專利名稱：游梁式抽油機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種游梁式抽油機，特別是一種帶有可折疊平衡重的游梁式抽油機。
背景技術：
游梁式抽油機是油田重要的工作設備之一。工作時，每臺游梁式抽油機均需配套 相應的感應電動機，由于鼠籠轉子感應電動機(以下簡稱電動機)具有結構簡單、工作可 靠、造價低等優(yōu)點，因此該電動機廣泛用于油田抽油機中。 油田抽油機不同于一般負載，抽油機在上沖程時處于抽油狀態(tài)，載荷大，電動機出 力也大；在下沖程時，抽油機基本上不工作，載荷小，電動機出力也小。為平衡這兩種工作狀 態(tài)，抽油機一般都帶有較大慣量的平衡重裝置。由于較大慣量平衡重的存在，使抽油機由停 止狀態(tài)起動時需要較大轉矩，因此要求配套電動機的起動轉矩高。為了提高電動機的起動 轉矩，現有技術通常采取提高配套電動機容量的辦法，通過提高容量提高起動轉矩的絕對 值。但是，這種解決方法隨之帶來了典型的"大馬拉小車"技術缺陷，即在正常運行過程中 使用較大容量的電動機帶動小容量的抽油機負載，從而造成電動機的負載率較低，電動機 處于非經濟運行狀態(tài)，此時的效率及功率因數均較低。工程表明正常運行的電動機功率僅 僅是啟動功率的1/3，平均效率為50% —70%，抽油機在啟動瞬間所需的起動力矩和啟動 功率是其平均工作力矩和平均功率的3 7倍，其動力矩和啟動功率較大，并且抽油機正常 工作時的峰值力矩和峰值功率是其平均工作力矩和平均功率的2 3倍。工程規(guī)定，抽油 機的裝機功率選擇一般按均方根力矩或峰值力矩確定，由此造成抽油機的電動機裝機功率 比正常運轉狀態(tài)下所需的功率高3 4倍，導致電動機正常運轉時的功率利用率僅為30% 左右?，F有技術這種現狀不僅造成初期建設投資成本增加，而且造成運行成本提高，且電能 嚴重浪費。例如，對于一臺軸功率為77. 5千瓦的抽油機，正常運行時應選擇功率為100千 瓦的電動機，但考慮啟動問題后，至少應選擇155千瓦的電動機。經計算可知，使用該電動 機將多損失有功電能4029千瓦小時/年，多損失無功電能17082千瓦小時/年，而且增加 了大量的線路損耗，加重了對電網的沖擊。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種游梁式抽油機，從根本上解決油田抽油機電動機"大馬 拉小車"的技術缺陷。 為了實現上述目的，本發(fā)明提供了一種游梁式抽油機，包括依次連接的電動機、傳 動裝置和抽油機裝置，所述抽油機裝置包括抽油機架連接軸、可折疊平衡重、以及在電動機 啟動時使抽油機架連接軸與可折疊平衡重斷開、在抽油機啟動時使抽油機架連接軸與可折 疊平衡重連接的離合器，所述可折疊平衡重設置成在電動機啟動時處于展開狀態(tài)，在抽油 機啟動時處于折疊狀態(tài)。 所述可折疊平衡重包括設置在殼體內的數個可展開或折疊的基葉片，所述基葉片 包括作為輻條的葉莖和作為平衡重的葉片，所述葉片連接在葉莖的一端，所述葉莖的另一端開設有穿設在折疊軸上的軸孔，所述葉莖的中部設置有固定軟連接線的軟連接座，相鄰 的基葉片通過軟連接線相互連接。 所述可折疊平衡重還包括驅動所述基葉片展開或折疊并將首位置的基葉片與尾 位置的基葉片連接在一起的葉片連接裝置。 所述可折疊平衡重還包括放置折疊狀態(tài)基葉片的折疊盒，所述折疊盒上設置有將 數個基葉片鎖死在折疊盒中的閉鎖裝置。 在上述技術方案基礎上，所述電動機通過電源開關與交流電源電連接，所述電動 機通過電機軸與所述傳動裝置傳動連接。 所述可折疊平衡重通過減速箱與所述傳動裝置傳動連接。 還包括分別與所述電源開關、離合器和可折疊平衡重連接的控制器。 本發(fā)明提出了一種帶有可折疊平衡重的游梁式抽油機，突破了現有抽油機設計理
