專利名稱：游梁抽油機拖動裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及油田用游梁抽油機，特別涉及一種能隔離脈動負載轉矩的 抽油機拖動裝置。
技術背景目前各國的油田基本上都是釆用傳統(tǒng)構造的游梁式抽油機，從地下抽取石油。由于這種抽油機的結構簡單，具有價格低廉、使用壽命長和維修費用低等 優(yōu)點，加上在幾十年的長期使用過程中，也積累了豐富的使用經(jīng)驗，所以，盡 管它也存在著傳動效率低的缺點，但始終沒有被后來研制出的各種新型抽油機 所取代。抽油機是重載起動并長期輕載運行的設備，可是游梁抽油機配套的電動機，基本都是從Y系列改型的6極或8極籠型異步電動機，為使抽油機起動，只能 按起動負載轉矩匹配電動機的功率大小，而起動后的平均負載率只有25%左右， 形成了一種"大馬拉小車"的低效率傳動運行工況。抽油機的機械傳動系統(tǒng)是通過皮帶輪、齒輪減速箱、曲柄軸和四連桿等機 構，將電動機的高速旋轉運動，轉換成"懸點"(懸繩器)按正弦規(guī)律變化的低 速上下直線往復運動，再通過裝在曲柄軸上的平衡重的重力平衡作用，形成了 曲柄軸上的靜扭矩每轉一周有兩個按正弦規(guī)律變化的最大值和兩個零值的脈動 負載扭矩，致使拖動抽油機的電動機運行在周期性劇烈脈動負載轉矩下，再加 上四連桿傳動機構形成的不斷變化的傳動角，又使脈動負載的峰值從90度前移 到70度角和產(chǎn)生負轉矩形成倒拉電動機等不良現(xiàn)象。致使抽油機的負載特性進 一步惡化，還有地下的抽油泵柱塞及上千米的長拉桿產(chǎn)生的慣性負載和彈性負 載也交織在一起，只靠調(diào)節(jié)平衡配重已無法實現(xiàn)抽油機的完全平衡運行，從而 使電動機的力能指標大幅度下降，幾十千瓦的Y系列電動機在拖動正常額定負 載時有92%以上的效率，但用于拖動抽油機時其平均效率下降到60%左右，使功 率因數(shù)下降到0.4左右。長期以來，各國的釆油企業(yè)及科研部門一直在努力解 決抽油機傳動效率低這個問題。原石油部在1982年給大慶油田管理局和石油大 學下達了解決這一問題的任務，20多年來國家投入了大量經(jīng)費，先后有幾十批 攻關人員，在專家和教授的領導下一直在攻關。在2005年全國有30多個開發(fā) 單位在大慶油田第九釆油廠的標準井的檢測情況來看，還沒一家過關的。2006 年10月份有全國各地的電機廠、有關的大學、新技術開發(fā)公司等，共50多個單位到大慶的標準井去檢測新開發(fā)出來的各種抽油機專用節(jié)能拖動裝置和節(jié)能 控制配電箱。上述的事實足以說明，克服游梁抽油機傳動效率過低，使電費在 原油成本中占的比例過大這個老大難問題，是多么的不容易。 發(fā)明內(nèi)容為了克服游梁抽油機周期脈動負載給電動機造成拖動效率過低問題，本實 用新型提供一種抽油機的新型拖動裝置，該拖動裝置能有效地隔離周期脈動轉 矩和提高運行效率。 .本實用新型解決游梁抽油機傳動效率過低問題所釆用的技術方案是交流 電動機外殼、定子鐵心、三相繞組、鼠籠轉子、轉子軸、前后軸承和前后端蓋 裝成整機。其特征在于鼠籠轉子繞組的兩個鑄鋁端環(huán)的圓周上，有多個徑向 通風冷卻的孔，能使轉子的轉矩特性適當變軟的同時而轉子不過熱。在轉子軸 前軸伸安裝槽帶輪的位置，有用能自行楔緊的斜楔健，固定在轉子軸前軸伸上 的鑄鐵飛輪，把飛輪設置在電動機前軸伸上能有效隔離周期脈動負載轉矩及防 止倒拉現(xiàn)象。 '電動機軸的轉速比抽油機曲柄軸的轉速高百倍，把慣性飛輪直接設置在電 動機前軸伸上，是一種構造簡單，而且飛輪的運動線速度大，能充分發(fā)揮飛輪 平滑周期脈動轉矩的作用。 一般抽油機運行在每分鐘9個沖次時，其脈動平均 周期是3. 3秒鐘，當?shù)叵鲁橛捅玫闹_到下沖程的最低極限時，由于一千多 米長的傳動拉桿的回彈現(xiàn)象，此時仍使電動機處于被倒拉狀態(tài)，這時曲柄軸接 近或處于抽油機的最高點位置，曲柄軸從最高點向下轉70度角度，只有1.3秒 鐘其靜扭矩已達到峰值，這樣劇烈變化的周期脈動負載，釆用高速慣性飛輪隔 離其脈動轉矩，實踐證明有較好的效果。在鑄鋁端環(huán)上打孔，不但能有效增大轉子的轉差率S，使其S處于6y。至8W 時，轉子連續(xù)運行不過熱，這時，由于多個徑向通風孔形成了鼓風輪效應，加 上孔的周圍正是產(chǎn)熱點，可使冷卻空氣直接冷卻發(fā)熱面，比在轉子中心發(fā)熱再 經(jīng)過傳熱材料的熱阻后同冷卻空氣交換效果顯著。其從屬特征是1. 鑄鐵飛輪的直徑是機座高度(H)的2.1倍到2. 3倍。飛輪的外徑寬度為 每千瓦標稱輸出功率6至8亳米。2. 鑄鐵飛輪的安裝孔與轉子軸前軸伸之間，有能用螺絲自行楔緊的斜楔鍵 (15)。傳統(tǒng)的固定重載傳動機構的軸與孔都是用錐形軸、孔專用平鍵，以及旋緊的大螺帽和防退件等結構，不僅使結合零件的形狀復雜、工序多、加工精度 要求也高，而且在裝拆這種機構時，要用笨重的工具進行。用能自行楔緊的斜楔鍵時，可以大幅度降低制造成本，用形狀簡單和低加工精度的直軸、孔就能 達到使用要求，而且連接得更加牢固，其可靠性也更高。3.鑄鐵飛輪的外側面有安裝槽帶輪的法蘭盤和止口。本實用新型的有益效果是1. 用飛輪隔離周期性劇烈脈動轉矩的效果是眾所周知的。但是，現(xiàn)有技術 中用飛輪隔離各種沖擊轉矩或脈動轉矩時，都是在電動機的外部傳動系統(tǒng)中， 設置支承飛輪和加速飛輪的各種機械機構來實現(xiàn)的，其零部件較多，造價及維 修費用也高，在現(xiàn)使用的抽油機上，也不允許再增設上述附加機構。通常人們 對電動機轉子轉動慣量的要求是越小越好的固定理念，也影響著去在電動機軸 上直接裝飛輪。抽油機上的電動機，前軸承主要承受連組三角帶向上而且較大 的拉力，飛輪的重量是向下壓，能有效平衡(減輕)三角帶向上拉軸承的力， 不但能減輕軸承的摩擦力，也延長軸承的使用壽命。把飛輪直接固定在電動機 轉子軸上，僅僅在電動機上增加了一個零件，其造價最低，可靠性最高，且沒 有各種支承飛輪的軸承和其它傳動機構的摩擦阻力所造成的能耗。2. 自行楔緊的專用斜楔鍵是靠兩個高強度螺絲旋進軸端面頂尖孔旁邊的螺孔中，使斜楔鍵被壓緊在孔和軸的鍵槽中，同時牢固地使孔、鍵和軸楔在一起， 在軸向，鍵是被螺絲緊壓在軸端面上的。比現(xiàn)有技術中用錐形軸、孔、平鍵、 墊片、大螺帽和防止螺帽轉動的零件固定飛輪或皮帶輪要簡捷可靠得多，其制 造零件的費用顯著降低，而又不必用笨重的專用拆卸工具。3. 用法蘭盤形式把槽帶輪固定在飛輪的外側面，使更換槽帶輪方便、快捷,也不容易損壞零件。


以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。 圖l是抽油機拖動裝置實施例縱剖面構造圖。圖2是自行楔緊的斜楔鍵外型圖。 圖3是圖2的A向視圖。圖中l(wèi).轉子軸，2.冷卻風扇，3.后端蓋，4.風罩，5.軸承油蓋，6.鑄鋁端 環(huán)上的通風孔，7.定子鐵心，8.電機外殼，9.鼠籠轉子，IO.接線盒，11.三相 繞組，12.前端蓋，13.鑄鐵飛輪，14.槽帶輪，15.斜楔鍵，16.壓緊斜楔鍵的螺 絲，17.底座橫梁，18.壓緊螺絲過孔，19.拆卸斜楔鍵的螺紋孔。
