專利名稱：一種抽油機(jī)跟蹤平衡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及抽油機(jī)技術(shù)，特指一種抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，可實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)液柱載荷
的平衡，使抽油機(jī)始終在天平狀態(tài)下運(yùn)行，屬于石油開(kāi)采設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前世界上油田采油舉升設(shè)備以游梁式抽油機(jī)為主，游梁式抽油機(jī)采用力學(xué)理論 中的杠桿原理，在游梁尾部設(shè)計(jì)了四連桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器，把圓周運(yùn)動(dòng)改變?yōu)?抽油桿的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了抽油的目的。 現(xiàn)在常見(jiàn)的采油機(jī)及采油方式，其平衡裝置都是基于其自身的結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)的，例 如主要針對(duì)前驢頭的平衡裝置，鮮有針對(duì)采油過(guò)程中的液柱載荷的平衡裝置和措施。而在 實(shí)際采油過(guò)程中，由于不同工作狀態(tài)(負(fù)載/卸載)下液柱載荷的不平衡，其對(duì)抽油機(jī)自身 的平衡的影響還是很大的，從而造成了相當(dāng)數(shù)量的能量損耗。 申請(qǐng)?zhí)枮?00610105241. 8的發(fā)明專利申請(qǐng)，公開(kāi)了一種吊重平衡游梁式抽油機(jī)，
其在原有游梁式抽油機(jī)基礎(chǔ)上，采用額外的托架承載機(jī)構(gòu)和吊重滑輪組平衡結(jié)構(gòu)、游梁前
置、驅(qū)動(dòng)前置結(jié)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)在抽汲過(guò)程中的跟蹤平衡。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)龐雜，對(duì)原有游
梁式抽油機(jī)的改動(dòng)很大，不利于現(xiàn)有游梁式抽油機(jī)的改造和技術(shù)自身的推廣。 申請(qǐng)?zhí)枮?2201468. X、名為"液平衡游梁式抽油機(jī)"的專利申請(qǐng)，公開(kāi)了一種以液
體介質(zhì)來(lái)平衡游梁機(jī)的不平衡能量的抽油機(jī)，但其不能實(shí)現(xiàn)液柱的重量完全平衡，且需要 增設(shè)體積龐大的液體平衡缸，給采油現(xiàn)場(chǎng)空間和采油企業(yè)的資金投入提出了更高的要求。
基于上述問(wèn)題，能否找到一種簡(jiǎn)便實(shí)用的裝置和方法，用以實(shí)現(xiàn)采油機(jī)采油過(guò)程 中液柱重量的全部平衡，使采油機(jī)始終在天平狀態(tài)下運(yùn)行，高效節(jié)能，且能夠方便地在現(xiàn)有 采油機(jī)上進(jìn)行加裝和改造，是本領(lǐng)域技術(shù)人員函待解決的一道技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在公開(kāi)一種結(jié)構(gòu)合理，高效節(jié)能的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)采油 機(jī)采油過(guò)程中液柱重量的全部平衡。該裝置包括包括探測(cè)單元、配電控制單元、液柱平衡 制動(dòng)單元、平衡單元以及游梁連接單元；其中，所述探測(cè)單元與所述配電控制單元通信連 接，所述配電控制單元還連接到所述液柱平衡制動(dòng)單元，所述平衡單元連接到所述液柱平 衡制動(dòng)單元，所述游梁連接單元實(shí)現(xiàn)所述裝置的主體與抽油機(jī)游梁的連接和固定；
優(yōu)選地，所述探測(cè)單元為接近傳感器； 優(yōu)選地，所述探測(cè)單元設(shè)置在抽油機(jī)游梁與支架的交點(diǎn)的附近位置，用于根據(jù)游 梁與支架的相對(duì)位置關(guān)系，實(shí)時(shí)獲知抽油機(jī)前驢頭的運(yùn)行狀態(tài)；
優(yōu)選地，所述配電控制單元包括控制箱和變頻器； 優(yōu)選地，所述液柱平衡制動(dòng)單元包括制動(dòng)電機(jī)和減速器，所述的制動(dòng)電機(jī)與所述 減速器對(duì)接，用于為實(shí)現(xiàn)液柱平衡的所述平衡單元提供動(dòng)力； 優(yōu)選地，所述平衡單元包括連桿和配重塊，所述連桿一端與所述液柱平衡制動(dòng)單
4元軸對(duì)接，另一端連接所述配重塊； 優(yōu)選地，所述游梁連接單元包括固定部件和設(shè)置在所述裝置的主體上的連接部 件； 優(yōu)選地，所述連接部件為連接座板，所述固定部件為螺桿； 優(yōu)選地，所述裝置的主體設(shè)置在抽油機(jī)游梁上的與前驢頭相對(duì)的一端； 本發(fā)明還公開(kāi)了一種采用該抽油機(jī)跟蹤平衡裝置進(jìn)行抽油機(jī)液柱平衡的方法，其
特征在于包括以下步驟 (1)通過(guò)設(shè)置在抽油機(jī)底座附近的配電控制單元內(nèi)的配電總開(kāi)關(guān)控制該抽油機(jī)跟 蹤平衡裝置的啟動(dòng)； (2)抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)前驢頭帶著液柱載荷揚(yáng)起時(shí)，探測(cè)單元根據(jù)游梁與支架的相對(duì)
