專利名稱：液壓抽油機(jī)的動力單元及包括該動力單元的液壓抽油機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采油設(shè)備，特別涉及一種液壓抽油機(jī)的動力單元及包括該動力單元的液壓抽油機(jī)。
背景技術(shù)：
目前的采油通常利用傳統(tǒng)的磕頭機(jī)驅(qū)動。但是，傳統(tǒng)的磕頭機(jī)在節(jié)能方面效率很低。比如，在油缸中的活塞桿帶動井下泵和抽油桿完成一個采油循環(huán)之后抽油桿再次下降采油時，活塞桿和抽油桿等下降產(chǎn)生的重力勢能不能被有效地利用，從而造成能量的巨大浪費(fèi)。此外,傳統(tǒng)的磕頭機(jī)設(shè)備重量大、高度高、占地空間大,從而造成成本很高,安裝維修不便。

實(shí)用新型內(nèi)容考慮到現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種高效節(jié)能的液壓抽油機(jī)的動力單元。根據(jù)本實(shí)用新型，提供了一種液壓抽油機(jī)的動力單元，該動力單元包括:電機(jī)；由該電機(jī)驅(qū)動以帶動井下泵抽油桿往復(fù)移動的二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)；由二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)選擇性地驅(qū)動以蓄能或釋放能量的氣體加載式蓄能器；設(shè)置在二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)和氣體加載式蓄能器之間的液控單向閥；被觸發(fā)以設(shè)定井下泵抽油桿的沖程的傳感器；控制閥，其基于所述傳感器的信號分別控制二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式以及液控單向閥的反向流通與截止。優(yōu)選地，所述氣體加載式蓄能器是活塞式蓄能器，其包括缸筒、設(shè)置在缸筒內(nèi)以將缸筒分隔為氣腔和油腔的活塞、與氣腔相連以供給氣體的氣源。優(yōu)選地，所述動力單元還包括通過控制閥向二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)以及液控單向閥供給控制油的控制泵，所述控制泵與電機(jī)、二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)同軸布置。優(yōu)選地,所述動力單元還包括與該電機(jī)傳動連接并由二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)選擇性地驅(qū)動以蓄能或釋放能量的飛輪。優(yōu)選地，所述飛輪與電機(jī)、二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)同軸布置。優(yōu)選地，二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)是負(fù)擺角控制型柱塞馬達(dá)。優(yōu)選地，在液控單向閥和氣體加載式蓄能器之間設(shè)置泄壓閥，氣體加載式蓄能器設(shè)置安全閥，二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)以及控制泵分別連接泄壓閥，二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)還與補(bǔ)油單向閥連接。優(yōu)選地，所述動力單元還包括由二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)驅(qū)動進(jìn)而帶動井下泵抽油桿往復(fù)移動的油缸和油缸活塞桿。優(yōu)選地，所述動力單元還包括由二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)驅(qū)動進(jìn)而帶動井下泵抽油桿往復(fù)移動的液壓絞車。本實(shí)用新 型還提供了一種液壓抽油機(jī)，其包括至少一個前述的動力單元。[0014]本實(shí)用新型通過利用二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)交替用作泵和馬達(dá)，使得油缸活塞桿和抽油桿下降產(chǎn)生的勢能被氣體加載式蓄能器存儲起來以隨后驅(qū)動油缸活塞桿上升，從而減小了電機(jī)損耗，能夠使用功率較小的電機(jī)，并且減小了動力單元的重量，降低了設(shè)備成本。

圖1示出了本實(shí)用新型的液壓抽油機(jī)的動力單元的控制簡化圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參照附圖描述本實(shí)用新型的實(shí)施例。其中相同或類似的部件采用相同的附圖本實(shí)用新型的液壓抽油機(jī)的動力單元的控制方式示出在圖1中。
如圖1所示,該動力單元100包括:電機(jī)I ;由該電機(jī)I驅(qū)動的二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2 ;與該電機(jī)I傳動連接的飛輪3 ;與二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2液壓傳動連接的氣體加載式蓄能器4 ;設(shè)置在二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2和氣體加載式蓄能器4之間的液控單向閥44 ;由二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2控制進(jìn)而帶動井下泵的抽油桿往復(fù)移動的油缸6和油缸活塞桿61 ;被觸發(fā)以設(shè)定油缸活塞桿61的沖程(即抽油桿的沖程)的傳感器7 ;控制閥8，其根據(jù)來自傳感器7的信號控制二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2的運(yùn)轉(zhuǎn)方式和液控單向閥44的反向流通與截止；其中，在油缸活塞桿61下降的過程中，二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2通過控制閥8改變運(yùn)轉(zhuǎn)方式用作馬達(dá)，驅(qū)動飛輪3和氣體加載式蓄能器4蓄能。