念，將"鐵板一塊"的抽油機平衡重設置成可折疊平衡重，應用機械儲能原理來提高抽油機
電動機效率。在電動機啟動過程中，首先將可折疊平衡重設置成展開狀態(tài)，展開狀態(tài)的可折
疊平衡重轉動慣量分布均勻，減小了電動機的起動負載，在電動機轉動中，逐步將電能變成
機械能并儲存在折疊平衡重里；然后在抽油機啟動過程中，將可折疊平衡重設置成折疊狀
態(tài)，折疊狀態(tài)的可折疊平衡重將能量集中，由電動機和折疊式平衡重共同做功啟動抽油機，
從而降低電動機的啟動功率。本發(fā)明不但能夠降低抽油機電動機的裝機功率，從根本上解
決了油田抽油機電動機"大馬拉小車"的技術缺陷，同時也能在抽油機運行過程中提高電動
機的效率，減少對電網的沖擊。


圖1為本發(fā)明游梁式抽油機的結構示意2為本發(fā)明可折jl平衡重展開狀態(tài)的結構示意圖3為本發(fā)明可折jl平衡重中基葉片的結構示意圖4為本發(fā)明游梁式抽油機應用結構的示意圖。
附圖標記說明1-電機裝置；2-傳動裝置；3-抽油機裝置；4_殼體；5-基葉片；7_葉片連接裝置；8-折疊盒；10-軟連接線；11-交流電源；12-電源開關；13-電動機；14-電機軸；15-控制器；21-電動機皮帶輪；22-皮帶；23-減速箱皮帶輪；30-抽油機軸；31-抽油機架連接軸32_尚合為；33-可折疊平衡重；34-減速箱；51-葉莖；52-葉片；53-軸孔；54-軟連接座；101-底座；102-抽油機架；103-游梁支架；104-平衡重桿；105-移動桿；106-游梁；107-伺服電機；108-平衡車；109-驢頭；110-抽油桿；111-抽油缸。
具體實施例方式
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1為本發(fā)明游梁式抽油機的結構示意圖。如圖1所示，本發(fā)明游梁式抽油機的 主體結構包括電機裝置1、傳動裝置2和帶有可折疊平衡重的抽油機裝置3，電機裝置1、傳 動裝置2和抽油機裝置3依次傳動連接，使電機裝置1通過傳動裝置2驅動抽油機裝置3 運行。本發(fā)明電機裝置1包括依次電連接的交流電源11、電源開關12和電動機13，電動機 13通過電機軸14與傳動裝置2傳動連接。傳動裝置2包括電動機皮帶輪21、皮帶22和減 速箱皮帶輪23，皮帶22傳動連接在電動機皮帶輪21和減速箱皮帶輪23之間。本發(fā)明帶有 可折疊平衡重的抽油機裝置3包括通過抽油機軸30依次傳動連接的抽油機架連接軸31、 離合器32、可折疊平衡重33和減速箱34，減速箱34通過抽油機軸30與傳動裝置2傳動連 接。具體地，電機裝置1的電動機13通過電機軸14與傳動裝置2的電動機皮帶輪21傳動 連接，抽油機裝置3的減速箱34通過抽油機軸30與傳動裝置2的減速箱皮帶輪23傳動連 接。本發(fā)明離合器32設置在抽油機架連接軸31與可折疊平衡重33之間的抽油機軸30上， 在電動機13啟動時，離合器32使抽油機軸30處于斷開狀態(tài)，由電動機13帶動可折疊平衡 重33實現儲能；在抽油機啟動時，離合器32使抽油機軸30處于連接狀態(tài)，由電動機13和 可折疊平衡重33共同完成啟動抽油機。