專利名稱：偏心平衡舉升裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于石油煤炭開采機械舉升領域，具體涉及一種偏心平衡舉升裝置。
背景技術：
國際能源供需關系日趨緊張，能源消耗過大，急需發(fā)展安全、節(jié)能、環(huán)保的油氣田 煤田舉升裝置。為適應不同開采期的需要，機械采油設備從游梁式抽油機發(fā)展到無游梁式 抽油機。目前，75%的人工舉升抽油機以游梁式抽油機為主，分為常規(guī)型游梁式抽油機、前置 型游梁式抽油機、異相型游梁式抽油機和雙驢頭型游梁式抽油機、高架曲柄平衡、直接平衡 抽油機等。這些結構型式的抽油機主要是利用曲柄連桿機構將旋轉運動變?yōu)橛瘟旱纳舷聰[ 動，或電機正反轉等帶動抽油桿和抽油泵進行往復運動，將井液抽汲至地面。這些類型的抽 油機其結構穩(wěn)固，配套工藝齊全，但其結構龐大、載荷波動大、沖程上下死點均存在減速箱 扭矩、電機功率為零或負值、運動性能差、傳遞環(huán)節(jié)多、系統(tǒng)效率低和能耗大。其主要原因是 載荷旋轉中心與平衡塊旋轉中心在同一軸線上、致使沖程上下死點減速箱扭矩、電機功率 存在負值或零。電機利用率低，常規(guī)抽油機電機功率曲線如圖4所示。其中縱軸為電機功 率(KW)，橫軸為曲柄轉角，矩形線表示光桿功率，三角形線表示電機功率，菱形線表示平衡 重功率。
發(fā)明內容
針對現(xiàn)有抽油機減速箱扭矩電機功率存在負值、波動大、運動性能差、傳遞環(huán)節(jié) 多、效率低、能耗大、結構龐大等問題，本發(fā)明提供一種偏心平衡舉升裝置。該舉升裝置利用 載荷與平衡重旋轉中心不同即偏心機構，以輕型鏈、柔性繩代替剛性能量傳遞結構，動力通 過鏈或柔性繩、滑輪組實現(xiàn)抽油桿的往復運動；實現(xiàn)減速箱扭矩電機功率無負值或零值，波 動小的連續(xù)抽油；結構比較小、重量比較輕、能耗比較低。本發(fā)明的偏心平衡舉升裝置包括主機底座、平衡系統(tǒng)、動力傳遞系統(tǒng)和支架系統(tǒng)， 其特征在于采用偏心設置，實現(xiàn)抽油機最大減速箱扭矩、電機功率變小，沖程上、下死點的 最小減速箱扭矩、電機功率變大，避免出現(xiàn)負值和較大波動。所述平衡系統(tǒng)包括平衡塊和平衡柄和平衡座， 衡塊固定在平衡柄上，并與平衡 柄一起繞平衡座做旋轉運動。所述動力傳遞系統(tǒng)由電機、減速機、剎車、鏈條或柔繩、定動滑 輪系統(tǒng)等構成。動滑輪固定在動滑輪柄上，并與動滑輪柄一起繞動滑輪座的主軸做旋轉運 動，懸點載荷通過鏈條或柔繩施加到動滑輪上。所述偏心設置為平衡塊旋轉形成的平衡塊旋轉中心與動滑輪旋轉形成的載荷旋 轉中心偏移。所述支架系統(tǒng)包括長度可調的斜撐桿組件，其一端與井口連接，另一端與主機底 座鉸接，用于保持井口支架的穩(wěn)定，保持井口支架與機身之間的平衡。該舉升裝置利用偏心機構，使載荷回轉中心與平衡塊回轉中心發(fā)生偏移，使載荷 上沖程運行區(qū)間角度大于180°，下沖程區(qū)間角度小于180°，角度變化范圍在5° ^30°之間。與油井載荷平衡后電機功率實現(xiàn)最大減速箱扭矩、電機功率變小，最小減速箱扭矩、電 機功率變大，實現(xiàn)了減速箱扭矩、電機功率交變均勻化且保持在正值范圍，使得動能與機械 能的轉換平衡，解決了現(xiàn)有抽油機減速箱扭矩電機功率負值、波動大、效率低等問題，其電 機功率曲線如附圖5所示，其中縱軸表示功率(W)，橫軸表示曲柄轉角，星形線表示光桿功 率，虛線表示電機功率，點劃線表示平衡重功率。該裝置通過改變載荷曲柄旋轉半徑、鏈、繩的固定端位置及減速器的傳動比，實現(xiàn) 調節(jié)沖程長度。電動機始終做有效功，電流始終保持在正值范圍內，提高系統(tǒng)效率；
結構簡化，外形美觀，具有結構比較小、重量比較輕、能耗比較低等優(yōu)點。不僅能夠節(jié)約 能源，而且可以實現(xiàn)保護環(huán)境的目的，一次性投資少。
附圖1本發(fā)明的正面視圖 附圖2本發(fā)明的偏心原理示意圖 附圖3本發(fā)明的側視結構圖 附圖4常規(guī)抽油機電機功率曲線圖 附圖5本發(fā)明抽油機的電機功率曲線圖
具體實施例方式
