專利名稱：多級減速多級平衡抽油機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及油田領(lǐng)域，具體的說是一種多級減速多級平衡抽油機。
背景技術(shù)：
目前世界范圍內(nèi)開采石油、天然氣及煤層氣等能源的技術(shù)主要為人工舉升方法，其中機械舉升是一種常用的人工舉升手段。有桿泵抽油系統(tǒng)是應(yīng)用最早應(yīng)用最廣泛的機械舉升系統(tǒng)，據(jù)不完全統(tǒng)計，中國70%以上的油井采用有桿泵抽油系統(tǒng)，而有桿泵抽油系統(tǒng)的地面拖動設(shè)備是抽油機。抽油機經(jīng)過百余年的發(fā)展，無論是結(jié)構(gòu)還是性能都發(fā)生了很大變 化，在結(jié)構(gòu)上從簡易游梁抽油機發(fā)展為游梁抽油機、無游梁抽油機、塔架式抽油機等多種類型。其中游梁抽油機包括常規(guī)游梁型抽油機、調(diào)徑變矩游梁抽油機、擺桿式游梁抽油機等；無游梁抽油機包括鏈條抽油機、天輪式抽油機、漸開線異形抽油機等；塔架式抽油機包括換向抽油機、直線往復(fù)式抽油機等。在性能上發(fā)展了適應(yīng)稠油、深井、低產(chǎn)井等不同工況要求的多種特殊抽油機。但是游梁式抽油機由于結(jié)構(gòu)穩(wěn)固可靠、維修方便的優(yōu)點，仍然是石油天然氣煤層氣開采的主要設(shè)備，也是主要的耗能設(shè)備。有資料表明，我國油田生產(chǎn)成本的三分之一為電能消耗，游梁式抽油機消耗的電能約為總電能消耗的80%，即游梁式抽油機每年耗電100多億千瓦時。造成游梁式抽油機耗電量大的主要原因是抽油機體積和重量較大，能量傳遞環(huán)節(jié)多，能耗大；有效負(fù)載率低，電機瞬時做負(fù)功，減速器周期性短時存在負(fù)扭矩，功率扭矩波動較大等。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中上述的不足，本實用新型提供一種多級減速多級平衡抽油機，該多級減速多級平衡抽油機通過多級減速與多諧波倍數(shù)疊加平衡相結(jié)合，配套柔性滑輪體系，減小交變載荷波動幅度，克服電機周期性瞬時做負(fù)功及減速器周期性短時存在負(fù)扭矩問題，使抽油機能耗低、扭矩波動小。本實用新型的技術(shù)方案是一種多級減速多級平衡抽油機，包括電動機及與電動機輸出軸相連的一級減速器，所述的一級減速器輸出軸通過錐齒輪副帶動二級減速器軸轉(zhuǎn)動，二級減速器軸通過直齒輪副帶動三級減速器軸轉(zhuǎn)動，其中一級減速器上連接有三級平衡重，二級減速器軸上固定有二級平衡重，三級減速器軸上通過曲柄連接有一級平衡重。所述的一級減速器輸出軸上設(shè)有小錐齒輪，所述的二級減速器軸上固定有大錐齒輪及小齒輪，所述的三級減速器軸上固定有大齒輪，所述的小錐齒輪與大錐齒輪相嚙合，所述的小齒輪與大齒輪相嚙合。本實用新型具有如下有益效果由于采取上述方案，該抽油機采用多級減速，其中一級減速器為針形擺線減速器，三級減速器為直齒輪減速器，利用了擺線減速機的高傳動比與直齒輪減速機的高扭矩特點，并且各級減速器軸上均設(shè)有平衡重，利用諧波疊加原理實現(xiàn)多級平衡，實現(xiàn)了功率扭矩波動平穩(wěn)，從而降低了與功率扭矩波動成正比例函數(shù)關(guān)系的熱損失量，進而提高了有效機械功和系統(tǒng)效率，減少了能量消耗。[0007]
圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2至圖4是各級減速平衡的扭矩曲線圖。圖中I-大維齒輪，2-電動機，3- 一級減速器，4- 二級平衡重，5-減速機殼體，6- 二級平衡重，7-支架，8-定滑輪，9-柔性繩，10-小齒輪，11-大齒輪，12-動滑輪，13- 一級平衡重，14-曲柄，15- 二級減速器軸，16- 二級減速器軸，17-小維齒輪，a_油井載荷扭矩，b_ —級平衡扭矩C-一級平衡后凈扭矩，d-二級平衡扭矩，e_ 二級平衡后凈扭矩，三級平衡扭矩，g-三級平衡后凈扭矩。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明由圖I所示，一種多級減速多級平衡抽油機，包括支架7、電動機2及與電動機2輸出軸相連的一級減速器3，所述的一級減速器3為針形擺線減速器，具有高傳動比的特點。減速器殼體5內(nèi)設(shè)有二級減速器軸15及三級減速器軸16，所述的一級減速器3輸出軸通過一對錐齒輪副帶動二級減速器軸15轉(zhuǎn)動，構(gòu)成了二級減速器，二級減速器軸15通過另一對直齒輪副帶動三級減速器軸16轉(zhuǎn)動，構(gòu)成了三級減速器，其中三級減速器的直齒輪傳動具有高扭矩的特點。所述的一級減速器3輸出軸與二級減速器軸15在一同水平面上且方向相互垂直，一級減速器3輸出軸上設(shè)有小錐齒輪17，二級減速器軸15上固定有大錐齒輪I及小齒輪10，所述的三級減速器軸16與一級減速器3輸出軸及二級減速器軸15在同一水平面內(nèi)，且三級減速器軸16上固定有大齒輪11，所述的小錐齒輪17與大錐齒輪I相嚙合，小齒輪10與大齒輪11相嚙合。其中小錐齒輪17與大錐齒輪I之間的齒數(shù)比為整數(shù)倍，小齒輪10與大齒輪11的齒數(shù)比也為整數(shù)倍，其數(shù)值可以是I :2、1 :3、1 :4等。所述的一級減速器3上連接有三級平衡重4，二級減速器軸15上連接有二級平衡重6，三級減速器軸16上通過曲柄14連接有一級平衡重13，其中一級平衡重13的重量大于二級平衡重6，二級平衡重6的重量大于三級平衡重4。所述的一級平衡重13上固定有動滑輪12，其中動滑輪12到三級減速器軸16中心的距離可以根據(jù)油井載荷調(diào)整，曲柄14上有不同的連接位置，動滑輪12可以分別連接到這些位置，以改變曲柄半徑。支架7上一端固定有定滑輪8、另一端固定有支座，柔性繩9的一端固定在支座上，另一端繞過動滑輪12、定滑輪8后連接井口。該抽油機工作時，電機2帶動一級減速器3轉(zhuǎn)動，一級減速器3輸出軸帶動三級平衡重4運動，形成三級平衡扭矩，調(diào)整減速器3輸出軸做功；一級減速器3輸出軸通過錐齒輪副帶動二級減速器軸15轉(zhuǎn)動，從而帶動二級平衡重6作旋轉(zhuǎn)運動，形成二級平衡扭矩，平衡扭矩波動；二級減速器軸15通過直齒輪副帶動三級減速器軸16運動，從而帶動一級平衡重13做旋轉(zhuǎn)運動，形成一級平衡扭矩，以平衡油井載荷；柔性繩9通過曲柄14上動滑輪12及井口定滑輪8與抽油桿柱、井下泵相連，把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為井下泵往復(fù)運動。圖2、圖3與圖4為油井載荷扭矩經(jīng)一級平衡、二級平衡及三級平衡后的各種扭矩波動曲線，下面對其詳細(xì)說明圖2中油井載荷扭矩a與一級平衡扭矩b疊加得到一級平 衡后凈扭矩C，可看出一級平衡后凈扭矩c存在扭矩負(fù)值，且波動幅度較大；圖3中一級平衡后凈扭矩c與二級平衡扭矩d疊加后得到二級平衡后凈扭矩e，看出二級平衡后凈扭矩e已消除負(fù)值，且波動幅度也較小；圖4中二級平衡后凈扭矩e與三級平衡扭矩f 疊加后得到三級平衡后凈扭矩g，可看出三級平衡后凈扭矩g的扭矩波動進一步減小，趨于平穩(wěn)，且曲柄旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)始終保持正值。