專利名稱：前置型游梁式自動(dòng)變矩平衡抽油機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油開采領(lǐng)域，特別涉及一種抽油機(jī)，是一種前置 型自動(dòng)變矩平衡的節(jié)能抽油機(jī)。
背景技術(shù)：
我國(guó)抽油機(jī)的保有量在IO萬臺(tái)以上，并且每年還以5000臺(tái)的速度 增加。在使用的抽油機(jī)中大部分還采用的是常規(guī)游梁式抽油機(jī)，常規(guī) 游梁式抽油機(jī)效率很低，致使我國(guó)抽油機(jī)平均效率為25.96%，而國(guó)外 平均水平為30.05%，按每臺(tái)抽油機(jī)電機(jī)平均容量為16KW計(jì)算，我國(guó)抽 油機(jī)年耗電量達(dá)140億kw h，年節(jié)能潛力可達(dá)幾十億kw h。所以提高 抽油機(jī)效率在提倡節(jié)能減排的今天顯得更加緊迫。
目前，常規(guī)的游梁式抽油機(jī)平衡位置都是固定的，很難適應(yīng)不斷變 化的懸點(diǎn)載荷，因?yàn)槌橛蜋C(jī)上下行程懸點(diǎn)載荷差別很大，上沖程中懸 點(diǎn)承受著最大載荷，下行程承受最小載荷，懸點(diǎn)還存在隨抽油機(jī)上下 行程不斷改變方向和大小的動(dòng)載荷。而抽油機(jī)的平衡重是固定的，只 能平衡懸點(diǎn)靜載荷，而不能平衡在一個(gè)行程中變化大小和方向的懸點(diǎn) 動(dòng)載荷。所以目前使用的常規(guī)抽油機(jī)只能在一個(gè)沖程的部分時(shí)段達(dá)到 平衡狀態(tài)，這樣就會(huì)造成電機(jī)功率的浪費(fèi)。在采油現(xiàn)場(chǎng)規(guī)定平衡率達(dá) 到80%就算平衡是合格的?，F(xiàn)場(chǎng)計(jì)算平衡率所使用的方法是以上、下沖 程的電機(jī)電流峰值的百分比來代替的。而抽油機(jī)在運(yùn)行過程中電機(jī)的 電流變化很大，會(huì)產(chǎn)生沖擊電流，特別是在上下死點(diǎn)都會(huì)使電流發(fā)生 大的改變。所以電流峰值的百分比達(dá)到80%不等于電機(jī)在上下行程做功 比能達(dá)到80%。并且在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作中的很多抽油機(jī)往往連上、下行程電流峰值之比也達(dá)不到80%，這種抽油機(jī)的不平衡狀態(tài)，會(huì)造成電機(jī)在 上下行程中做功不相等，有時(shí)還會(huì)造成電機(jī)做負(fù)功，會(huì)造成電機(jī)功率 極大的浪費(fèi)，降低電機(jī)和抽油設(shè)備的使用壽命，會(huì)破壞曲柄旋轉(zhuǎn)速度 的均勻性，從而影響到抽油桿和抽油泵的正常工作。
目前也有能動(dòng)態(tài)調(diào)整抽油機(jī)平衡力矩的梁式抽油機(jī)，如游梁下偏平 衡抽油機(jī)和下偏杠鈴式抽油機(jī)，這兩種抽油機(jī)平衡重也是固定的，只 是游梁后端彎曲，在運(yùn)行過程中平衡力矩有一定的變化，但該種抽油 機(jī)調(diào)整平衡力矩幅度有限，在抽油機(jī)上下行程中存在矛盾，抽油機(jī)下 行過程中程調(diào)整平衡力矩增大就會(huì)減小抽油機(jī)上行的平衡力矩，平衡 力矩的變化不能跟抽油機(jī)載荷變化相匹配。還有一些自動(dòng)調(diào)整平衡力 矩的抽油機(jī)，如專利公開號(hào)CN201187283,提供了一種游梁平衡抽油機(jī)， 該種抽油機(jī)能自動(dòng)調(diào)整平衡力矩，但該專利是靠平衡重滑動(dòng)來改變平 衡力矩，在工作現(xiàn)場(chǎng)不適用，因?yàn)槌橛蜋C(jī)都是安裝在野外，風(fēng)沙和雨 雪會(huì)對(duì)滑軌造成破壞，并且長(zhǎng)期的滑動(dòng)也會(huì)使滑軌磨損，使得摩擦阻 力增加，造成能源浪費(fèi)。