在油缸活塞桿61上升的過程中，氣體加載式蓄能器4通過液控單向閥44釋放所存儲的能量，并且飛輪3也釋放能量，二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2通過控制閥8改變運(yùn)轉(zhuǎn)方式用作泵，從而由飛輪3和氣體加載式蓄能器4釋放的能量以及電機(jī)I驅(qū)動二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2進(jìn)而帶動油缸活塞桿61上升米油。通過設(shè)置既能用作泵又能用作馬達(dá)的二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2，使得油缸活塞桿61和抽油桿在下降過程中的勢能被利用來驅(qū)動飛輪3和氣體加載式蓄能器4蓄能。反之，在油缸活塞桿61和抽油桿上升過程中，飛輪3和氣體加載式蓄能器4所儲存的能量被利用來驅(qū)動油缸活塞桿61和抽油桿上升。從而，大大節(jié)省了用電量損耗。電機(jī)I可以采用普通電機(jī)，優(yōu)先采用滑差電機(jī)。二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2優(yōu)選為帶負(fù)擺角控制的變量柱塞馬達(dá)，在控制閥8的作用下可以改變斜盤擺角以轉(zhuǎn)換運(yùn)轉(zhuǎn)方式，在油缸活塞桿61上升時，二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2為正擺角用作泵；在油缸活塞桿61下降時，二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2為負(fù)擺角用作馬達(dá)。飛輪3與電機(jī)1、二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2傳動連接。在油缸活塞桿61下降時，用作馬達(dá)的二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2驅(qū)動飛輪3加速旋轉(zhuǎn)，從而將活塞桿61下降產(chǎn)生的勢能轉(zhuǎn)換成飛輪3的旋轉(zhuǎn)動能存儲起來。而在油缸活塞桿61上升時，飛輪3的旋轉(zhuǎn)動能經(jīng)傳動軸傳遞至用作泵的二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2。氣體加載式蓄能器4優(yōu)選為性能穩(wěn)定的活塞式蓄能器，其包括缸筒41、設(shè)置在缸筒41內(nèi)將缸筒41分隔為氣腔411和油腔412的活塞42以及與氣腔411相連以供給氣體比如氮?dú)獾臍庠?3比如氮?dú)馄俊Ｒ嚎貑蜗蜷y44與控制閥8相連以被控制實(shí)現(xiàn)在蓄能時反向截止，在釋放能量時反向流通?；钊?2能夠在缸筒41內(nèi)往復(fù)運(yùn)動以不斷壓縮氣體蓄積能量或者使氣體膨脹釋放能量。在油缸活塞桿61下降時，用作馬達(dá)的二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2驅(qū)動氣體加載式蓄能器4，使液壓油經(jīng)由液控單向閥44進(jìn)入缸筒41以壓縮氣腔內(nèi)的氣體，從而將活塞桿61下降產(chǎn)生的勢能轉(zhuǎn)換成氣體的壓縮能量存儲起來。而在油缸活塞桿61上升時，液控單向閥44由控制閥8供給控制壓力油，從而反向流通，被壓縮的氣體推動活塞42排出液壓油，從而釋放所存儲的壓縮能量以驅(qū)動用作泵的二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2。為了防止油腔412內(nèi)的油壓過高，油腔412連通有泄壓閥46。同樣，為了防止氣腔411內(nèi)的氣壓過高，氣腔411連通有安全閥45。油缸6安裝在油缸支架上，油缸活塞桿61與井下泵的抽油桿連接，以帶動抽油桿上下往復(fù)運(yùn)動。優(yōu)選地，油缸活塞桿61與井下泵的抽油桿布置在一條直線上，從而兩者始終沒有偏心地共線，保證了井下泵抽油桿可以長時間工作，延長了使用壽命。傳感器7安裝在油缸6的油缸支架上，用來檢測油缸活塞桿61的位置。其中，傳感器7優(yōu)選為位移傳感器，其可以是開關(guān)量傳感器，比如分別設(shè)置在油缸支架的上下部的兩個接近開關(guān):上部接近開關(guān)71和下部接近開關(guān)72，如圖1所示，上部接近開關(guān)71和下部接近開關(guān)72可以為常閉型，也可以為常開型，其間的距離決定了油缸活塞桿61的沖程。傳感器7也可以是模擬量傳感器，從而可以在最大沖程范圍內(nèi)的任何位置改變沖程?？刂崎y8優(yōu)選為電磁換向閥，比如比例閥中的比例減壓閥、比例換向閥等，其具有兩個比例電磁鐵，根據(jù)傳感器7傳來的信號對不同的比例電磁鐵通電，從而可以切換二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2和液控單向閥44的運(yùn)轉(zhuǎn)方式。并且，根據(jù)對比例電磁鐵通電的電流大小，能夠改變柱塞馬達(dá)的排量，從而改變油缸活塞桿61的運(yùn)動速度?？刂崎y8也可以通過普通電磁換向閥和壓力閥來實(shí)現(xiàn)，但速度無法電氣調(diào)節(jié)，而需要手動調(diào)節(jié)。該動力單元用于連接到油箱以給二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2供油。
