CN104595255A - 游梁式抽油机液压辅助动力节能*** - Google Patents

游梁式抽油机液压辅助动力节能*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种游梁式抽油机液压辅助动力节能***，电机、定量液压泵-马达、超越离合器、角度传感器、皮带轮同轴连接；角度传感器与控制器连接，控制器与换向阀连接，换向阀与定量液压泵-马达连接，所述油箱、定量泵-马达、换向阀、蓄能器通过管路连接形成第一液压回路，蓄能器、换向阀、定量液压泵-马达、油箱通过管路连接形成第二液压回路。本发明通过与电机同轴连接的液压泵-马达，以及液压换向阀、蓄能器等组成的液压***，对抽油机上下冲程作用在电机上的等效负载进行二次平衡，降低电机峰值功率，减少电机负载波动，减少电能消耗并提高电能使用效率。

Description

游梁式抽油机液压辅助动力节能***
技术领域
本发明涉及油田采油设备技术领域，尤其涉及一种游梁式抽油机液压辅助动力节能***。
背景技术
目前抽油机的结构是电动机轴端安装高速皮带轮，高速皮带轮通过V形皮带与减速器输入轴(低速)皮带轮连接，减速器输出轴与曲柄连接，曲柄与连杆铰接，连杆与游梁尾端铰接，游梁中部与支架铰接，游梁头部的驴头与悬绳器连接，悬绳器连接着光杆，光杆连接抽油杆，进而带动井下抽油泵的上下往复运动。上述连接结构构成了典型的曲柄摇杆传动机构。其中曲柄上安装有可以调整力臂的配重块，统称为曲柄装置。另外还配有刹车装置用于停止抽油机运行。工作时，电动机通过皮带轮、减速器驱动曲柄进行连续回转运，通过连杆使游梁产生往复摆动运动，由驴头将游梁端的弧形摆动运动转化为光杆和抽油杆等的直线上下运动。
然而，由于抽油杆上下运动时带动油井抽油泵产生吸油和排空动作，在上下冲程时抽油杆上所受拉力大小明显改变，按照曲柄摇杆机构原理，引起电机所承受的转矩呈现明显的波动状态，甚至在一个周期内的部分时间里电机处于被拖动的状态。目前的游梁式抽油机为了减少电机转矩的波动，并尽可能减少电机处于被拖动状态的时间，需要调整曲柄上的配重块重量及力臂，但由于曲柄在做回转运动时，不可避免的导致配重转矩呈正弦周期性变化，该转矩与上下冲程造成的转矩波动无法完全一致，因此无法完全消除电机的转矩波动，由于这一问题是曲柄摇杆机构所具有的几何关系所造成的，因此游梁式抽油机本身不可能完全解决这一问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种能够对抽油泵等效到电机的负载进行二次平衡的游梁式抽油机液压辅助动力节能***。
一种游梁式抽油机液压辅助动力节能***，包括电机，电机与皮带轮连接驱动其转动，包括定量液压泵-马达、超越离合器、角度传感器、皮带轮、油箱、换向阀、蓄能器、控制器；所述电机、定量液压泵-马达、超越离合器、角度传感器、皮带轮同轴连接；所述角度传感器与控制器连接，控制器与换向阀连接，换向阀与定量液压泵-马达连接；所述油箱、定量泵-马达、换向阀、蓄能器通过管路连接形成第一液压回路，蓄能器、换向阀、定量液压泵-马达、油箱通过管路连接形成第二液压回路。
进一步地，如上所述的游梁式抽油机液压辅助动力节能***，包括用于检测蓄能器内压力大小的压力传感器，压力传感器与控制器连接。
进一步地，如上所述的游梁式抽油机液压辅助动力节能***，在油箱与蓄能器连接的管道上设置有溢流阀，通过溢流阀调整液压***的最高工作压力。
进一步地，如上所述的游梁式抽油机液压辅助动力节能***，所述电机为三相异步交流电动机，其功率与型号与所采用的游梁式抽油机匹配。
进一步地，如上所述的游梁式抽油机液压辅助动力节能***，所述定量液压泵-马达采用定排量、有两端轴或一端轴一端孔的定量式液压泵-马达。
进一步地，如上所述的游梁式抽油机液压辅助动力节能***，所述超越离合器采用滚珠式超越离合器或棘轮式超越离合器。
有益效果：
本发明提供的游梁式抽油机液压辅助动力节能***，通过与电机同轴连接的液压泵-马达，以及液压换向阀、蓄能器等组成的液压***，对抽油机上下冲程作用在电机上的等效负载进行二次平衡，降低电机峰值功率，减少电机负载波动，减少电能消耗并提高电能使用效率。
附图说明
图1为本发明游梁式抽油机液压辅助动力节能***结构示意图；
图2为本发明游梁式抽油机液压辅助动力节能***在抽油机上的安装位置图；
