專利名稱：直驅(qū)抽油機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及油田抽油機械領域，特別是涉及一種由可控變頻驅(qū)動系統(tǒng)直接驅(qū) 動的直驅(qū)抽油機。
背景技術：
當前公知的抽油機是游梁式抽油機，它由電動機經(jīng)皮帶傳動，變速箱減速，再通過 四連桿機構及驢頭將電動機的旋轉(zhuǎn)運動變成上下直線運動，以帶動抽油機拉桿上下運動抽 油。游梁式抽油機運行可靠，易于維護，使用廣泛，但是經(jīng)多種機械減速裝置及運動方式變 換結(jié)構的處理，才能將電動機比較高速的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)榈蜎_次的直線運動，傳動系統(tǒng)結(jié)構 復雜、傳動效率低、成本較高、沖程及沖次調(diào)節(jié)不方便。盡管目前也有人研究了采用永磁電動機的抽油機，但其往往結(jié)構較為復雜，傳動 效率低下，摩擦環(huán)節(jié)多，機械損耗大，不夠節(jié)能，成本高，調(diào)參不便。
實用新型內(nèi)容(一 )要解決的技術問題本實用新型要解決的技術問題是克服現(xiàn)有抽油機的上述缺點，提供一種傳動系統(tǒng) 效率更高、結(jié)構更簡單、摩擦環(huán)節(jié)更少、沖程及沖次調(diào)節(jié)控制更方便的直驅(qū)抽油機。( 二 )技術方案為解決上述技術問題，提供一種直驅(qū)抽油機，其包括井架、控制器、鋼絲繩輪、永磁 電動機、前導向輪和后導向輪，所述控制器和永磁電動機組成變頻驅(qū)動系統(tǒng)以驅(qū)動抽油機， 所述永磁電動機置于井架的底盤上或地面上，所述鋼絲繩輪與所述永磁電動機連接并同步 旋轉(zhuǎn)，所述鋼絲繩輪上纏繞有鋼絲繩，所述鋼絲繩的一端繞過所述前導向輪懸掛抽油泵拉 桿，另一端繞過所述后導向輪懸掛平衡塊。優(yōu)選地，所述控制器控制所述永磁電動機使得所述鋼絲繩輪順時針或逆時針方向 轉(zhuǎn)動帶動所述抽油泵拉桿向上運動抽油。優(yōu)選地，所述永磁電動機的內(nèi)部設置有位置傳感器，用于在抽油泵到達設定的上 位點和下位點時發(fā)送位置信號給所述控制器，所述控制器根據(jù)所述位置信號控制所述抽油 機的沖程。優(yōu)選地，在所述鋼絲繩輪與所述后導向輪之間設置有中間導向輪，所述鋼絲繩一 端經(jīng)由所述中間導向輪導向后再繞過所述后導向輪，所述中間導向輪的設置使得所述鋼絲 繩輪與所述前導向輪、以及所述鋼絲繩輪與中間導向輪之間的鋼絲繩處于同一水平面上。優(yōu)選地，所述永磁電動機的軸伸與所述鋼絲繩輪由聯(lián)軸節(jié)連接并同步旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，所述永磁電動機為永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機。優(yōu)選地，在所述鋼絲繩輪的外徑上裝有制動器。優(yōu)選地，所述鋼絲繩由兩根鋼絲繩組成，所述兩根鋼絲繩各有一端被固定在所述 鋼絲繩輪上。