還有一類抽油機(jī)是靠鋼絲繩來調(diào)整平衡力矩 的，該類抽油機(jī)存在安全隱患，長(zhǎng)期磨擦?xí)斐射摻z繩磨損，容易斷 裂。在井下故障造成光桿不下或鋼絲繩斷裂時(shí)，平衡重就會(huì)失載，失 載的平衡重會(huì)對(duì)抽油機(jī)造成巨大的沖擊，造成設(shè)備損壞。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種前置型游梁式自動(dòng)變矩平衡抽油 機(jī)，通過平衡梁連桿，使得抽油機(jī)能隨懸點(diǎn)動(dòng)載荷的變化同步自動(dòng)調(diào) 整平衡力矩，提高抽油機(jī)平衡率，使電機(jī)在抽油機(jī)上下行程中做功基 本相等，達(dá)到節(jié)能目的。并克服現(xiàn)有變矩平衡抽油機(jī)中的不安全和結(jié) 構(gòu)不合理因素。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是前置型游梁式自動(dòng)變矩平衡抽油機(jī)，主要由底座、支架、中軸、尾軸、游梁、平衡梁、配重箱、長(zhǎng)方 體配重塊、驢頭、平衡梁軸承、下軸承、上軸承、平衡梁連桿、限位 工字梁、卸載頂絲、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、橫梁、減速箱、大皮帶輪、電機(jī) 皮帶輪、斜支架、蜂窩狀薄鋼板緩沖體、橡膠緩沖體組成。
在底座上固定有支架，支架的頂部固定有中軸，中軸上連接有一個(gè) 游梁和驢頭。游梁的尾端通過平衡梁軸承連接有平衡梁，平衡梁的下 端固定有配重箱，配重箱內(nèi)有長(zhǎng)方體配重塊。在底座上固定有減速箱 和電機(jī)，電機(jī)皮帶輪由皮帶與減速箱的大皮帶輪連接。其特征在于 減速箱的輸出軸連接有曲柄連桿機(jī)構(gòu)。曲柄連桿機(jī)構(gòu)的頂端通過橫梁 和尾軸與游梁連接。曲柄連桿機(jī)構(gòu)的頂端與游梁連接的位置在游梁的 前端，即在中軸到驢頭之間的游梁的下平面上。在抽油機(jī)支架上部左 右兩側(cè)分別固定有一個(gè)下軸承，在兩個(gè)下軸承之間的軸上連接有平衡 梁連桿的下端，平衡梁連桿上端部連接有上軸承，上軸承安裝在平衡 梁的銷孔內(nèi)；平衡梁上的銷孔有3 8個(gè)，能通過將平衡梁連桿上端安 裝在不同的銷孔上，改變平衡梁自動(dòng)調(diào)整的角度，平衡梁通過平衡梁 軸承安裝在抽油機(jī)游梁的尾端。通過平衡梁連桿拉動(dòng)平衡梁改變平衡 力矩，自動(dòng)調(diào)整抽油機(jī)的平衡。
為了防止平衡梁連桿斷脫后平衡梁翻轉(zhuǎn)砸壞抽油機(jī)，在抽油機(jī)游 梁上部安裝有限位工字梁限位工字梁下部有橡膠緩沖裝置。限位工字 梁上安裝有卸載頂絲，卸載頂絲能卸掉平衡梁連桿的載荷，并調(diào)整平 衡梁連桿在平衡梁上的安裝位置，通過改變平衡梁連桿在平衡梁上的 安裝位置，或者通過調(diào)整平衡梁連桿長(zhǎng)度來調(diào)整平衡梁自動(dòng)擺動(dòng)角度， 進(jìn)而調(diào)整平衡力矩。
為了防止平衡梁翻轉(zhuǎn)過大對(duì)抽油機(jī)造成損壞，在抽油機(jī)的底座后部 固定有安全防撞裝置，安全防撞裝置由斜支架和蜂窩狀緩沖體和橡膠 緩沖體組成，蜂窩狀緩沖體是由薄鋼板焊接成蜂窩狀，作用是緩沖撞擊能量。
配重箱由多個(gè)小格組成，配重塊為長(zhǎng)方體形，配重塊分別放在配重 箱的小格內(nèi)，能有效防止配重塊的晃動(dòng)并能隨時(shí)增減配重塊的數(shù)量， 調(diào)節(jié)配重總重量。
本實(shí)用新型的有益效果
