專利名稱：液壓驅(qū)動游梁的抽油機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種新型結(jié)構(gòu)的抽油機(jī)，也即用液壓驅(qū)動替代傳統(tǒng)的曲柄連桿式機(jī)械傳動，并且使用數(shù)控變頻電源對全速稀土同步電機(jī)饋電以實現(xiàn)變工況驅(qū)動液壓油泵供給壓力油，屬于機(jī)電一體化的油田生產(chǎn)作業(yè)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。
在我國許多油田需要使用抽油機(jī)才能把深埋于地層內(nèi)的石油采掘出來。這種抽油機(jī)通常包括立柱、游梁、繩索、抽油筒及由電機(jī)、變速齒輪箱、皮帶輪傳動付、曲柄連桿式傳動機(jī)構(gòu)和鑄鐵平衡塊構(gòu)成的機(jī)械傳動裝置，是個龐然大物。尤其是其機(jī)械傳動裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作運(yùn)行繁瑣，噪音大，能耗高，傳動部件磨損厲害。加之我國油田生產(chǎn)中稠油和深井開采任務(wù)日趨繁重，現(xiàn)有的機(jī)械傳動式抽油機(jī)的弊病就更顯尖銳和突出了由于抽油機(jī)的工作特性決定其運(yùn)轉(zhuǎn)過程中力矩變化很大，而轉(zhuǎn)速變化相對要小些，這種抽油動力特性是很難找到一種機(jī)械傳動裝置與之相匹配的。無論采取什么平衡方法(包括現(xiàn)有的曲柄連桿機(jī)構(gòu)和鑄鐵平衡塊手段)，都不能使抽油機(jī)的動力達(dá)到均衡。因此目前配備的電動機(jī)額定功率要比抽油時實際消耗的有效功率要大得多，效率很低，即使如此，若要用于開采稠油，仍會產(chǎn)生動力不足或功效欠佳的“力不從心”之感。
本實用新型的目的是提供一種液壓驅(qū)動游梁而取代原機(jī)械傳動裝置的新型抽油機(jī)。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的它有立柱、游梁、繩索、抽油筒，其特點在于在游梁中間相當(dāng)于平衡柱塞位置處豎立一個驅(qū)動其上下動作的液壓柱塞油缸，該油缸則由數(shù)控變頻電源饋電的全速稀土同步電機(jī)驅(qū)動的油泵供給壓力油。
本實用新型的結(jié)構(gòu)示意如附


圖1所示，圖中1是立柱，2是游梁，3是抽油筒的繩索，4是驅(qū)動游梁運(yùn)動的柱塞液壓缸，5是數(shù)控變頻電源，6是數(shù)控全速稀土同步電機(jī)，7是液壓油泵。本實用新型對原來的游梁抽油機(jī)改進(jìn)只是在機(jī)械傳動裝置中取消了原來的電動機(jī)、齒輪減速箱、皮帶輪傳動付、曲柄連桿機(jī)構(gòu)和鑄鐵平衡塊，其他機(jī)械結(jié)構(gòu)仍予以保持，并利用在游梁2靠近“驢頭”處豎放的液壓缸4的柱塞驅(qū)動其運(yùn)動，而液壓源則由數(shù)控電源5供電的全速稀土同步電機(jī)6拖動的油泵7提供壓力油。油泵可以選用流量負(fù)載特性較好的齒輪泵或螺桿泵，并在游梁的支架上安裝兩個無觸點行程開關(guān)，作為游梁上下動作的極限位置的限定，這兩個行程開關(guān)可以選用霍爾元件制成的磁敏開關(guān)或紅外光敏開關(guān)傳感器，這些都是定型批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，可視不同情況選擇之。
本實用新型選用的原動機(jī)是中國專利申請CN91101413.6所述的“數(shù)控全速稀土同步電機(jī)”，該電機(jī)的轉(zhuǎn)子為實心圓柱體，其中間的若干個槽孔都填滿了稀土永磁體并用蓋板封閉之。它可與數(shù)控變頻電源配套，在大范圍內(nèi)平穩(wěn)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速而與負(fù)載基本無關(guān)，機(jī)械特性好，且具有啟動轉(zhuǎn)矩大，起動電流小，轉(zhuǎn)動慣量小，可隨電源頻率實時改變轉(zhuǎn)速和能耗低等優(yōu)良性能，用于變工況條件下的高效節(jié)能動力源是最適宜的。對于抽油機(jī)這種速度負(fù)載特性變化懸殊的工作機(jī)，該電機(jī)在變頻電源的控制下，其轉(zhuǎn)速可從低速到超高速(10，000～24，000轉(zhuǎn)／分)的任何一個狀態(tài)下平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，而輸出力矩幾乎不變，由它帶動液壓油泵對抽油機(jī)的游梁進(jìn)行隨機(jī)變工況的驅(qū)動就很容易實現(xiàn)匹配了。