專利名稱:桅桿式分載數(shù)控抽油機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)新穎的桅桿式分載數(shù)控抽油機(jī),屬于機(jī)電一體化的石油開采機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。
由于我國油田中稠油和深井開采任務(wù)日趨繁重,現(xiàn)有的機(jī)械式抽油機(jī)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,對國內(nèi)這些油井的適應(yīng)性差,生產(chǎn)率和能量利用率都很低。針對這種狀況,申請人先后研制成功“鏈輪式數(shù)控抽油機(jī)”(專利號CN92200003.4)和“桅桿式數(shù)控抽油機(jī)”(專利號CN92234254.7)。前者經(jīng)現(xiàn)場試用,證明全數(shù)控電力拖動裝置(專利號CN92200002.4)作為驅(qū)動動力的抽油機(jī),具有常規(guī)動力抽油機(jī)無可比擬的優(yōu)越性,其節(jié)能效果可達(dá)1個數(shù)量級,且將原來許多采用傳統(tǒng)手段無法解決的問題,通過信息技術(shù)順利克服而付諸工程實(shí)施了。但從現(xiàn)場試驗(yàn)證明,采用新的驅(qū)動動力后,原先傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)就顯得過于復(fù)雜笨重了。于是將其機(jī)械結(jié)構(gòu)簡化而推出后者專利。這種數(shù)控抽油機(jī)的機(jī)體構(gòu)架簡化為桅桿,較原先的型鋼焊接構(gòu)架節(jié)省鋼材40%,減少機(jī)械加工工時約50%,還簡化了安裝和修井作業(yè)的輔助操作。經(jīng)過對桅桿式數(shù)控抽油機(jī)樣機(jī)的一段時間的現(xiàn)場試用后,發(fā)現(xiàn)對其機(jī)械傳動部分還可以進(jìn)一步改進(jìn)和簡化。
本發(fā)明的目的是提供一種機(jī)械傳動更加合理、簡單的桅桿式分載數(shù)控抽油機(jī)。
本發(fā)明包括有抽油井筒、抽油活塞桿、抽油機(jī)架、前后導(dǎo)輪組、電動機(jī)、平衡配重、鋼絲繩,其中抽油機(jī)架是由兩根通過銷軸鉸接支撐在基座上的桅桿主柱和其后側(cè)的兩根支撐架共同支托的塔形平臺組成,其特征在于在塔形平臺前后兩側(cè)支架上分別安裝有前導(dǎo)輪組和后導(dǎo)輪組,用于承擔(dān)抽油活塞及其連桿靜載荷的鋼絲繩繞經(jīng)此兩導(dǎo)輪組,鋼絲繩的后端與后橫梁及平衡配重固接,其前端則與懸掛抽油活塞桿的前橫梁固接;在塔形平臺前側(cè)安裝有由數(shù)控全速稀土同步電機(jī)和皮帶輪組成的數(shù)控動力頭,在此皮帶輪上安放有若干條用于承受抽油桿動載荷的V型三角皮帶,其前端固接在前橫梁上,后端則繞經(jīng)皮帶導(dǎo)輪后固接在后橫梁上;數(shù)控全速稀土同步電機(jī)的輸入端接有可調(diào)逆變電源,在抽油井的出油口處裝有壓力傳感器、測量抽油活塞位置的位置傳感器和對可調(diào)逆變電源進(jìn)行控制的可編程控制器,壓力傳感器和位置傳感器的輸出端都與可編程控制器的輸入端相連。
本發(fā)明保留了原先桅桿式數(shù)控抽油機(jī)的金屬機(jī)架和結(jié)構(gòu)部件,這些部件仍是選用通用設(shè)備和通用配件,可在油田現(xiàn)場就地解決更新或制造,且加工工藝非常簡單。本發(fā)明主要是對原發(fā)明的機(jī)械傳動部分改為由鋼絲繩和數(shù)控動力裝置分別承受整個抽油機(jī)工作時的靜態(tài)載荷和動態(tài)載荷,即分載式的命名由來。這種配套組合的分載結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是非常顯著的,如,承重懸掛系統(tǒng)裝置只承受靜載荷,不會承受沖擊載荷,受力單一。