其中，三 級平衡扭矩f周期為二級平衡扭矩d周期的整數(shù)倍，其倍數(shù)即為大錐齒輪I及小錐齒輪17的齒數(shù)比，二級平衡扭矩d周期為一級平衡扭矩b周期的整數(shù)倍，其倍數(shù)為大齒輪11與小齒輪10的齒數(shù)比。且由于一級平衡重13的重量大于二級平衡重6，二級平衡重6的重量大于三級平衡重4，這使得曲線幅度變小。終上所述，該抽油機采用多級減速，利用諧波疊加原理實現(xiàn)多級平衡，多級平衡軸平行交叉結(jié)合，調(diào)相位，實現(xiàn)了功率扭矩波動平穩(wěn)，從而降低了與功率扭矩波動成正比例函數(shù)關(guān)系的熱損失量，進而提高了有效機械功和系統(tǒng)效率，減少了能量消耗。并且該抽油機整體結(jié)構(gòu)緊湊，體積和重量小，鋼材消耗少，進一步減少了能量消耗。
權(quán)利要求1.一種多級減速多級平衡抽油機，包括電動機(2)及與電動機(2)輸出軸相連的一級減速器(3)，其特征在于所述的一級減速器(3)輸出軸通過錐齒輪副帶動二級減速器軸 (15)轉(zhuǎn)動，二級減速器軸(15)通過直齒輪副帶動三級減速器軸(16)轉(zhuǎn)動，其中一級減速器(3)輸出軸上連接有三級平衡重(4)，二級減速器軸(15)上連接有二級平衡重(6)，三級減速器軸(16)上通過曲柄(14)連接有一級平衡重(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多級減速多級平衡抽油機，其特征在于所述的一級減速器(3)輸出軸上設(shè)有小錐齒輪(17)，所述的二級減速器軸(15)上固定有大錐齒輪(I)及小齒輪(10)，所述的三級減速器軸(16)上固定有大齒輪(11 )，所述的小錐齒輪(17)與大錐齒輪 (I)相嚙合，所述的小齒輪(10)與大齒輪(11)相嚙合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多級減速多級平衡抽油機，其特征在于所述的減速器(3)為針形擺線減速器。
專利摘要本實用新型涉及一種多級減速多級平衡抽油機。主要解決游梁式抽油機能耗大、功率扭矩波動大的問題。其特征在于所述的一級減速器(3)輸出軸通過錐齒輪副帶動二級減速器軸(15)轉(zhuǎn)動，二級減速器軸(15)通過直齒輪副帶動三級減速器軸(16)轉(zhuǎn)動，其中一級減速器(3)輸出軸上連接有三級平衡重(4)，二級減速器軸(15)上連接有二級平衡重(6)，三級減速器軸(16)上通過曲柄(14)連接有一級平衡重(13)。該多級減速多級平衡抽油機通過多級減速與多諧波倍數(shù)疊加平衡相結(jié)合，配套柔性滑輪體系，減小交變載荷波動幅度，克服電機周期性瞬時做負(fù)功及減速器周期性短時存在負(fù)扭矩問題，使抽油機能耗低、扭矩波動小。
文檔編號F16H37/12GK202370491SQ20112054555
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者孫盛祥, 徐金超, 李舉輝, 李娟 , 梁宏寶, 韓修廷, 韓梅 申請人:中國石油大學(xué)(華東), 大慶大華宏業(yè)石油工程技術(shù)有限公司