本發(fā)明可折疊平衡重33設置有展開狀態(tài)和折疊狀 態(tài)，在電動機啟動時，可折疊平衡重33處于展開狀態(tài)，在電動機13帶動可折疊平衡重33旋 轉實現儲能過程中，由于處于展開狀態(tài)的可折疊平衡重33轉動慣量分布均勻，因此電動機 13容易啟動；在抽油機啟動時，可折疊平衡重33處于折疊狀態(tài)，由于處于折疊狀態(tài)的可折 疊平衡重33將能量集中，由電動機13和可折疊平衡重33共同完成啟動抽油機。
經發(fā)明人的深入研究表明，現有技術抽油機電動機"大馬拉小車"技術缺陷造成建 設成本和運行成本過高的根本原因，在于現有抽油機的平衡重是"鐵板一塊"的結構，從而 使電動機起動功率過大，難以實施有效的控制。為了解決抽油機電動機裝機功率過高造成 利用率低而引起的浪費問題，本發(fā)明提供了一種帶有可折疊平衡重的游梁式抽油機，突破 了現有抽油機設計理念，將"鐵板一塊"的抽油機平衡重設置成可折疊平衡重，應用機械儲 能原理來提高抽油機電動機效率。本發(fā)明技術方案中，在電動機啟動過程中，首先將可折 疊平衡重設置成展開狀態(tài)，展開狀態(tài)的可折疊平衡重轉動慣量分布均勻，減小了電動機的 起動負載，在電動機轉動中，逐步將電能變成機械能并儲存在折疊平衡重里；然后在抽油機 啟動過程中，將可折疊平衡重設置成折疊狀態(tài)，折疊狀態(tài)的可折疊平衡重將能量集中，由電 動機和折疊式平衡重共同做功啟動抽油機，從而降低電動機的啟動功率。在抽油機啟動后， 本發(fā)明游梁式抽油機和現有游梁式抽油機系統(tǒng)一樣進入正常運行。由此可見，本發(fā)明上述 技術方案不但能夠降低抽油機電動機的裝機功率，從根本上解決了油田抽油機電動機"大 馬拉小車"的技術缺陷，同時也能在抽油機運行過程中提高電動機的效率，減少對電網的沖 擊。此外，現有技術的電動機均為直接驅動恒力矩負載，由于電動機加速力矩小，所以啟動 電流大。采用本發(fā)明技術方案后，電動機不是直接驅動負載，而是先帶動展開狀的可折疊平 衡重啟動，且加速力矩大，使電動機很快就克服其靜阻力矩，啟動電流因而快速跌落下來。 在啟動過程中，展開狀的可折疊平衡重可使電動機空載啟動，增大了電動機的加速力矩，使 其很快進入高轉速工況，提高了電動機啟動負載的能力。 圖2為本發(fā)明可折疊平衡重展開狀態(tài)的結構示意圖，圖3為本發(fā)明可折疊平衡重中基葉片的結構示意圖。如圖2和圖3所示，本發(fā)明可折疊平衡重的主體結構包括設置在 環(huán)形狀殼體4內的基葉片5、抽油機軸30、葉片連接裝置7、折疊盒8和軟連接線IO，數個基 葉片5可在殼體4內環(huán)形狀展開或在折疊盒8中折疊。本發(fā)明每個基葉片5由葉莖51和 葉片52組成，葉片52固定連接在葉莖51的一端，葉莖51的另一端開設有軸孔53，葉莖51 的中部設置有軟連接座54，葉莖51作為輻條，葉片52作為平衡重，軸孔53用于形成鉸接 點，軟連接座54用于固定軟連接線IO，使相鄰的基葉片5通過軟連接線IO相互連接，實現 了基葉片5的可折疊性。本實施例中，葉片52為球冠狀，葉莖51為矩形狀，葉片52與葉莖 51呈"T"字型連接。實際應用中，葉莖51和葉片52也可以采用其它相近的結構形式。數 個基葉片5的軸孔53穿設在抽油機軸30上，使數個基葉片5形成可以環(huán)形展開或折疊的 折扇結構。