如圖1和3所示，電機14通過減速機15驅動平衡柄8及平衡塊9繞平衡座11作旋轉 運動。動滑輪6心軸的一端固定在動滑輪柄7上，動滑輪柄7繞動滑輪座10上的主軸作圓 周運動，心軸的另一端通過軸承與短連桿17連接，而短連桿17的另一頭通過軸承與軸銷滑 塊16相連，軸銷滑塊16固定在平衡柄8上與平衡塊9相對的一端。動滑輪柄7支撐動滑 輪6順時針循環(huán)轉動，并拖動鏈條5或柔繩做伸縮運動。鏈條5的固定端由鏈尾軸銷13固 定在底座12的中部，在整個運動過程中鏈尾只繞軸銷13作小角度的擺動。鏈條5從軸銷 13處延伸依次繞過動滑輪6、定滑輪4與定滑輪2，最后與井口的抽油桿相連。鏈條的伸縮 運動轉換為井口懸點的垂向往復運動。定滑輪4與軸銷13可置于機身底座，也可置于與動 滑輪6的上方。動滑輪座10與平衡座11固定在主機底座12上，兩個機座在水平方向上錯 開安裝，成一個偏心值。如圖2所示，A為平衡重旋轉中心，B為載荷旋轉中心。偏心值的確 定與沖程及平衡有關，其調節(jié)范圍在5° ^30°之間，精確尺寸受抽油機結構及懸點載荷影 響，可通過現(xiàn)場應用時，測試一個抽油沖程周期最小電流與最大電流比變化趨勢最小確定 優(yōu)化結果。抽油機沖程的變更通過調節(jié)動滑輪6的回轉半徑來實現(xiàn)，具體需要調節(jié)動滑輪柄 7的伸出長度。在變更抽油機的沖程后，還需要對軸銷滑塊16的位置進行調整。在調整軸 銷滑塊時，需要將六顆固定螺栓從調節(jié)孔中完全擰出，然后再將軸銷滑塊調至指定位置。斜撐桿組件3 —端與定滑輪2鉸鏈固定，另一端與主機底座12鉸連固定接，長度 與角度可調，其作用一是保持井口支架的穩(wěn)定，二是使井口支架與機身之間內力平衡。
權利要求
一種用于油田煤田抽汲油氣水流體的偏心平衡舉升裝置，包括主機底座(12)、平衡系統(tǒng)(9，8，11)、動力傳遞系統(tǒng)(2，4，5，6)和支架系統(tǒng)，其特征在于采用偏心設置，實現(xiàn)抽油機最大減速箱扭矩、電機功率變小，沖程上、下死點的最小減速箱扭矩、電機功率變大，避免出現(xiàn)負值。
2.根據權利要求1所述的偏心平衡舉升裝置，其特征在于所述平衡系統(tǒng)包括平衡塊 (9 )和平衡柄(8 )和平衡座(11)，平衡塊(9 )固定在平衡柄(8 )上，并與平衡柄(8 ) 一起繞 平衡座(11)做旋轉運動。
3.根據權利要求2所述的偏心平衡舉升裝置，其特征在于所述動力傳遞系統(tǒng)采用鏈 條(5 )或柔繩、動定滑輪系統(tǒng)(2，4，6 )傳遞動力。
4.根據權利要求3所述的偏心平衡舉升裝置，其特征在于動滑輪(6)固定在動滑輪柄 (7)上，并與動滑輪柄(7) —起繞動滑輪座(10)的主軸做旋轉運動，懸點載荷通過鏈條(5) 施加到動滑輪(6)上。
5.根據權利要求4所述的偏心平衡舉升裝置，其特征在于所述偏心設置為平衡塊旋 轉形成的平衡塊旋轉中心與動滑輪(6)旋轉形成的載荷旋轉中心偏移。
6.根據權利要求5所述的偏心平衡舉升裝置，其特征在于所述偏心設置通過使動滑 輪座(10)和平衡座(11)在水平方向上錯開角度實現(xiàn)。
7.根據權利要求6所述的偏心平衡舉升裝置，其特征在于所述角度通過抽油沖程周 期最小電流與最大電流比變化趨勢最小來確定。
8.根據權利要求7所述的偏心平衡舉升裝置，其特征在于所述角度為5°^30°。
9.根據權利要求1至8中任一權利要求所述的偏心平衡舉升裝置，其特征在于所述 支架系統(tǒng)包括長度可調的斜撐桿組件(3)，其一端與井口連接，另一端與主機底座(12)鉸 接。
10.根據權利要求9所述的偏心平衡舉升裝置，其特征在于動滑輪柄(7)上設置有調 節(jié)機構，可調節(jié)動滑輪(6)的旋轉半徑，所述調節(jié)機構包括軸銷滑塊(16)、調節(jié)孔和固定螺栓。
全文摘要
一種用于油田煤田抽汲油氣水流體的偏心平衡舉升裝置，包括主機底座、平衡系統(tǒng)、動力傳遞系統(tǒng)和支架系統(tǒng)。其特征在于采用偏心設置，實現(xiàn)抽油機最大減速箱扭矩、電機功率變小，沖程上、下死點的最小減速箱扭矩、電機功率變大，避免出現(xiàn)負值。該舉升裝置主要解決現(xiàn)有抽油機減速箱扭矩電機功率存在負值、波動大、性能差、傳遞環(huán)節(jié)多、效率低、能耗大、結構龐大等問題。
文檔編號E21B43/00GK101892821SQ20101025821
公開日2010年11月24日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權日2010年8月20日
發(fā)明者周建庚, 唐安平, 徐金超, 方莜軒, 李娟 , 李曉東, 王學進, 王毅, 韓修廷 申請人:湖南有色重型機器有限責任公司;北京華瑞九州能源科技有限公司