1、 本實(shí)用新型前置型游梁式自動(dòng)變矩平衡抽油機(jī)，能自動(dòng)隨懸點(diǎn) 動(dòng)載荷的變化對(duì)應(yīng)調(diào)整平衡力矩，提高抽油機(jī)平衡率，運(yùn)動(dòng)特性良好， 運(yùn)行可靠性高，操作過程簡(jiǎn)便、安全，可有效提高泵效和使用壽命。 根據(jù)對(duì)不同井底負(fù)載和抽油桿組合計(jì)算得出本實(shí)用新型與同規(guī)格常規(guī) 抽油機(jī)相比，平均節(jié)能30%以上，本實(shí)用新型將前置型游梁下偏平衡抽 油機(jī)的下偏部分改為能隨懸點(diǎn)動(dòng)載荷的變化自動(dòng)調(diào)整平衡力矩的平衡 梁，能有效降低平衡重上行時(shí)的平衡力矩，增大平衡重下行時(shí)的平衡 力矩，在抽油機(jī)上下死點(diǎn)能降低電機(jī)工作電流50%以上，減小沖擊電流，
比前置型游梁下偏平衡抽油機(jī)節(jié)能10%以上。
2、 本實(shí)用新型與游梁式自動(dòng)變距平衡抽油機(jī)相比，可以增大平衡 梁的變距范圍。
3、 本實(shí)用新型可以動(dòng)態(tài)調(diào)整曲柄的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，使抽油機(jī)曲柄能平 穩(wěn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)、從而減小對(duì)抽油桿和抽油泵的工作影響。
4、 本實(shí)用新型在限位工字梁上有卸載頂絲，可以對(duì)平衡梁連桿進(jìn) 行卸載并調(diào)整平衡梁擺動(dòng)角度。
5、 本實(shí)用新型可以通過調(diào)節(jié)平衡梁連桿長(zhǎng)度改變平衡梁自動(dòng)調(diào)整 的角度。
6、 本實(shí)用新型設(shè)計(jì)有蜂窩狀薄鋼板緩沖體、橡膠緩沖體、限位工 字梁，這三重保護(hù)功能有效防止因平衡梁連桿斷脫而造成平衡梁向下 翻轉(zhuǎn)而損壞抽油機(jī)。
7、 本實(shí)用新型的配重箱內(nèi)設(shè)計(jì)為多個(gè)小格，配重塊設(shè)計(jì)成長(zhǎng)方體，在傾斜的方形配重箱內(nèi)可以有效防止配重塊的晃動(dòng)。

圖l是本實(shí)用新型前置型游梁式自動(dòng)變矩平衡抽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，l.下軸承，2.中軸，3.尾軸，4.橫梁，5.平衡梁連桿，6. 銷孔，7.上軸承，8.游梁，9.驢頭，10.限位工字梁，ll.卸載頂絲， 12.平衡梁軸承，13.平衡梁，14.配重箱，15.減速箱，16.曲柄連桿機(jī) 構(gòu)，17.大皮帶輪，18.支架，19.斜支架，20.橡膠緩沖體，21.蜂窩狀 薄鋼板緩沖體，22.電機(jī)皮帶輪，23.底座，24.長(zhǎng)方體配重塊，25.橡 膠緩沖裝置。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l:以一臺(tái)前置型游梁式自動(dòng)變矩平衡抽油機(jī)為例，對(duì)本實(shí) 用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參閱圖l。本實(shí)用新型前置型游梁式自動(dòng)變矩平衡抽油機(jī)，主要由
底座23、支架18、中軸2、尾軸3、游梁8、平衡梁13、配重箱14、 長(zhǎng)方體配重塊24、驢頭9、平衡梁軸承12、下軸承l(wèi)、上軸承7、平衡 梁連桿5、限位工字梁10、卸載頂絲ll、曲柄連桿機(jī)構(gòu)16、橫梁4、 減速箱15、大皮帶輪17、電機(jī)皮帶輪22、斜支架19、蜂窩狀薄鋼板 緩沖體21、橡膠緩沖體20組成。