位置關(guān)系，實(shí)時(shí)探測(cè)到前驢頭的上行的運(yùn)行狀態(tài)，并傳送到配電控制單元； (3)配電控制單元根據(jù)前驢頭的運(yùn)行狀態(tài)控制變頻器，產(chǎn)生相應(yīng)的電機(jī)供電信號(hào)
傳送到液柱平衡制動(dòng)單元，液柱平衡制動(dòng)單元內(nèi)的電機(jī)向相應(yīng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并經(jīng)過(guò)減速器
帶動(dòng)平衡單元內(nèi)的連桿和配重塊，使連桿和配重塊向順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)與液柱載荷
的平衡； (4)當(dāng)前驢頭卸載并下行時(shí)，探測(cè)單元根據(jù)游梁與支架的相對(duì)位置關(guān)系，實(shí)時(shí)探測(cè) 到前驢頭的下行的運(yùn)行狀態(tài)，并傳送到配電控制單元； (5)配電控制單元根據(jù)前驢頭的運(yùn)行狀態(tài)控制變頻器，產(chǎn)生相反的電機(jī)供電信號(hào) 傳送到液柱平衡制動(dòng)單元，液柱平衡制動(dòng)單元內(nèi)的電機(jī)向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并經(jīng)過(guò)減速器 帶動(dòng)平衡單元內(nèi)的連桿和配重塊，使連桿和配重塊向逆時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)與液柱卸載 情況的平衡； (6)重復(fù)步驟(2) (5)，直至關(guān)斷抽油機(jī)或抽油機(jī)跟蹤平衡裝置的電源。 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了抽油機(jī)液柱載荷的平衡，使抽油機(jī)始終在天平狀態(tài)下運(yùn)行，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)
單，易于推廣。


圖1 :本發(fā)明的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2 :本發(fā)明的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置在現(xiàn)有游梁式抽油機(jī)上的安裝位置示意圖； 符號(hào)說(shuō)明 1制動(dòng)電機(jī) 2減速器 3連接座板 4螺桿 5連桿 6配重塊 7控制箱 8傳感器 A裝置主體的安裝位置 B傳感器的安裝位置
C控制箱的安裝位置
具體實(shí)施例方式
下面，結(jié)合附圖，以案例的方式詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置的結(jié)構(gòu)組 成，以及在游梁式抽油機(jī)上的安裝。
結(jié)合圖l，一種抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，包括探測(cè)單元、配電控制單元、液柱平衡制
動(dòng)單元、平衡單元以及游梁連接單元；其中，所述探測(cè)單元與所述配電控制單元通信連接，
所述配電控制單元還連接到所述液柱平衡制動(dòng)單元，所述平衡單元連接到所述液柱平衡制
動(dòng)單元，所述游梁連接單元實(shí)現(xiàn)所述裝置的主體與抽油機(jī)游梁的連接和固定。
探測(cè)單元設(shè)置在抽油機(jī)游梁與支架的交點(diǎn)的附近位置(例如交點(diǎn)的左、右側(cè))，用
于根據(jù)游梁與支架的相對(duì)位置關(guān)系，實(shí)時(shí)獲知出抽油機(jī)前驢頭的運(yùn)行狀態(tài)，例如是接近傳
感器8 (亦稱接近開(kāi)關(guān))；當(dāng)然亦可采用其它類型的傳感器，只要其能探測(cè)抽油機(jī)前驢頭的
運(yùn)行狀態(tài)即可。該探測(cè)單元既可以是單個(gè)傳感器，也可以是兩個(gè)乃至多個(gè)傳感器的組合。 配電控制單元包括控制箱7和變頻器(圖中未示出)，控制箱7中可以包括配電開(kāi)
關(guān)，用于為抽油機(jī)跟蹤平衡裝置整體提供電源；還包括主控部分，例如采用處理器如CPU/
DSP/MCU/PLC等(當(dāng)然也可以采用數(shù)字/模擬電路來(lái)簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn))，用于接收從傳感器8傳送
來(lái)的信號(hào)，據(jù)此判斷出前驢頭的運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)變頻器實(shí)行相應(yīng)的控制。 為了便于人員操作，控制箱7可設(shè)置在抽油機(jī)底座附近的位置。 液柱平衡制動(dòng)單元包括制動(dòng)電機(jī)1和減速器2，制動(dòng)電機(jī)1與減速器2對(duì)接，用于