3[0015]優(yōu)選地，所述位置傳感器為無觸點位置傳感器。優(yōu)選地，所述控制器通過輸出不同相序的三相電流使所述永磁電動機改變旋轉(zhuǎn)方 向以實現(xiàn)抽油泵的上、下運動抽油過程。所述控制器通過輸出不同頻率及電壓的三相電使所述永磁電動機改變旋轉(zhuǎn)速度 以實現(xiàn)抽油機的沖次調(diào)節(jié)。(三)有益效果由于永磁電動機中的磁場是由永久磁鋼產(chǎn)生，不需要消耗勵磁功率，節(jié)省了產(chǎn)生 磁場所需的能量；傳動系統(tǒng)中沒有采用皮帶傳動和減速器、四連桿機構等機械，因而傳動系 統(tǒng)效率更高、傳動系統(tǒng)的結(jié)構更簡化；抽油機抽油過程控制能夠自動完成，沖程、沖次的調(diào) 節(jié)均由控制器改變其參數(shù)設置來完成，調(diào)節(jié)簡便；整個抽油機的體積減少，質(zhì)量減輕，成本 降低；永磁電動機及鋼絲繩輪置于地面，減輕了井架負荷，并且維護更方便。
圖1是依據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例的直驅(qū)抽油機的結(jié)構示意圖；圖2是依據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例的直驅(qū)抽油機的永磁電動機及鋼絲繩輪結(jié)構 剖視圖。其中，1 井架；2 控制器；3 中間導向輪；4 平衡塊；5 后導向輪；6 制動器；7 鋼絲繩輪；8 永磁電動機；9 前導向輪；10 固定卡；11 采油井口 ； 12 鋼絲繩輪支架；13 聯(lián)軸節(jié)；14 磁鋼；15 定子；16 轉(zhuǎn)子；17 永磁電動機外殼；18 位置傳感器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下 實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。如圖1所示，本實用新型的直驅(qū)抽油機包括井架1、控制器2、鋼絲繩輪7、永磁電動 機8、前導向輪9和后導向輪5，所述控制器2和永磁電動機8組成變頻驅(qū)動系統(tǒng)以驅(qū)動抽 油機，所述永磁電動機8置于井架1的底盤上或地面上，所述鋼絲繩輪7與所述永磁電動機 8連接并同步旋轉(zhuǎn)，所述鋼絲繩輪7上纏繞固定有鋼絲繩，所述鋼絲繩被固定部分兩側(cè)的繩 身分別經(jīng)由前導向輪9和后導向輪5、其端部分別懸掛抽油泵拉桿和平衡塊4。所述控制器 2控制所述永磁電動機8使得所述鋼絲繩輪7順時針或逆時針方向轉(zhuǎn)動通過鋼絲繩帶動所 述抽油泵拉桿向上運動抽油；此時，所述平衡塊4向下運動。其中，井架1是用型鋼焊接而成，井架1緊固在地基上，在井架1上安裝有碳鋼材 質(zhì)經(jīng)機械加工而成的前導向輪9和后導向輪5，優(yōu)選還安裝中間導向輪3，優(yōu)選后導向輪安 裝在井架1的頂部，優(yōu)選每只導向輪內(nèi)安裝有減少摩擦的滾珠軸承，鋼絲繩的繩身的一部 分被固定在鋼絲繩輪7上，抽油泵側(cè)的鋼絲繩端部通過固定卡10與抽油泵拉桿相連接，抽 油泵側(cè)繩身經(jīng)過前導向輪9后纏繞在鋼絲繩輪7上，平衡塊側(cè)的鋼絲繩端部與平衡塊4連 接，平衡塊側(cè)的繩身經(jīng)過后導向輪5，優(yōu)選還經(jīng)過中間導向輪3纏繞在鋼絲繩輪7上。優(yōu)選 地，所述中間導向輪3使得所述鋼絲繩在所述鋼絲繩輪7的前、后側(cè)處于同一水平面上，從 而鋼絲繩輪7所受的前、后側(cè)的力能夠部分相互抵消，改善了鋼絲繩輪7的受力狀況。鋼絲 繩的繞制方法是當鋼絲繩輪順時針(或逆時針)方向轉(zhuǎn)動時，抽油泵拉桿作向上運動，平