驅(qū)動裝置只承受有效動態(tài)負(fù)荷,因其配裝有相當(dāng)彈性的窄“V”型三角皮帶來傳輸動力,可以有效吸收沖擊負(fù)荷,所以抽油機(jī)工作時該裝置只承受與理論計算基本吻合的動態(tài)負(fù)荷,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。這種動態(tài)負(fù)荷相對靜態(tài)負(fù)荷而言是很低的,這樣驅(qū)動裝置的工作條件就始終處于良好狀態(tài),使機(jī)械零件的壽命大為延長,并大大減少維護(hù)工作,如不需日常潤滑等。采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu),機(jī)架和驅(qū)動裝置都已實(shí)現(xiàn)最簡化設(shè)計,還大多是通用的標(biāo)準(zhǔn)部件,價格低,可充分利用油田現(xiàn)場材料就地制作,便于推廣應(yīng)用本發(fā)明,使數(shù)控技術(shù)在石油開采機(jī)械領(lǐng)域中生根開花。總之,本發(fā)明為利用機(jī)電一體化高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)提供了一條新途徑。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中A-A方向的鋼絲繩及皮帶排列示意圖。
參見圖1,本發(fā)明包括有抽油井筒10、抽油活塞桿11、機(jī)架、鋼絲繩5、前后導(dǎo)輪組1、2,電動機(jī)3、平衡配重14,其中抽油機(jī)架是由兩根通過銷軸13鉸接支撐在基座12上的桅桿7和其后側(cè)的兩根支撐架8共同支托的塔形平臺9組成,在塔形平臺9的前后兩側(cè)支架上分別安裝有前導(dǎo)輪組1和后導(dǎo)輪組2,這兩個導(dǎo)輪組每組都有左右兩個導(dǎo)輪,分別安裝在平臺9的兩側(cè)。用于承擔(dān)抽油活塞及其連桿11靜載荷的鋼絲繩5繞經(jīng)此兩導(dǎo)輪組1、2,鋼絲繩5的后端與后橫梁14及平衡配重14a固接,其前端則與懸掛抽油活塞桿11的前橫梁6固接;在塔形平臺前側(cè)安裝有由數(shù)控全速稀土同步電機(jī)3與皮帶輪組成的數(shù)控動力頭,在此皮帶輪上安放有若干條用于承受抽油桿動態(tài)載荷的V型三角皮帶4,皮帶4的前端固接在前橫梁6上(鋼絲繩5及三角皮帶4的排列狀況參見圖2),其后端繞經(jīng)皮帶導(dǎo)輪19后也固接在后橫梁14上;在數(shù)控稀土同步電機(jī)3的輸入端接有數(shù)控可調(diào)逆變電源18,在抽油井的出油口處裝有壓力傳感器15,測量抽油活塞11位置的位置傳感器16和對可調(diào)逆變電源18進(jìn)行控制的工業(yè)控制器17,壓力傳感器15和位置傳感器16的輸出端都與控制器17的輸入端相連。
本發(fā)明的工作原理與桅桿式數(shù)控抽油機(jī)相仿,即由數(shù)控動力頭中的數(shù)控電機(jī)3接收可調(diào)逆變電源18供給的電壓、頻率、相位都可變的電源,使電機(jī)3的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向都能實(shí)時控制,因而可隨時改變抽油活塞桿的運(yùn)動方向和速度。并通過壓力傳感器15和位置傳感器16隨時測量抽油活塞工作時的阻力和位置,同時輸入到工業(yè)控制器17里,由控制器17根據(jù)輸入的運(yùn)行狀況與設(shè)定的最佳工藝參數(shù)作比較,對可調(diào)逆變電源18進(jìn)行數(shù)字控制,使活塞能在最佳工況下運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)低耗。本發(fā)明的機(jī)架部分基本與原來相同,只是其機(jī)械傳動部分改由兩部分組成即由機(jī)架、活塞桿11、前后導(dǎo)輪組1、2、鋼絲繩5、前后橫梁6、14和平衡配重14a構(gòu)成的靜載部分和由數(shù)控電機(jī)3及其控制裝置、皮帶輪、V型三角皮帶4構(gòu)成的動載部分。其中靜載(基本重力負(fù)載)都由此兩條鋼絲繩5全部承受;相對而言,較小的動載則由能有效吸收沖擊載荷的V型三角皮帶4負(fù)荷,這種分載結(jié)構(gòu)合理又簡單,還可以把抽油機(jī)的沖程任意延長,制成沖程超過十米的超長沖程抽油機(jī)。