另外，該動力單元還包括控制泵9，以通過控制閥8給二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2和液控單向閥44供給控制油來改變運(yùn)轉(zhuǎn)方式。二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2和控制泵9的輸出端均連接泄壓閥，防止泵內(nèi)壓力過高。優(yōu)選地，飛輪3、電機(jī)1、二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2以該順序同軸布置，更優(yōu)選地，飛輪3、電機(jī)1、二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2以及控制泵9以該順序同軸布置，使得這些部件均由一個電機(jī)供電，從而整個動力單元100的結(jié)構(gòu)緊湊。其中，在飛輪3、電機(jī)1、二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2以及控制泵9之間的傳動軸始終沿同一方向旋轉(zhuǎn),如圖1中的順時針方向箭頭所示。該液壓抽油機(jī)的動力單元100通過將油缸活塞桿61與井下泵的抽油桿連接來帶動抽油桿上下往復(fù)運(yùn)動抽油，其一個工作循環(huán)如下:初始時，油缸活塞桿61位于其沖程的最底端即下止點(diǎn)，傳感器7產(chǎn)生油缸活塞桿61位于下止點(diǎn)的信號。此時，控制閥8接收來自傳感器7的信號使二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2運(yùn)轉(zhuǎn)用作泵，從而使油缸活塞桿61向上運(yùn)動帶動抽油桿抽油，在整個運(yùn)動過程中，控制閥8以小的控制量實(shí)現(xiàn)小的泵排量，進(jìn)而活塞桿以慢速運(yùn)動避免了需要大的電機(jī)功率。當(dāng)油缸活塞桿61從底部上升到達(dá)其沖程的最頂端即上止點(diǎn)時，下一步將向下運(yùn)動，控制閥8接收來自傳感器7的信號使二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2用作馬達(dá)。在油缸活塞桿61下降的過程中，二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2將油缸活塞桿61和抽油桿下降產(chǎn)生的重力勢能轉(zhuǎn)化為其輸出端產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)動能傳輸至飛輪3使其加速旋轉(zhuǎn)，并向液控單向閥44供給液壓油使氣體加載式蓄能器4的氣體壓縮從而存儲傳遞過來的能量。當(dāng)油缸活塞桿61下降到達(dá)其沖程的最底端即下止點(diǎn)時，傳感器7產(chǎn)生油缸活塞桿61到達(dá)下止點(diǎn)的信號，抽油桿下一步將向上運(yùn)動，此時，控制閥8接收來自傳感器7的信號使二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2用作泵，并使氣體加載式蓄能器4經(jīng)由液控單向閥44反向排出液壓油以釋放能量。在油缸活塞桿61上升的過程中，飛輪3和氣體加載式蓄能器4分別持續(xù)釋放各自存儲的旋轉(zhuǎn)動能和壓縮能，與電機(jī)I和二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2 —起驅(qū)動油缸活塞桿61和抽油桿上升抽油。如此周而復(fù)始。另外，需要說明的是，在上述工作循環(huán)中，二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2始終交替地被驅(qū)動用作馬達(dá)和泵。這能最大限度地利用油缸活塞桿61和抽油桿的下降勢能，從而最大程度地回收和節(jié)省能量。還需要說明的是，飛輪3的設(shè)置并不是必須的。也即，可以僅僅設(shè)置氣體加載式蓄能器4這樣一種蓄能裝置。根據(jù)本實(shí)用新型的液壓抽油機(jī)可以安裝一個上述動力單元。然而，根據(jù)油井的分布情況，該液壓抽油機(jī)可以設(shè)置更多的動力單元。多個動力單元可以連接到一個較大的油箱單元。因此，可以利用一個較大的油箱單元驅(qū)動兩個以上的油缸采油。在前述實(shí)施例中，一個動力單元包括一個二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2，但是，二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2的數(shù)量并不限于此，而可以是多個。另外，如前所述，二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)2驅(qū)動油缸6和油缸活塞桿61帶動抽油桿往復(fù)運(yùn)動。但是，油缸及活塞桿的設(shè)置并不是必須的，也可以采用其它驅(qū)動機(jī)構(gòu)來帶動抽油桿抽油，比如，可以將油缸替換成現(xiàn)有的液壓絞車，利用液壓絞車的纜繩或皮帶等拉動抽油桿上下往復(fù)運(yùn)動。另外，上述位移傳感器也可以替換成其它類型的傳感器，比如磁感應(yīng)檢測裝置，同樣實(shí)現(xiàn)被觸發(fā)以設(shè)定抽油桿沖程的目的。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，其它 優(yōu)點(diǎn)和變型是顯而易見的。因此本實(shí)用新型就其更寬泛的意義而言不限于所示和所述的具體細(xì)節(jié)、代表性結(jié)構(gòu)以及示例性示例。