我們可以對抽油機(jī)整個工作循環(huán)過程中，游梁在每個瞬間的速度進(jìn)行測試取得最佳數(shù)值，由此測算和試驗驅(qū)動游梁動作的液壓油缸的供油壓力和流量，再通過數(shù)控電源對全速稀土同步電機(jī)實現(xiàn)變頻調(diào)壓控制以滿足油泵供油壓力和流量的需要，這樣就能實現(xiàn)對抽油機(jī)的隨機(jī)動態(tài)控制。由于地層深處地質(zhì)狀況差異極大，加之開采要求的不同，同一油田的各個油井工藝參數(shù)也是很不相同的，所以每一口油井的最佳采油效益的動態(tài)特性曲線也往往是不同的，尤其是稠油井，其差異更甚。傳統(tǒng)機(jī)械傳動式游梁采油機(jī)只能按照固定一成不變的傳動規(guī)律去完成固定的采油工作循環(huán)，即以不變應(yīng)萬變；雖然其操作簡單，管理容易，但實際采油效率卻低得令人難以容忍。如果不從根本上解決按照不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、儲油深度、石油粘滯度等具體參數(shù)隨機(jī)變工況地操作采油機(jī)，就根本不可能提高油田的生產(chǎn)水平和規(guī)模效益?，F(xiàn)在，這個令許多石油機(jī)械專家頭痛的問題有了解決的契機(jī)人們只要把根據(jù)事先測好的每個工藝參數(shù)編制成最優(yōu)化動態(tài)特性曲線，并據(jù)此編成程序裝入數(shù)控電源里，由其輸出頻率、脈寬、幅度可調(diào)的脈沖給全速稀土同步電機(jī)勵磁，從而調(diào)整電機(jī)工況，使液壓油泵送出合乎需要流量和壓力的液壓油，驅(qū)動游梁上下運(yùn)動，保證抽油機(jī)按照最優(yōu)化方案運(yùn)行。
本實用新型尤其適宜于稠油和深井開采作業(yè)使用。它是數(shù)控變頻電源、全速稀土電機(jī)、無觸點感應(yīng)傳感器等機(jī)電一體化基礎(chǔ)裝備的又一應(yīng)用新領(lǐng)域，同時，也使抽油機(jī)實現(xiàn)了機(jī)電一體化的技術(shù)改造，為提高油田生產(chǎn)效益和降低消耗提供了甚為有效的新裝備。據(jù)測算，寶雞石油機(jī)械廠生產(chǎn)的CYJ14－5－73HQ氣平衡抽油機(jī)，重量為29.5噸，驅(qū)動功率45KW，最大負(fù)荷為138千瓦，經(jīng)本實用新型技術(shù)改造后，整機(jī)重量可降為19.5噸，驅(qū)動功率為22KW(降低能耗約50％！)而最大負(fù)荷為138～200千瓦。而且，由于本實用新型只是把原游梁抽油機(jī)上的機(jī)械傳動裝置舍去了，而這些機(jī)械傳動部件又是抽油機(jī)上比較容易發(fā)生故障的部件，代之以結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠穩(wěn)定的數(shù)控驅(qū)動裝置，將使本實用新型工作得更加穩(wěn)定可靠和便于管理控制。
權(quán)利要求1.一種液壓驅(qū)動游梁的抽油機(jī)，它有主柱、游梁、繩索、抽油筒，其特征在于在游梁中間相當(dāng)于平衡柱塞位置處豎立一個驅(qū)動游梁上下動作的液壓柱塞油缸，該油缸是由數(shù)控變頻電源饋電的全速稀土同步電機(jī)驅(qū)動的油泵供給壓力油，在游梁支架上還有兩個分別作為其上下動作極限位置的無觸點行程開關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的游梁抽油機(jī)，其特征在于所述的液壓油泵可以是齒輪泵或螺桿泵。
3.如權(quán)利要求1所述的游梁抽油機(jī)，其特征在于所述的無觸點行程開關(guān)可以是磁敏或紅外光敏的。
專利摘要一種液壓驅(qū)動游梁的抽油機(jī)，是在其游梁中間下側(cè)垂直豎立一個驅(qū)動游梁上下動作的液壓柱塞油缸，由數(shù)控變頻電源饋電的全速稀土同步電機(jī)驅(qū)動油泵供給壓力油，并用無觸點感應(yīng)開關(guān)限制其工作行程。徹底舍棄了曲柄連桿機(jī)構(gòu)、齒輪減速箱、皮帶輪傳動副和鑄鐵平衡塊等機(jī)械傳動部件，本設(shè)備最大優(yōu)點是可實現(xiàn)隨機(jī)變工況的優(yōu)化控制，取得高產(chǎn)低耗的最佳采油效益，為我國稠油和深井開采石油提供了機(jī)電一體化的新型石油機(jī)械裝備。
文檔編號E21B43/00GK2101751SQ91226260
公開日1992年4月15日 申請日期1991年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月12日
發(fā)明者石行 申請人:北京市西城區(qū)新開通用試驗廠