4衡塊4作向下運動。其中，永磁電動機8由機械加工及電加工制成，用地腳螺釘固定在井架1的底盤上 或地面上，鋼絲繩輪7為機械加工制成，兩端各有一個碳鋼焊接及機械加工制成的鋼絲繩 輪支架12支承，每個鋼絲繩輪支架12內(nèi)裝有一個滾珠軸承，以減少摩擦損耗，鋼絲繩輪支 架12固定在井架1的底盤上或地面上，安裝時永磁電動機8的軸伸與鋼絲繩輪7的軸心線 一致，優(yōu)選采用聯(lián)軸節(jié)13將二者連接起來同步運轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，所述永磁電動機8為永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機。永磁外轉(zhuǎn)子電動機往往用電動 機外殼做鋼絲繩輪，由于永磁電動機的外轉(zhuǎn)子直徑大，在滿足抽油機的沖程及沖次條件下， 永磁外轉(zhuǎn)子電動機的轉(zhuǎn)速低，因而永磁外轉(zhuǎn)子電動機的體積大，耗材多，成本高，受力復雜， 容易損壞。而永磁電動機的價格是抽油機價格的主要部分，在同樣沖次和沖程情況下，永磁 內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機的速度至少高一倍，因為鋼絲繩輪的直徑比外轉(zhuǎn)子直徑至少小2倍，因此永 磁內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機的成本比永磁外轉(zhuǎn)子電動機成本要低一半。因而，采用永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機， 進一步降低了成本。優(yōu)選地，在所述鋼絲繩輪7與所述后導向輪5之間設置有中間導向輪3，所述鋼絲 繩纏繞所述鋼絲繩輪7后經(jīng)由所述中間導向輪3導向后再經(jīng)由所述后導向輪5導向而在其 端部懸掛所述平衡塊4，所述中間導向輪3使得所述鋼絲繩在所述鋼絲繩輪7的前、后側(cè)處 于同一水平面上。優(yōu)選地，在所述鋼絲繩輪7的外徑上裝有制動器6，便于抽油機在檢修和 緊急情況下使用，以確保所述的抽油機安全。優(yōu)選地，所述鋼絲繩由兩根鋼絲繩組成，所述 兩根鋼絲繩各有一端被固定在所述鋼絲繩輪7上，方便調(diào)節(jié)和更換。所述永磁電動機8的內(nèi)部設置有位置傳感器18，所述位置傳感器18為無觸點位置 傳感器。抽油機沖程是由安裝在永磁電動機8內(nèi)的無觸點位置傳感器產(chǎn)生的位置信號來控 制，所述控制器2根據(jù)抽油泵到達設定的上位點和下位點時所述無觸點位置傳感器發(fā)來的 位置信號，控制抽油機的沖程。采用無觸點位置傳感器產(chǎn)生的位置信號來控制，是根據(jù)控制 器的預先設置來確定上位點和下位點的位置，從而到達預定位置時無觸點位置傳感器即發(fā) 出位置信號，比用有觸點的行程開關控制更先進、可靠。抽油機沖次調(diào)節(jié)是靠改變控制信號的設定值來控制，所述控制器2依據(jù)新的設定 值，改變給所述永磁電動機8供電的電壓值和頻率值來控制抽油機沖次。當所述控制器2提 高給所述永磁電動機8供電的電壓值和頻率值時，所述永磁電動機8的轉(zhuǎn)速提高，抽油機沖 次隨之提高；當所述控制器2降低給所述永磁電動機8供電的電壓值和頻率值時，所述永磁 電動機8的轉(zhuǎn)速降低，抽油機沖次隨之降低，用此種辦法控制抽油機沖次，方法簡便、可靠、 準確。 控制器2優(yōu)選地安裝在井架內(nèi)，控制器2按抽油機特定的沖次和沖程的技術需求， 設定供給永磁電動機的電壓、頻率和相序。