為實(shí)現(xiàn)液柱平衡的平衡單元提供動(dòng)力。 平衡單元主要包括連桿5和配重塊6，連桿5 —端與液柱平衡制動(dòng)單元軸對(duì)接，另 一端連接配重塊6 ;連桿的長(zhǎng)度以及配重塊的重量可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，以產(chǎn)生的力矩 能夠涵蓋抽油機(jī)的液柱載荷的最大值為宜，當(dāng)然優(yōu)選根據(jù)液柱載荷進(jìn)行準(zhǔn)確的力矩運(yùn)算， 據(jù)此進(jìn)行連桿的長(zhǎng)度以及配重塊的重量設(shè)置。 游梁連接單元包括固定部件一連接座板3，和設(shè)置在該裝置的主體上的連接部 件一螺桿4 ;當(dāng)然也可以采用其它的部件，只要能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)機(jī)械部件的穩(wěn)定連接即可。
該抽油機(jī)跟蹤平衡裝置的主體設(shè)置在抽油機(jī)游梁上的與前驢頭相對(duì)的一端，當(dāng)然 不一定需要在末端位置，只要保證與前驢頭不在游梁與支架交點(diǎn)(支點(diǎn))的同一邊即可。
圖2示出了該抽油機(jī)跟蹤平衡裝置的幾個(gè)部分在游梁式抽油機(jī)上的示例安裝位 置。游梁式抽油機(jī)在現(xiàn)有技術(shù)中很常見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)圖中其各部分組件，如前驢頭、 游梁、連桿、曲柄、底座、支架等也很熟悉，在此不再贅述。 需要指出的是，為了表述方便，本文中將該裝置除探測(cè)單元和配電控制單元以外 的部分統(tǒng)稱為"裝置主體"(圖1中除7、8以外的部分)。 下面結(jié)合該裝置，描述一下采用該裝置進(jìn)行抽油機(jī)液柱平衡的方法。
該方法主要包括以下步驟 (1)通過(guò)設(shè)置在抽油機(jī)底座附近的配電控制單元內(nèi)的配電總開(kāi)關(guān)控制該抽油機(jī)跟 蹤平衡裝置的啟動(dòng)； (2)抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)前驢頭帶著液柱載荷揚(yáng)起時(shí)，探測(cè)單元根據(jù)游梁與支架的相對(duì) 位置關(guān)系，實(shí)時(shí)探測(cè)到前驢頭的上行的運(yùn)行狀態(tài)，并傳送到配電控制單元；
6
(3)配電控制單元根據(jù)前驢頭的運(yùn)行狀態(tài)控制變頻器，產(chǎn)生相應(yīng)的電機(jī)供電信號(hào) 傳送到液柱平衡制動(dòng)單元，液柱平衡制動(dòng)單元內(nèi)的電機(jī)1向相應(yīng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并經(jīng)過(guò)減速 器2帶動(dòng)平衡單元內(nèi)的連桿5和配重塊6，使連桿5和配重塊6向順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)，以實(shí)現(xiàn) 與液柱載荷的平衡； (4)當(dāng)前驢頭卸載并下行時(shí)，探測(cè)單元根據(jù)游梁與支架的相對(duì)位置關(guān)系，實(shí)時(shí)探測(cè) 到前驢頭的下行的運(yùn)行狀態(tài)，并傳送到配電控制單元； (5)配電控制單元根據(jù)前驢頭的運(yùn)行狀態(tài)控制變頻器，產(chǎn)生相反的電機(jī)供電信號(hào) 傳送到液柱平衡制動(dòng)單元，液柱平衡制動(dòng)單元內(nèi)的電機(jī)1向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并經(jīng)過(guò)減速 器2帶動(dòng)平衡單元內(nèi)的連桿5和配重塊6，使連桿5和配重塊6向逆時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)，以實(shí)現(xiàn) 與液柱卸載情況的平衡； (6)重復(fù)步驟(2) (5)，直至關(guān)斷抽油機(jī)或抽油機(jī)跟蹤平衡裝置的電源。
本發(fā)明與其它產(chǎn)品技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、抽油機(jī)電機(jī)的裝機(jī)功率下降50% ; 2、降低了交變載荷，有功節(jié)能50% 70%，節(jié)省能耗，降低成本；
3、簡(jiǎn)單實(shí)用，耐疲勞，延長(zhǎng)了抽油機(jī)的使用壽命； 4、操作簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)合理，對(duì)現(xiàn)有抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)幾乎無(wú)影響，利于改造推廣。 上面以舉例方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于上述具體實(shí)施例，凡基于
本發(fā)明所做的任何改動(dòng)或變型均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
