CN103410479A - 一种抽油机双驱机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种抽油机双驱机构，包括对称设于主轴两端的主驱动组和从驱动组；主驱动组包括依次传动连接的主同步电机、减速机及联轴器，从驱动组包括依次传动连接的从同步电机、减速机及联轴器，主驱动组和从驱动组的二联轴器分别联接在对应的减速机的输出轴和主轴的一端部上，该主轴上套设有曳引轮；还包括同步控制***，用于控制主同步电机和从同步电机保持同步运作。负载由两组驱动组同步驱动，大大提高了机台的作业能力；曳引轮的受力平衡度极好，极好避免了产生跷动力矩问题，确保了整体机台平稳运行；具有同步电机发热量小，功率因数高，转动力矩分配平衡，无功损耗减少，节能效果明显，成本低，安装简便，安全系数高等优点。

Description

一种抽油机双驱机构

技术领域

本发明涉及抽油机驱动技术领域，具体是指一种抽油机双驱机构。

背景技术

抽油机是开采石油的一种机器设备，传统的一种抽油机为游梁式抽油机，其最大悬电载荷不高，可拉动负载有限，只能适用于低深度的油井抽油。针对传统游梁式抽油机的缺陷，我们研究开发了一种轮式伺服抽油机，该抽油机的驱动机构为单驱机构，即驱动曳引轮转动的是由单组电机、减速机及联轴器构成的机构来传动驱动。所述单驱机构抽油机的最大悬点载荷可达400Nm，可拉动40t的负载,适用于6000m深度的油井抽油，这些参数是传统游梁式抽油机远远达不到的。

由于采油的广度和深度的发展，有些油田的采油深度可达到12000m以上。油质的粘度、含沙、含水量等变化,也给抽油设备出了不少难题。改进提高抽油设备的工作能力,不断满足采油发展的需要,是石油机械制造业应尽的不懈努力。所述单驱机构在实践应用中存在以下一些问题：

一、由于电机和配套机械设备的极限，单机功率的选择存在一定的局限性，功率扩展范围有限，限制了机台的作业能力；而且大功率电机和配套设备也存在价格昂贵问题；

二、单驱机构为单边驱动，曳引轮的受力平衡度较差，会产生跷动力矩，最终会影响整体机台平稳运行；

三、由于大功率的单机运转，相应的连接轴和机械配套部件设备也需相对要加粗加大；而且所述这些设备有些还会受极限功率的限制，单驱机构也无法满足所需功率要求。

有鉴于此，本发明人针对现有抽油机单驱机构存在的问题进行了深入研究，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抽油机双驱机构，克服现有单驱机构存在的设备笨重、功率受限、机台不稳定等缺点。

了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种抽油机双驱机构，包括对称设于主轴两端的主驱动组和从驱动组；所述主驱动组包括依次传动连接的主同步电机、减速机及联轴器，所述从驱动组包括依次传动连接的从同步电机、减速机及联轴器，所述主驱动组和从驱动组的二所述联轴器分别联接在对应的所述减速机的输出轴和所述主轴的一端部上，该主轴上套设有曳引轮；还包括同步控制***，该同步控制***用于控制所述主同步电机和从同步电机保持同步运作。

所述同步控制***包括上位机、主控制器、从控制器、主编码器及从编码器；所述主同步电机、主控制器及主编码器依次电连接构成一主闭合控制回路，所述从同步电机、从控制器及从编码器依次电连接构成一从闭合控制回路；所述主控制器和从控制器的控制端分别与所述上位机的控制端相电连接，所述主控制器的控制输出端电连接从控制器的控制输入端。

所述主同步电机和从同步电机为均为永磁同步电机，所述减速机为行星减速机，所述联轴器为蛇形联轴器。

采用上述方案后，本发明相对于现有技术的有益效果在于：由主、从两组驱动组共同驱动曳引轮，由同步控制***来确保两组驱动组保持同步运作。相比传统单驱机构，本案二拖一的双驱机构具有以下几点优势：

一、负载由两组驱动组同步驱动，在相同负载值情况下，两组驱动组的同步电机的功率对应减半，反过来相当于扩展了同步电机及其他机台设备的功率选择范围，大大提高了机台的作业能力，起到功倍的效应；

二、两组驱动组于主轴两侧对称设置并且同步运作，则曳引轮的受力平衡度极好，极好避免了产生跷动力矩问题，确保了整体机台平稳运行；

三、由同步控制***控制，控制两组驱动组的同步电机各自时时只承担1/2负载，同步电机发热量小，功率因数高，转动力矩分配平衡，无功损耗减少，节能效果也明显；

四、本案双机驱动代替传统单机驱动，实现大功率设备分解，减负很多粗、笨、重的配套设施，克服高负荷情况下由于受各设备极限功率限制而无法满足运载需求问题，而且还带来成本低、安装简便，安全系数高等优点。

附图说明

图1是本案双驱机构的主视图；

图2是本案双驱机构应用中的示意图；

图3是本案同步控制***的电路原理图。

标号说明

主驱动组            1            主同步电机           11

减速机              12           联轴器               13

从驱动组            2            从同步电机           21

减速机              22           联轴器               23

曳引轮              3            同步控制***         4

上位机              41           主控制器             42

主编码器            43           从控制器             44

从编码器            45           曲柄带               5

配重平衡块          6            抽油泵               7

主轴                8

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本案作进一步详细的说明。

本案涉及一种抽油机双驱机构，如图1所示，主要包括对称设于主轴两端的主驱动组1和从驱动组2。主驱动组1包括依次传动连接的主同步电机11、减速机12及联轴器13。从驱动组2包括依次传动连接的从同步电机21、减速机22及联轴器23。主驱动组1的联轴器13联接在减速机12的输出轴和主轴8的一端部上，从驱动组2的联轴器23联接在减速机22的输出轴和主轴8的一端部上，该主轴8上套设有曳引轮3。优选的，主同步电机11和从同步电机21均为永磁同步电机，减速机12、22均为行星减速机，联轴器13、23均为蛇形联轴器。