當本發(fā)明可折疊平衡重處于展開狀態(tài)時，數個基葉片5呈放射狀均勻分布在殼 體4內，相鄰的基葉片5通過軟連接線10保持相互之間的位置，首位置的基葉片與尾位置 的基葉片之間通過葉片連接裝置7連接在一起，葉片連接裝置7還用于驅動數個基葉片5 展開或折疊；當本發(fā)明可折疊平衡重處于折疊狀態(tài)時，數個基葉片5放置在折疊盒8中，并 通過折疊盒8上設置的閉鎖裝置將數個基葉片5鎖死在折疊盒8中。本發(fā)明上述技術方案 中，葉片連接裝置、折疊盒和閉鎖裝置的結構和連接形式可以采用現有結構形式。
在前述技術方案基礎上，本發(fā)明游梁式抽油機還包括控制器15，控制器15分別與 電機裝置1的電源開關12、抽油機裝置3的離合器32和可折疊平衡重33連接，用于分別 向電源開關12、離合器32和可折疊平衡重33提供控制信號，控制電源開關12的閉合或斷 開，控制離合器32使抽油機軸30連接或斷開，控制可折疊平衡重33展開或折疊?？刂破?15還與電動機13連接，采集電動機13的轉速，當電動機13的轉速達到設計轉速后，先控制 可折疊平衡重33折疊，然后控制離合器32使抽油機架連接軸31和可折疊平衡重33相結 合，由電動機和可折疊平衡重共同完成啟動抽油機的過程。
本發(fā)明游梁式抽油機的工作過程為 電動機啟動前準備將現有游梁式抽油機的"鐵板一塊"的平衡重換成本發(fā)明可折 疊平衡重，在抽油機架連接軸與可折疊平衡重之間設置離合器，離合器使抽油機軸處于斷 開狀態(tài)，可折疊平衡重處于展開狀態(tài)。
電動機啟動控制器控制電源開關閉合，電動機開始啟動，電動機通過電動機皮
帶輪、皮帶、電動機皮帶輪和減速箱帶動可折疊平衡重旋轉，可折疊平衡重在旋轉中實現儲
能。由于處于展開狀態(tài)的可折疊平衡重轉動慣量分布均勻，因此電動機容易啟動。
抽油機啟動當電動機達到設計轉速后，控制器控制可折疊平衡重中的葉片連接
裝置7將數個基葉片由展開式分布逐步收縮成折疊式分布，并將所有基葉片鎖死在折疊盒
中，以防在運行過程中基葉片展開，然后控制器控制離合器使抽油機架連接軸與可折疊平
衡重相結合，由電動機和將能量集中的可折疊平衡重共同完成啟動抽油機的過程。
抽油機運行當抽油機啟動完成后，可折疊平衡重持續(xù)保持折疊狀態(tài)，呈折疊狀的
可折疊平衡重與現有"鐵板一塊"平衡重的轉動慣量上完全等效，由電動機通過電動機皮帶
輪、皮帶、電動機皮帶輪、減速箱和可折疊平衡重共同完成抽油機的抽油過程。電動機通過
電動機皮帶輪、皮帶、電動機皮帶輪將電能傳遞給減速箱變成機械能驅動可折疊平衡重旋
轉，再將機械能從抽油機架連接軸傳遞至抽油機架，周而復始地建立起電動機和抽油桿之
間的動力傳遞，從而完成抽油工作。
圖4為本發(fā)明游梁式抽油機應用結構的示意圖。如圖4所示，本發(fā)明游梁式抽油 機應用結構與現有游梁式抽油機的主體結構基本相同，包括底座101、抽油機架102、游梁 支架103、平衡重桿104、移動桿105、游梁106、伺服電機107、平衡車108、驢頭109、抽油桿 110、抽油缸111和電動機13，所不同的是，可折疊平衡重安裝在抽油機架連接軸31上，可折 疊平衡重與抽油機架連接軸31之間設置有離合器，在電動機啟動前，離合器使抽油機軸處 于斷開狀態(tài)，可折疊平衡重處于展開狀態(tài)，在電動機啟動并達到設計轉速后，可折疊平衡重 變?yōu)檎郫B狀態(tài)，與現有平衡重的作用完全相同，同時離合器使抽油機架連接軸與可折疊平 衡重相結合，由電動機和已折疊的可折疊平衡重共同完成啟動抽油機的過程。