在底座23上固定有一個(gè)三角支架18，支架18的頂部固定有一個(gè) 中軸2，中軸2上連接有一個(gè)游梁8和驢頭9。游梁8的尾端通過平衡 梁軸承12連接有平衡梁13，平衡梁13的下端固定有配重箱14，配重 箱14內(nèi)有長(zhǎng)方體配重塊24。在底座23上固定有減速箱15和電機(jī)，電 機(jī)皮帶輪22由皮帶與減速箱15的大皮帶輪17連接。減速箱15的輸 出軸連接有一個(gè)曲柄連桿機(jī)構(gòu)16。曲柄連桿機(jī)構(gòu)16的頂端通過橫梁4和尾軸3與游梁8連接。曲柄連桿機(jī)構(gòu)16的頂端與游梁8連接的位置 在游梁8的前端，即在中軸2到驢頭9之間的游梁8的下平面上。
在抽油機(jī)支架上部左右兩側(cè)分別固定有一個(gè)下軸承1，在兩個(gè)下軸 承1之間的軸上連接有平衡梁連桿5的下端，平衡梁連桿5上端部連 接有上軸承7，上軸承7安裝在平衡梁13的銷孔6內(nèi)；平衡梁13上的 銷孔6有3個(gè)，能通過將平衡梁連桿5上端安裝在不同的銷孔6上， 改變平衡梁自動(dòng)調(diào)整的角度，平衡梁13通過平衡梁軸承12安裝在抽 油機(jī)游梁8的尾端。
在抽油機(jī)游梁8上部安裝有限位工字梁10，限位工字梁10下部有 橡膠緩沖裝置25。限位工字梁10上安裝有一個(gè)卸載頂絲11。
在抽油機(jī)的底座23后部固定有安全防撞裝置，安全防撞裝置由斜 支架19和蜂窩狀緩沖體21和橡膠緩沖體20組成，蜂窩狀緩沖體21 是由薄鋼板焊接成蜂窩狀，作用是緩沖撞擊能量。
前置型游梁式自動(dòng)變矩平衡抽油機(jī)的工作原理
普通游梁式抽油機(jī)之所以達(dá)不到滿意的平衡效果，是因?yàn)樵诔橛瓦^ 程中會(huì)有動(dòng)載荷的變化，而這個(gè)動(dòng)載荷方向大小都在產(chǎn)生變化，是常 規(guī)抽油機(jī)的平衡方式所不能克服的，而本實(shí)用新型就能有效地平衡動(dòng) 載荷，工作過程如下
1、 上沖程抽油機(jī)在上行程中，摩擦力向下，增加懸點(diǎn)載荷。前 半程懸點(diǎn)加速度為正，即加速度向上，則慣性力向下，從而增加懸點(diǎn) 載荷，懸點(diǎn)做加速運(yùn)動(dòng)。后半程中加速度為負(fù)，即加速度向下，則慣 性力向上，從而減小懸點(diǎn)載荷，懸點(diǎn)做減速運(yùn)動(dòng)。即上行程的懸點(diǎn)載 荷總的變化規(guī)律是從大往小變化，而本實(shí)用新型的平衡梁在上行程前 半程的平衡力矩也是從大往小變化，使二者達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。
2、 下行程抽油機(jī)在下行程時(shí)，摩擦力向上，減小懸點(diǎn)載荷。前 半沖程慣性載荷使懸點(diǎn)載荷減小，后半沖程慣性載荷使懸點(diǎn)載荷增加，下行程懸點(diǎn)載荷總的變化規(guī)律為從小到大變化，而本實(shí)用新型的平衡 梁在下行程從最低處開始往上運(yùn)動(dòng)，平衡力矩也是從小到大變化，也 能使抽油機(jī)在動(dòng)態(tài)中保持平衡。
3、在上下行程中，本實(shí)用新型的平衡力矩能隨懸點(diǎn)加速度的變化 也在對(duì)應(yīng)變化，可以動(dòng)態(tài)調(diào)整曲柄的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，使抽油機(jī)曲柄能平穩(wěn) 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)、從而減小對(duì)抽油桿和抽油泵的工作影響。