所述主驱动组1和从驱动组2同步运转工作，即由主同步电机11、从同步电机12同步驱动，经各自减速机12、22减速后，共同同步带动主轴8旋转，最终共同带动曳引轮3对应旋转。如图2所示，曳引轮3上绕设有曲柄带5，曲柄带5的两端分别挂设有配置平衡块6和抽油泵7，随着曳引轮3的正反交替旋转，带动抽油泵7上下反复运行，而抽油泵7和配置平衡块6之间形成天平式平衡，形成一不断交换储存和释放势能的过程。

所述主驱动组1和从驱动组2构成双机驱动，要确保双机运转同步，在较大功率电机运行状态下，倘若两组驱动组的同步电机的转矩、转速不能同步，是无法达到双驱目的。由此本案双驱机构还包括同步控制***4，用于控制主同步电机11和从同步电机21保持同步运作。

本案给出同步控制***4一较佳实施例，如图3所示，包括上位机41、主控制器42、主编码器43、从控制器44及从编码器45。所述主同步电机11、主控制器42及主编码器43依次电连接构成一主闭合控制回路，即主控制器42的控制端与主同步电机11相电连接，编码器43的输入端、输出端分别电连接在主同步电机11上及主控制器42的输入端上。由主控器42控制主同步电机11运转，主编码器43跟踪采集主同步电机11的工作参数，并将采集的工作参数反馈给主控制器42。同理，所述从同步电机21、从控制器44及从编码器45依次电连接构成一从闭合控制回路，该从闭合控制回路与上述主闭合控制回路工作原理相类似，这里不再详细累述。

所述主控制器42和从控制器44的控制端分别与上位机41的控制端相电连接，主控制器42的控制输出端电连接从控制器44的控制输入端。上位机41具体为PLC可编程控制器，为整个同步控制***的总控制单元。由上位机41对主控制器42执行转速控制，上位机41对从控制器44的通讯为读取当前从控制器44的速度、频率、转矩、功率、报警信息等参数。由主控制器42发出转矩指令给从控制器44，从控制器44根据该指令调整从同步电机21的工作频率，让主、从电机各自分担运行负载。所述主控制器42和从控制器44较佳地为多功能变频器（SINUS PENTA）。

本案双驱机构由两组驱动组（主驱动组1和从驱动组2）共同驱动曳引轮3，由同步控制***4来确保两组驱动组同步运作。工作中，当负载发生变化，主驱动组1和从驱动组2能够及时跟踪各自所承担的负载的变化，为负载在从主驱动组间重新分配提供条件。具体的，主驱动组1的主同步电机11以速度为准，设定运行转速，从驱动组2的从同步电机21以转矩为主，通过通信方式从控制器44接收主控制器42传来的转矩指令以进行相应调整。当负载增大或减小时，主驱动组1输送给从驱动组2的转矩也相应地增大或减小，在转矩PID的作用下，调节从驱动组2的从同步电机21输出转矩、转速与主驱动组1的主同步电机11相同，从而使主同步电机11和从同步电机21各承担一半负载，负载总功率平分，达到主同步电机11和从同步电机21同步。

抽油机工作时，每次抽油均有一个上升、下降的过程，我们将每个上升或者下降过程粗分为下部、中部、上部三段，这三段的负载均不相同，所述主驱动组1及主控制闭合回路均能按照负载的变化，调整从驱动组2的输出转矩，做到负载大处大力，负载小出小力，减少无用功，也起到节能作用。

综上，本案抽油机双驱机构是在单驱机构基础上进行创新式改进，大大扩展了抽油机的工作效力，实现一加一等于二的功效，具体本案双驱模式比单驱模式的各项参数，比如悬电载荷、油井深度、拉动负载等，相应地提高了一倍。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本发明权利要求的范围。

Claims (3)

1.一种抽油机双驱机构，其特征在于：包括对称设于主轴两端的主驱动组和从驱动组；所述主驱动组包括依次传动连接的主同步电机、减速机及联轴器，所述从驱动组包括依次传动连接的从同步电机、减速机及联轴器，所述主驱动组和从驱动组的二所述联轴器分别联接在对应的所述减速机的输出轴和所述主轴的一端部上，该主轴上套设有曳引轮；还包括同步控制***，该同步控制***用于控制所述主同步电机和从同步电机保持同步运作。

2.如权利要求1所述的一种抽油机双驱机构，其特征在于：所述同步控制***包括上位机、主控制器、从控制器、主编码器及从编码器；所述主同步电机、主控制器及主编码器依次电连接构成一主闭合控制回路，所述从同步电机、从控制器及从编码器依次电连接构成一从闭合控制回路；所述主控制器和从控制器的控制端分别与所述上位机的控制端相电连接，所述主控制器的控制输出端电连接从控制器的控制输入端。

3.如权利要求2所述的一种抽油机双驱机构，其特征在于：所述主同步电机和从同步电机为均为永磁同步电机，所述减速机为行星减速机，所述联轴器为蛇形联轴器。

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