一種抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，其特征在于，包括探測(cè)單元、配電控制單元、液柱平衡制動(dòng)單元、平衡單元以及游梁連接單元；其中，所述探測(cè)單元與所述配電控制單元通信連接，所述配電控制單元還連接到所述液柱平衡制動(dòng)單元，所述平衡單元連接到所述液柱平衡制動(dòng)單元，所述游梁連接單元實(shí)現(xiàn)所述裝置的主體與抽油機(jī)游梁的連接和固定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，其特征在于，所述探測(cè)單元為接近傳感器(8)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，其特征在于，所述探測(cè)單元設(shè)置在抽油機(jī)游梁與支架的交點(diǎn)的附近位置，用于根據(jù)游梁與支架的相對(duì)位置關(guān)系，實(shí)時(shí)獲知抽油機(jī)前驢頭的運(yùn)行狀態(tài)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，其特征在于，所述配電控制單元包括控制箱(7)和變頻器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，其特征在于，所述液柱平衡制動(dòng)單元包括制動(dòng)電機(jī)(1)和減速器(2)，所述的制動(dòng)電機(jī)(1)與所述減速器(2)對(duì)接，用于為實(shí)現(xiàn)液柱平衡的所述平衡單元提供動(dòng)力。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，其特征在于，所述平衡單元包括連桿(5)和配重塊(6)，所述連桿(5) —端與所述液柱平衡制動(dòng)單元軸對(duì)接，另一端連接所述配重塊(6)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，其特征在于，所述游梁連接單元包括固定部件和設(shè)置在所述裝置的主體上的連接部件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，其特征在于，所述連接部件為連接座板(3)，所述固定部件為螺桿(4)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，其特征在于，所述裝置的主體設(shè)置在抽油機(jī)游梁上與前驢頭相對(duì)的一端。
10. 采用如權(quán)利要求l-9所述的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置進(jìn)行抽油機(jī)液柱平衡的方法，其特征在于包括以下步驟(1) 通過(guò)設(shè)置在抽油機(jī)底座附近的配電控制單元內(nèi)的配電總開(kāi)關(guān)控制該抽油機(jī)跟蹤平衡裝置的啟動(dòng)；(2) 抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)前驢頭帶著液柱載荷揚(yáng)起時(shí)，探測(cè)單元根據(jù)游梁與支架的相對(duì)位置關(guān)系，實(shí)時(shí)探測(cè)到前驢頭的上行的運(yùn)行狀態(tài)，并傳送到配電控制單元；(3) 配電控制單元根據(jù)前驢頭的運(yùn)行狀態(tài)控制變頻器，產(chǎn)生相應(yīng)的電機(jī)供電信號(hào)傳送到液柱平衡制動(dòng)單元，液柱平衡制動(dòng)單元內(nèi)的電機(jī)(1)向相應(yīng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并經(jīng)過(guò)減速器(2)帶動(dòng)平衡單元內(nèi)的連桿(5)和配重塊(6)，使連桿(5)和配重塊(6)向順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)與液柱載荷的平衡；(4) 當(dāng)前驢頭卸載并下行時(shí)，探測(cè)單元根據(jù)游梁與支架的相對(duì)位置關(guān)系，實(shí)時(shí)探測(cè)到前驢頭的下行的運(yùn)行狀態(tài)，并傳送到配電控制單元；(5) 配電控制單元根據(jù)前驢頭的運(yùn)行狀態(tài)控制變頻器，產(chǎn)生相反的電機(jī)供電信號(hào)傳送到液柱平衡制動(dòng)單元，液柱平衡制動(dòng)單元內(nèi)的電機(jī)(1)向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并經(jīng)過(guò)減速器(2)帶動(dòng)平衡單元內(nèi)的連桿(5)和配重塊(6)，使連桿(5)和配重塊(6)向逆時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)與液柱卸載情況的平衡；(6)重復(fù)步驟(2) (5)，直至關(guān)斷抽油機(jī)或抽油機(jī)跟蹤平衡裝置的電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及抽油機(jī)技術(shù)，屬于石油開(kāi)采設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特指一種抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，主要包括制動(dòng)電機(jī)、減速器、座板、連桿、配重塊、探測(cè)單元等，其主體通過(guò)螺桿安裝到抽油機(jī)游梁的尾部，控制箱安裝在抽油機(jī)底座后部位，探測(cè)單元感測(cè)游梁的工作狀態(tài)，控制箱據(jù)此供電通過(guò)變頻器使電機(jī)正、反轉(zhuǎn)，拖動(dòng)減速器帶動(dòng)連桿、配重塊實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，跟蹤平衡裝置平衡了抽油機(jī)采油時(shí)的液柱載荷，達(dá)到了高效節(jié)能的目的。
文檔編號(hào)E21B43/00GK101793136SQ201010126440
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者張文志 申請(qǐng)人:張文志