具體實施方式
在圖l所示實施例中，三相繞組(11)嵌在定子鐵心(7)的槽內(nèi)，經(jīng)絕緣處理后把定子組合件壓入電機外殼(8)內(nèi)孔圖l中的軸向位置，把壓鑄有鑄鉬 端環(huán)的鼠籠轉子(9),壓裝到轉子軸(1)軸向定位的軸肩位置后，進行精加工 轉子外圓和在兩個鑄鋁端環(huán)的圓周，按尺寸要求徑向打通風孔(6)，使電動機的轉差率s調(diào)整到6y。到8y。，使其與鑄鐵飛輪的轉動慣量相匹配，飛輪的轉動慣量較大時，其轉差率s可選得小些。轉子精加工、并帶飛輪進行動平衡好以后， 裝入定子內(nèi)側。軸承油蓋(5)、后端蓋(3)、前端蓋(12)以及前、后滾珠軸 承、前后外油蓋、油蓋螺釘、冷卻風扇(2)、風罩(4)與接線盒(10)順序總 體裝配后，再把鑄鐵飛輪(13)用能自行楔緊的斜楔鍵(15)和兩個壓緊螺絲 (16),固定在轉子軸(1)的前軸伸上。槽帶輪(14)是按照抽油機的具體運行工況和電動機的極數(shù)配套的，在需 要調(diào)井改變抽油機的沖次時，就得更換槽帶輪，需要更換軸承時也得從軸上拆 下槽帶輪。抽油機是常年連續(xù)在露天并且無人值守運行的一種重型機械設備， 現(xiàn)有設備和技術中，安裝或拆下槽帶輪都很費事(尤其是拆下槽帶輪)，常有把 帶輪拆壞的情況，甚至出現(xiàn)過鋸斷電機軸再拆除軸頭的情況。改用幾個小螺絲 把帶輪上的法蘭盤裝緊就很容易，更不會把帶輪敲壞，而且安裝的精度高。在 更換軸承時，只需松開兩個壓緊斜楔鍵的螺絲(16),再把其中一個螺絲旋進拆 卸斜楔鍵的螺孔(19)中，使螺絲端頭頂在軸(1)的端面上就可使斜楔鍵退出， 不需要笨重的拆卸工具。
權利要求1、一種抽油機拖動裝置，由交流電機外殼、定子鐵心、三相繞組、鼠籠轉子、轉子軸、前后軸承和前后端蓋組成，其特征在于鼠籠轉子繞組的兩個鑄鋁端環(huán)圓周上有多個經(jīng)向通風冷卻的孔，在轉子軸前軸伸安裝槽帶輪的位置，固定有能隔離周期脈動轉矩負載及防止倒位現(xiàn)象的鑄鐵飛輪。
2、 根據(jù)權利要求l所述的抽油機拖動裝置，其特征在于鑄鐵飛輪的直徑 是機座高度H的2.1到2.3倍；飛輪的外徑寬度，每KW標稱輸出功率為6 至8毫米。
3、 根據(jù)權利要求l所示的抽油機拖動裝置，其特征在于鑄鐵飛輪的安裝 孔與轉子軸前軸伸之間，有能自行楔緊的專用斜楔鍵。
4、 根據(jù)權利要求l所述的抽油機拖動裝置，其特征在于鑄鐵飛輪的外側 面，有安裝槽帶輪的法蘭盤和止口。
專利摘要本實用新型提供一種能隔離脈動負載轉矩的抽油機拖動裝置。它是在鑄鐵機殼中，定子鐵心、三相交流繞組、鑄鋁籠型轉子、轉子軸及前后端蓋進行組裝；在籠型轉子兩端的鑄鋁端環(huán)圓周上，有多個徑向通風冷卻的孔，使轉子的轉矩特性適當變軟而轉子不過熱。在轉子軸前軸伸有，用自行楔緊的斜楔鍵固定在軸端的鑄鐵慣性飛輪。游梁抽油機周期性的劇烈脈動負載，在通過轉動慣量較大的飛輪時，飛輪能將周期性的脈動轉矩“削峰填谷”，起到隔離脈動使其平滑的作用，同時又能防止抽油機倒拉電動機的耗能現(xiàn)象，可大幅度提高拖動裝置的運行效率。
文檔編號H02K3/24GK201122869SQ20072017592
公開日2008年9月24日 申請日期2007年9月13日 優(yōu)先權日2007年9月13日
發(fā)明者江允良 申請人:江允良