當控制器2給永磁電動機8按照正相序U, V, W 供電時，永磁電動機8帶動鋼絲繩輪7順時針方向(或逆時針)旋轉(zhuǎn)，抽油泵拉桿向上運動 抽油至地面，同時平衡塊4向下運動釋放位能，幫助永磁電動機8抽油；當抽油泵達到設定 的抽油上位點時，永磁電動機8內(nèi)的位置傳感器18發(fā)送位置信號給控制器2，控制器2據(jù)此 改變給永磁電動機8的供電相序為U，W，V，此時永磁電動機8轉(zhuǎn)向改變?yōu)槟鏁r針(或順時 針)方向旋轉(zhuǎn)，此時抽油泵向下運動吸油，永磁電動機8拖動平衡塊4上升儲蓄位能；當抽 油泵達到設定的抽油下位點時，控制器2根據(jù)此下位點時永磁電動機8內(nèi)的位置傳感器18發(fā)送的位置信號，改變給永磁電動機8的供電相序為U，V，W，此時永磁電動機8轉(zhuǎn)向改變?yōu)?順時針(或逆時針)方向旋轉(zhuǎn)，重復抽油。如此反復運行，源源不斷地將地下儲存的石油抽 至地面。所述位置傳感器18優(yōu)選為無觸點位置傳感器。所述平衡塊4的作用使所述永磁 電動機8的負載更加均衡，改善了所述永磁電動機8的負載特性，降低了抽油機對所述永磁 電動機8的過載能力要求，有助于降低所述的永磁電動機8的體積、質(zhì)量和成本。本實用新型可以方便地調(diào)節(jié)抽油機的沖次及沖程，調(diào)節(jié)抽油機沖次的過程是改 變控制器2給永磁電動機8供電的頻率和電壓設定，當控制器2提高給永磁電動機8的供 電頻率和電壓時，永磁電動機8運行速度加快，因而抽油泵在上位點到下位點的時間間隔 縮短，導致抽油機沖次提高；當改變控制器2的設定，降低供給永磁電動機8的供電頻率和 電壓，永磁電動機8運行速度減慢，因而抽油泵在上位點到下位點的時間間隔延長，導致抽 油機沖次降低。抽油機沖程調(diào)高的過程是改變位置信號的設定，延長控制器2給永磁電動機8的 供電相序切換的時間設定，永磁電動機8在控制器同一相序供電的時間間隔延長，此時永 磁電動機8的速度并未改變，因而調(diào)高了抽油機的沖程；同理，縮減控制器2給永磁電動機 8的供電相序切換的時間設定，永磁電動機8在控制器同一相序供電的時間間隔縮短，永磁 電動機8的速度并未改變，因而降低了抽油機的沖程。本實用新型的方案通過簡單的結(jié)構即將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)槌橛捅煤推胶?塊的上下運動，僅采用了一個鋼絲繩輪和幾個導向輪，摩擦損耗少，節(jié)省能量，降低成本。將 永磁電動機放置在井架的底盤上或地面上，減輕井架重量，節(jié)約井架鋼材，并且方便檢修和 維護。采用鋼絲繩輪，按照傳遞永磁電動機的扭矩和鋼絲繩傳來的牽引力的強度和剛度要 求對鋼絲繩輪進行設計，其外直徑通常較小，因此在滿足抽油機同樣的沖程和沖次的條件 下永磁電動機有較高的轉(zhuǎn)速，導致永磁電動機的體積會更小，材料用量更低，電動機成本更 低。電動機和鋼絲繩輪分體制造，電動機轉(zhuǎn)子同步驅(qū)動鋼絲繩輪，兩者分離更容易，更方便 更換易損件，鋼絲繩輪是價廉的易損件，當使用時間長了以后，鋼絲繩輪損壞更換而無需更 換電動機，降低了成本。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技 術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改 進和變型也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求一種直驅(qū)抽油機，其特征在于，所述直驅(qū)抽油機包括井架(1)、控制器(2)、鋼絲繩輪(7)、永磁電動機(8)、前導向輪(9)和后導向輪(5)，所述控制器(2)和永磁電動機(8)組成變頻驅(qū)動系統(tǒng)以驅(qū)動抽油機，所述永磁電動機(8)置于井架(1)的底盤上或地面上，所述鋼絲繩輪(7)與所述永磁電動機(8)連接并同步旋轉(zhuǎn)，所述鋼絲繩輪(7)上纏繞有鋼絲繩，所述鋼絲繩的一端繞過所述前導向輪(9)懸掛抽油泵拉桿，另一端繞過所述后導向輪(5)懸掛平衡塊(4)。