本發(fā)明仍然具有桅桿式抽油機(jī)可利用油田廢棄的套管和型鋼就地制作機(jī)架并現(xiàn)場安裝的優(yōu)點(diǎn),其三角皮帶及皮帶輪也為通用標(biāo)準(zhǔn)件,同樣可由專業(yè)工廠生產(chǎn)數(shù)控電機(jī)、三角皮帶及皮帶輪后,在油田現(xiàn)場進(jìn)行組裝和調(diào)試,以最大限度地降低抽油機(jī)的制造、運(yùn)輸和安裝費(fèi)用。據(jù)測算,本發(fā)明的設(shè)備投資比傳統(tǒng)抽油機(jī)可減少30%~40%。
桅桿式數(shù)控抽油機(jī)的電機(jī)是已獲專利的數(shù)控全速稀土同步電機(jī)(專利號CN91203427.0),這種電機(jī)在數(shù)控電源的配合下,可在大范圍內(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,啟動轉(zhuǎn)矩大,轉(zhuǎn)動慣量小,能耗省,特別適宜抽油機(jī)這種速度負(fù)載特性變化懸殊的工作機(jī)作驅(qū)動力,可實(shí)現(xiàn)變工況驅(qū)動。在油田的實(shí)施證明,該數(shù)控動力的性能是良好的、比較理想的。本發(fā)明也是采用數(shù)控全速稀土同步電機(jī)作為動力,又配以三角皮帶傳遞牽引動力,可以更好地吸收動載中的沖擊負(fù)荷,所以本發(fā)明驅(qū)動裝置的設(shè)置比桅桿式數(shù)控抽油機(jī)更為合理、高效。
權(quán)利要求
1.一種桅桿式分載數(shù)控抽油機(jī),包括有抽油井筒、抽油活塞桿、抽油機(jī)架、前后導(dǎo)輪組、電動機(jī)、平衡配重、鋼絲繩、其中抽油機(jī)架是由兩根通過銷軸鉸接支撐在基座上的桅桿主柱和其后側(cè)的兩根支撐架共同支托的塔形平臺組成,其特征在于在塔形平臺前后兩側(cè)支架上分別安裝有前導(dǎo)輪組和后導(dǎo)輪組,用于承擔(dān)抽油活塞及其連桿靜載荷的鋼絲繩繞經(jīng)此兩導(dǎo)輪鋼絲繩的,后端與后橫梁及平衡配重固接,其前端則與懸掛抽油活塞桿的前橫梁固接;在塔形平臺前側(cè)安裝有由數(shù)控全速稀土同步電機(jī)和皮帶輪組成的數(shù)控動力頭,在此皮帶輪上安放有若干條用于承受抽油桿動載荷的V型三角皮帶,其前端固接在前橫梁上,后端則繞經(jīng)皮帶導(dǎo)輪后固接在后橫梁上;數(shù)控全速稀土同步電機(jī)的輸入端接有可調(diào)逆變電源,在抽油井的出油口處裝有壓力傳感器、測量抽油活塞位置的位置傳感器和對可調(diào)逆變電源進(jìn)行控制的可編程控制器,壓力傳感器和位置傳感器的輸出端都與可編程控制器的輸入端相連。
全文摘要
一種桅桿式分載數(shù)控抽油機(jī),其機(jī)架由通過銷軸鉸接支撐在基座上的桅桿柱和后側(cè)的支撐架共同支持的塔形平臺組成;平臺上安裝有前后導(dǎo)輪組,承擔(dān)抽油活塞、連桿靜載荷的鋼絲繩繞經(jīng)此兩導(dǎo)輪組而與前后橫梁固接,平臺上還放有由可調(diào)逆變電源饋電的全速稀土同步電機(jī)及其驅(qū)動的皮帶輪、若干條V形三角皮帶構(gòu)成的驅(qū)動裝置。由三角帶來承受裝置的動載荷,其一端與懸掛有抽油活塞桿連接,另一端與掛有平衡配重的后橫梁相接,為新型石油開采機(jī)械。
文檔編號F04B47/00GK1110751SQ9410417
公開日1995年10月25日 申請日期1994年4月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月20日
發(fā)明者石行 申請人:北京市西城區(qū)新開通用試驗(yàn)廠