǒng)的工作。參見圖4所示，動力總成2包括有依次連動的電動機(jī)21、減速器22、聯(lián)軸器23、傳動組24和曲柄25，曲柄25末端裝設(shè)一滾輪26;動力總成2工作時，電動機(jī)21帶動減速器22、傳動組24轉(zhuǎn)動，驅(qū)動曲柄25帶動滾輪26(相當(dāng)行星輪)作圓周運動。參見圖6所示，懸掛配重總成3包括有軌道架31、滑輪32、上配重33、配重滾輪34和下配重35;軌道架31為一長方體的架體，四周裝設(shè)配重滾輪34，軌道架31上部中央裝設(shè)滑輪32，兩邊裝設(shè)可調(diào)整重量的上配重，軌道架31下部裝設(shè)下配重35，軌道架31為中空的，在其內(nèi)部上下面上對稱裝設(shè)滑軌36，動力總成2的滾輪26卡裝在該滑軌36上在軌道架31內(nèi)沿水平方向滾動(參見圖5);滑輪32上安裝鋼絲繩6與游梁尾部上的定滑輪5連接。架體總成1用于裝設(shè)動力總成2，還用于為懸掛配重總成3提供垂直運動空間并限位。架體總成2垂向設(shè)兩條平行的架體滑道11，架體滑道ll之間的距離與懸掛配重總成3上軌道架31四周裝設(shè)的配重滾輪34之間的距離相當(dāng)，使該配重滾輪34可沿架體滑道11在垂直方向運動。以上各部件組配形成本實用新型的平衡系統(tǒng)，動力總成2的電動機(jī)21帶動減速器22、傳動組24轉(zhuǎn)動，驅(qū)動曲柄25帶動滾輪26(相當(dāng)行星輪)作圓周運動，滾輪26在懸掛配重總成3的軌道架31內(nèi)沿水平方向運動，在軌道架31的滑軌36限制下滾輪26帶動懸掛配重總成3沿架體總稱1的滑道11做垂直方向運動，從而將曲柄滾輪26的圓周運動轉(zhuǎn)化為懸掛配重總成3在垂直方向的往復(fù)運動。當(dāng)抽油機(jī)上沖程時，配重(懸掛配重總成及游梁配重總成)下行，配重的勢能釋放出來協(xié)同電機(jī)做功，配重的重力勢能加上電機(jī)做的功克服懸點載荷(抽油桿、驢頭、游梁等部分固定重力及液柱壓力)使泵柱塞上行，提升油液。當(dāng)抽油機(jī)下沖程時，井下抽油桿、驢頭、游梁等固定部分重力加上電動機(jī)克服配重重力所做的功使配重上行，這時電機(jī)的一部分能量轉(zhuǎn)化為配重的勢能儲存起來；如此循環(huán)，從而實現(xiàn)抽油機(jī)上、下沖程的往復(fù)運動，實現(xiàn)連續(xù)提升油液。配重直接平衡掉井下抽油桿、驢頭、游梁等部分固定重力及二分之一液柱壓力，所以不論是上沖程還是下沖程，電機(jī)相當(dāng)于只對二分之一液柱壓力做功。鋼絲繩通過滑輪聯(lián)接游梁尾軸和懸掛配重，從而縮小了配重運動行程，增強(qiáng)了平衡穩(wěn)定性。另一方面，本實用新型抽油機(jī)中配重塊分為固定配重與可調(diào)配重兩部分，在抽油機(jī)運行時，通過測量上、下沖程電流的大小，可根據(jù)實際情況隨時增減懸掛配重總成的重量使抽油機(jī)達(dá)到最佳平衡狀態(tài)，提高系統(tǒng)效率，解決常規(guī)抽油機(jī)調(diào)節(jié)平衡精度低、操作不變的問題，實現(xiàn)單人調(diào)節(jié)平衡；采用電機(jī)經(jīng)減速器直接驅(qū)動曲柄轉(zhuǎn)動的一級減速傳動方式代替以往電機(jī)經(jīng)皮帶傳動再經(jīng)減速器驅(qū)動曲柄轉(zhuǎn)動的二級減速傳動方式，減少了傳遞過程中的能量損失，提高傳動效率，降低能耗。實驗驗證，本實用新型較原有抽油機(jī)采出相同采出液能耗消耗節(jié)約50%以上。本實用新型與原機(jī)對比數(shù)據(jù)參見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>能耗對比電壓、電流按表中數(shù)值計算，按電機(jī)輸入功率計算。