2.如權利要求1所述的直驅(qū)抽油機，其特征在于，所述控制器(2)控制所述永磁電動機(8)使得所述鋼絲繩輪(7)順時針或逆時針方向轉(zhuǎn)動帶動所述抽油泵拉桿向上運動抽油。
3.如權利要求1所述的直驅(qū)抽油機，其特征在于，所述永磁電動機(8)的內(nèi)部設置有 位置傳感器(18)，用于在抽油泵到達設定的上位點和下位點時發(fā)送位置信號給所述控制器 (2)，所述控制器(2)根據(jù)所述位置信號控制所述抽油機的沖程。
4.如權利要求1所述的直驅(qū)抽油機，其特征在于，在所述鋼絲繩輪(7)與所述后導向輪 (5)之間設置有中間導向輪(3)，所述鋼絲繩一端經(jīng)由所述中間導向輪(3)導向后再繞過所 述后導向輪(5)，所述中間導向輪(3)的設置使得所述鋼絲繩輪(7)與所述前導向輪(9)、 以及所述鋼絲繩輪⑵與中間導向輪(3)之間的鋼絲繩處于同一水平面上。
5.如權利要求1-4中任一項所述的直驅(qū)抽油機，其特征在于，所述永磁電動機(8)的軸 伸與所述鋼絲繩輪(7)由聯(lián)軸節(jié)(13)連接。
6.如權利要求1-4中任一項所述的直驅(qū)抽油機，其特征在于，所述永磁電動機(8)為永 磁內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機。
7.如權利要求1-4中任一項所述的直驅(qū)抽油機，其特征在于，在所述鋼絲繩輪(7)的外 徑上裝有制動器(6)。
8.如權利要求1-4中任一項所述的直驅(qū)抽油機，其特征在于，所述鋼絲繩由兩根鋼絲 繩組成，所述兩根鋼絲繩各有一端被固定在所述鋼絲繩輪(7)上。
9.如權利要求3所述的直驅(qū)抽油機，其特征在于，所述位置傳感器(18)為無觸點位置 傳感器。
10.如權利要求1-4中任一項所述的直驅(qū)抽油機，其特征在于，所述控制器(2)通過輸 出不同相序的三相電流使所述永磁電動機(8)改變旋轉(zhuǎn)方向以實現(xiàn)抽油泵的上、下運動抽 油過程。
11.如權利要求1-4中任一項所述的直驅(qū)抽油機，其特征在于，所述控制器(2)通過輸 出不同頻率及電壓的三相電使所述永磁電動機(8)改變旋轉(zhuǎn)速度以實現(xiàn)抽油機的沖次調(diào)節(jié)。
專利摘要本實用新型公開了一種直驅(qū)抽油機，包括井架(1)、控制器(2)、鋼絲繩輪(7)、永磁電動機(8)、前導向輪(9)和后導向輪(5)，所述控制器(2)和永磁電動機(8)組成變頻驅(qū)動系統(tǒng)以驅(qū)動抽油機，所述永磁電動機(8)置于井架(1)的底盤上或地面上，所述鋼絲繩輪(7)與所述永磁電動機(8)連接并同步旋轉(zhuǎn)，所述鋼絲繩輪(7)上纏繞固定有鋼絲繩，所述鋼絲繩被固定部分兩側(cè)的繩身分別經(jīng)由前導向輪(9)和后導向輪(5)、其端部分別懸掛抽油泵拉桿和平衡塊(4)。本實用新型的直驅(qū)抽油機傳動效率更高、結(jié)構更簡單、摩擦環(huán)節(jié)更少、沖程及沖次調(diào)節(jié)控制更方便。
文檔編號E21B43/00GK201696006SQ20102023578
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月22日 優(yōu)先權日2010年6月22日
發(fā)明者李敬恩 申請人:青島朗進科技有限公司