權(quán)利要求1.一種液壓抽油機(jī)的動力單元(100)，其特征在于，該動力單元包括: 電機(jī)(I); 由該電機(jī)(I)驅(qū)動以帶動井下泵抽油桿往復(fù)移動的二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)(2)； 由二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)(2)選擇性地驅(qū)動以蓄能或釋放能量的氣體加載式蓄能器(4)； 設(shè)置在二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)(2)和氣體加載式蓄能器(4)之間的液控單向閥(44)； 被觸發(fā)以設(shè)定井下泵抽油桿的沖程的傳感器(7)； 控制閥(8)，其基于所述傳感器(7)的信號分別控制二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)(2)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式和液控單向閥的反向流通與截止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力單元，其特征在于，所述氣體加載式蓄能器(4)是活塞式蓄能器，其包括缸筒(41)、設(shè)置在缸筒(41)內(nèi)以將缸筒(41)分隔為氣腔(411)和油腔(412)的活塞(42)以及與氣腔(411)相連以供給氣體的氣源(43)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的動力單元，其特征在于，還包括通過控制閥(8)向二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)(2)以及液控單向閥(44)供給控制油的控制泵(9)，所述控制泵(9)與電機(jī)(1)、二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)(2)同軸布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的動力單元,其特征在于,還包括與該電機(jī)(I)傳動連接并由二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)(2)選擇性地驅(qū)動以蓄能或釋放能量的飛輪(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動力單元，其特征在于，所述飛輪(3)與電機(jī)(I)、二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)(2)同軸布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的動力單元，其特征在于，二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)(2)是負(fù)擺角控制型柱塞馬達(dá)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動力單元，其特征在于，在液控單向閥(44)和氣體加載式蓄能器(4)之間設(shè)置泄壓閥(46)，氣體加載式蓄能器(4)設(shè)置安全閥(45)，二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)(2)以及控制泵(9)分別連接泄壓閥，二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)(2)還與補(bǔ)油單向閥連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的動力單元，其特征在于，還包括由二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)(2)驅(qū)動進(jìn)而帶動井下泵抽油桿往復(fù)移動的油缸(6)和油缸活塞桿(61)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的動力單元，其特征在于，還包括由二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)(2)驅(qū)動進(jìn)而帶動井下泵抽油桿往復(fù)移動的液壓絞車。
10.一種液壓抽油機(jī)，其包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的動力單元(100)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及液壓抽油機(jī)的動力單元，包括電機(jī)(1)；由該電機(jī)(1)驅(qū)動以帶動井下泵抽油桿往復(fù)移動的二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)(2)；由二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)選擇性地驅(qū)動以蓄能或釋放能量的氣體加載式蓄能器(4)；設(shè)置在二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)(2)和氣體加載式蓄能器(4)之間的液控單向閥(44)；被觸發(fā)以設(shè)定井下泵抽油桿的沖程的傳感器(7)；控制閥(8)，其基于傳感器的信號分別控制二次調(diào)節(jié)技術(shù)液壓馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式和液控單向閥的反向流通。本實(shí)用新型還提供包括至少一個動力單元的液壓抽油機(jī)。本實(shí)用新型采用蓄能器蓄能回收再利用了能量，減少了能量損耗，同時也減小了電機(jī)功率，降低了成本。
文檔編號E21B43/00GK203097846SQ201320103799
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)明者雷正忠, 黎本 申請人:博世力士樂(常州)有限公司