節(jié)能效果380X(34-15)/(380X34)X100%=55.88%。通過以上數(shù)據(jù)對比，可見節(jié)能效果相當(dāng)可觀，經(jīng)濟(jì)效益不言而喻。權(quán)利要求1、一種直接平衡式節(jié)能游梁抽油機(jī)，包括驢頭、游梁、支架、底座，其特征在于，還包括一平衡系統(tǒng)，由架體總成、動力總成、懸掛配重總成、和游梁配重總成組成，其中，架體總成裝設(shè)在底座上，動力總成固定在架體總成上，游梁配重總成固定在游梁上，懸掛配重總成通過動力總成帶動滑設(shè)于架體總成上，且懸掛配重總成通過鋼絲繩與游梁尾部連接。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述直接平衡式節(jié)能游梁抽油機(jī)，其特征在于，所述動力總成由依次連動的電動機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、傳動組和曲柄組成，曲柄末端裝設(shè)一滾輪；所述懸掛配重總成中設(shè)有軌道架，所述滾輪滑設(shè)于該軌道架中。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述直接平衡式節(jié)能游梁抽油機(jī)，其特征在于，所述懸掛配重總成中設(shè)有軌道架、滑輪、上配重、配重滾輪和下配重；配重滾輪裝設(shè)在軌道架四周，軌道架上部中央裝設(shè)滑輪，兩邊裝設(shè)可調(diào)整重量的上配重，軌道架下部裝設(shè)下配重；所述動力總成的曲柄末端裝設(shè)一滾輪，所述滾輪滑設(shè)于軌道架中。4、根據(jù)權(quán)利要求2或3所述直接平衡式節(jié)能游梁抽油機(jī)，其特征在于，所述軌道架內(nèi)部上下面上對稱裝設(shè)滑軌，動力總成的滾輪卡裝在該滑軌上。5、根據(jù)權(quán)利要求3所述直接平衡式節(jié)能游梁抽油機(jī)，其特征在于，架體總成垂向設(shè)兩條平行的架體滑道，懸掛配重總成上軌道架四周裝設(shè)的配重滾輪滑設(shè)于該架體滑道上。6、根據(jù)權(quán)利要求4所述直接平衡式節(jié)能游梁抽油機(jī)，其特征在于，架體總成垂向設(shè)兩條平行的架體滑道，懸掛配重總成上軌道架四周裝設(shè)的配重滾輪滑設(shè)于該架體滑道上。專利摘要本實用新型公開了用于機(jī)械采油領(lǐng)域的一種直接平衡式節(jié)能游梁抽油機(jī)，包括驢頭、游梁、支架、底座，還包括一平衡系統(tǒng)，由架體總成、動力總成、懸掛配重總成、和游梁配重總成組成，其中，架體總成裝設(shè)在底座上，動力總成固定在架體總成上，游梁配重總成固定在游梁上，懸掛配重總成通過動力總成帶動滑設(shè)于架體總成上，且懸掛配重總成通過鋼絲繩與游梁尾部連接。本實用新型通過對平衡系統(tǒng)的改造，解決常規(guī)游梁抽油機(jī)調(diào)整平衡難度大，系統(tǒng)效率低，能耗高的問題，用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的曲柄平衡裝置。本實用新型可以降低抽油機(jī)載荷，減小裝機(jī)功率，降低游梁抽油系統(tǒng)拖動功率能耗，可代替現(xiàn)有常規(guī)曲柄平衡抽油機(jī)用于原油開采。文檔編號E21B43/00GK201125859SQ200720190349公開日2008年10月1日申請日期2007年11月26日優(yōu)先權(quán)日2007年11月26日發(fā)明者侯德艷,劉衛(wèi)東,劉建軍,周方惠,超徐,明李,董喜貴,鄭國忠,韓修廷申請人:大慶油田有限責(zé)任公司