權(quán)利要求1、一種前置型游梁式自動(dòng)變矩平衡抽油機(jī)，主要由底座(23)、支架(18)、中軸(2)、尾軸(3)、游梁(8)、平衡梁(13)、配重箱(14)、長(zhǎng)方體配重塊(24)、驢頭(9)、平衡梁軸承(12)、下軸承(1)、上軸承(7)、平衡梁連桿(5)、限位工字梁(10)、卸載頂絲(11)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)(16)、橫梁(4)、減速箱(15)、大皮帶輪(17)、電機(jī)皮帶輪(22)、斜支架(19)、蜂窩狀薄鋼板緩沖體(21)、橡膠緩沖體(20)組成，在底座(23)上固定有支架(18)，支架(18)的頂部固定有中軸(2)，中軸(2)上連接有一個(gè)游梁(8)和驢頭(9)，游梁(8)的尾端通過平衡梁軸承(12)連接有平衡梁(13)，平衡梁(13)的下端固定有配重箱(14)，配重箱(14)內(nèi)有長(zhǎng)方體配重塊(24)，在底座(23)上固定有減速箱(15)和電機(jī)，電機(jī)皮帶輪(22)由皮帶與減速箱(15)的大皮帶輪(17)連接，其特征在于減速箱(15)的輸出軸連接有曲柄連桿機(jī)構(gòu)(16)；曲柄連桿機(jī)構(gòu)(16)的頂端通過橫梁(4)和尾軸(3)與游梁(8)連接，曲柄連桿機(jī)構(gòu)(16)的頂端與游梁(8)連接的位置在游梁(8)的前端，即在中軸(2)到驢頭(9)之間的游梁(8)的下平面上；在抽油機(jī)支架上部左右兩側(cè)分別固定有一個(gè)下軸承(1)，在兩個(gè)下軸承(1)之間的軸上連接有平衡梁連桿(5)的下端，平衡梁連桿(5)上端部連接有上軸承(7)，上軸承(7)安裝在平衡梁(13)的銷孔(6)內(nèi)；平衡梁(13)上的銷孔(6)有3～8個(gè)，平衡梁(13)通過平衡梁軸承(12)安裝在抽油機(jī)游梁(8)的尾端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的前置型游梁式自動(dòng)變矩平衡抽油機(jī)，其 特征是在抽油機(jī)游梁(8)上部安裝有限位工字梁(10)，限位工字梁(IO) 下部有橡膠緩沖裝置(25)，限位工字梁(10)上安裝有卸載頂絲(11)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的前置型游梁式自動(dòng)變矩平衡抽油機(jī)，其 特征是在抽油機(jī)的底座(23)后部固定有安全防撞裝置，安全防撞裝置由斜支架(19)和蜂窩狀緩沖體(21)和橡膠緩沖體(20)組成，蜂窩狀緩沖體(21)是由薄鋼板焊接成蜂窩狀。
專利摘要前置型游梁式自動(dòng)變矩平衡抽油機(jī)，應(yīng)用于油田采油技術(shù)領(lǐng)域。特征是減速箱的輸出軸連接有曲柄連桿機(jī)構(gòu)。曲柄連桿機(jī)構(gòu)的頂端通過橫梁和尾軸與游梁連接。曲柄連桿機(jī)構(gòu)的頂端與游梁連接的位置在游梁的前端。在抽油機(jī)支架上部左右兩側(cè)分別固定有下軸承，在兩個(gè)下軸承之間的軸上連接有平衡梁連桿的下端，平衡梁連桿上端部連接有上軸承，上軸承安裝在平衡梁的銷孔內(nèi)；平衡梁上的銷孔有3～8個(gè)，通過改變平衡梁自動(dòng)調(diào)整的角度，平衡梁安裝在抽油機(jī)游梁的尾端。效果是自動(dòng)隨懸點(diǎn)動(dòng)載荷的變化對(duì)應(yīng)調(diào)整平衡力矩，提高抽油機(jī)平衡率，運(yùn)動(dòng)特性良好，運(yùn)行可靠性高，操作過程簡(jiǎn)便、安全，可有效提高泵效和使用壽命。
文檔編號(hào)E21B43/00GK201391288SQ200920106979
公開日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月15日
發(fā)明者曾志強(qiáng), 王文蘭 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司