實際應用中， 離合器和可折疊平衡重的安裝位置可以根據實際需要設置。 最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照 較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的 技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍。
權利要求
一種游梁式抽油機，包括依次連接的電動機、傳動裝置和抽油機裝置，其特征在于，所述抽油機裝置包括抽油機架連接軸、可折疊平衡重、以及在電動機啟動時使抽油機架連接軸與可折疊平衡重斷開、在抽油機啟動時使抽油機架連接軸與可折疊平衡重連接的離合器，所述可折疊平衡重設置成在電動機啟動時處于展開狀態(tài)，在抽油機啟動時處于折疊狀態(tài)。
2. 根據權利要求1所述的游梁式抽油機，其特征在于，所述可折疊平衡重包括設置在 殼體內的數個可展開或折疊的基葉片，所述基葉片包括作為輻條的葉莖和作為平衡重的葉 片，所述葉片連接在葉莖的一端，所述葉莖的另一端開設有穿設在折疊軸上的軸孔，所述葉 莖的中部設置有固定軟連接線的軟連接座，相鄰的基葉片通過軟連接線相互連接。
3. 根據權利要求2所述的游梁式抽油機，其特征在于，所述可折疊平衡重還包括驅動 所述基葉片展開或折疊并將首位置的基葉片與尾位置的基葉片連接在一起的葉片連接裝 置。
4. 根據權利要求2所述的游梁式抽油機，其特征在于，所述可折疊平衡重還包括放置 折疊狀態(tài)基葉片的折疊盒，所述折疊盒上設置有將數個基葉片鎖死在折疊盒中的閉鎖裝置。
5. 根據權利要求1 4中任一權利要求所述的游梁式抽油機，其特征在于，所述電動機 通過電源開關與交流電源電連接，所述電動機通過電機軸與所述傳動裝置傳動連接。
6. 根據權利要求5所述的游梁式抽油機，其特征在于，所述可折疊平衡重通過減速箱 與所述傳動裝置傳動連接。
7. 根據權利要求5所述的游梁式抽油機，其特征在于，還包括分別與所述電源開關、離 合器和可折疊平衡重連接的控制器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種游梁式抽油機，包括依次連接的電動機、傳動裝置和抽油機裝置，所述抽油機裝置包括抽油機架連接軸、可折疊平衡重、以及在電動機啟動時使抽油機架連接軸與可折疊平衡重斷開、在抽油機啟動時使抽油機架連接軸與可折疊平衡重連接的離合器，所述可折疊平衡重設置成在電動機啟動時處于展開狀態(tài)，在抽油機啟動時處于折疊狀態(tài)。本發(fā)明突破了現有抽油機設計理念，將“鐵板一塊”的抽油機平衡重設置成可折疊平衡重，應用機械儲能原理來提高抽油機電動機效率，本發(fā)明不但能夠降低抽油機電動機的裝機功率，從根本上解決了油田抽油機電動機“大馬拉小車”的技術缺陷，同時也能在抽油機運行過程中提高電動機的效率，減少對電網的沖擊。
文檔編號E21B43/00GK101748994SQ20091024214
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月9日 優(yōu)先權日2009年12月9日
發(fā)明者梁志珊, 王婷婷 申請人:中國石油大學(北京)