图3为本发明游梁式抽油机液压辅助动力节能***机械结构图；
附图说明：
1.电机，2.定量液压泵-马达3.超越离合器，4.角度传感器，5.皮带轮，6.油箱，7.换向阀，8.溢流阀，9.蓄能器，10.压力传感器，11.控制器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图3，本发明提供的游梁式抽油机液压辅助动力节能***，包括电机1，定量液压泵-马达2、超越离合器3、角度传感器4、皮带轮5、油箱6、换向阀7、蓄能器9、控制器11；所述电机1、定量液压泵-马达2、超越离合器3、角度传感器4、皮带轮5同轴连接，所述角度传感器4与控制器11连接，控制器11与换向阀7连接，换向阀7与定量液压泵-马达2连接；所述油箱6、定量泵-马达2、换向阀7、蓄能器9通过管路连接形成第一液压回路，蓄能器9、换向阀7、定量液压泵-马达2、油箱6通过管路连接形成第二液压回路，所述第一液压回路的结构具体为:蓄能器9与换向阀7通过管路连接，换向阀7与定量液压泵-马达2的入口通过管路连接，定量液压泵-马达2的出口与换向阀7通过管路连接，换向阀7与油箱6通过管路连接。
本发明所述定量液压泵-马达2具有双重的功能，也即其工作状态可以进行切换，具体地，所述定量液压泵-马达2可以单独作为液压泵使用，也可以单独作为马达使用，当定量液压泵-马达2通过换向阀7将其切换为液压泵使用时，油箱6、蓄能器9通过管路连接形成第二液压回路，定量液压泵-马达2用于将油箱6内液体泵送至蓄能器9；当定量液压泵-马达2通过换向阀7将其切换为马达使用时，油箱6、定量液压泵-马达2、换向阀7、蓄能器9形成第一液压回路，蓄能器9内的液压油通过定量液压泵-马达2回流到油箱6里，蓄能器9内的液压油驱动定量液压泵-马达2，使液压泵-马达2与电机1共同驱动皮带轮5转动，此时，定量液压泵-马达2为电机1的一个辅助动力。
工作原理：由于所述角度传感器4与电机1、皮带轮5同轴连接，因此，通过角度传感器4就可以获取抽油机曲柄轴转角信号，通过获取抽油机曲柄轴转角信号控制器11就可以控制换向阀7换向，通过换向阀7换向就可以使定量液压泵-马达2工作在不同的工作状态，控制器11通过角度传感器4计算抽油机曲柄轴转角信号，当该转角信号为抽油机处于下冲程的时候，控制器11给换向阀7一个信号，使换向阀7将定量液压泵-马达2调节在液压泵的状态；当该转角信号为抽油机处于上冲程的时候，控制器11给换向阀7一个信号，使换向阀7调节定量液压泵-马达2工作在马达状态。
本发明所述控制器11通过角度传感器4获取抽油机曲柄轴转角信号，通过抽油机曲柄轴转角信号来判断定量液压泵-马达2的工作状态，通过定量液压泵-马达2的工作状态对游梁式抽油机电机进行负载平衡。
进一步地，如上所述的游梁式抽油机液压辅助动力节能***，包括用于检测蓄能器内压力大小的压力传感器10，压力传感器与控制器连接。
由于即使控制器11获取的信号表明需要定量液压泵-马达2工作在液压马达状态，也需要首先确认蓄能器9内的压力是否足够让其工作在液压马达状态，只有当蓄能器9的压力足够时，控制器11才会给换向阀7一个信号，使换向阀7调节定量液压泵-马达2工作在液压马达状态。
本发明通过设置压力传感器10使得液压***能够合理的控制辅助动力，适时的释放能量提供平衡转矩,如果没有压力传感器10，则整个设备会出现的状况是：会导致换向阀错误切换液压泵-马达的工作状态，反而造成负载平衡的恶化。
进一步地，如上所述的游梁式抽油机液压辅助动力节能***，包括溢流阀8，所述溢流阀8设置在所述闭合回路的管道上。
由于形成的闭合回路压力过大时，会导致液压***密封损坏，造成液压油泄漏，污染环境，并使液压***无法正常工作；若密封未损坏，将导致压力升高至液压回路中管壁所能承受的极限，造成管壁***，有溅射危险。因此，本发明溢流阀7起到安全阀作用，设定压力根据蓄能器9的最高工作压力而定，一般设定为300-350bar。针对不同规格型号的抽油机，蓄能器9的容积可根据实际情况调整，通常选择在10L-40L之间变化。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种游梁式抽油机液压辅助动力节能***，包括电机(1)，电机(1)与皮带轮(4)连接驱动其转动，其特征在于，包括定量液压泵-马达(2)、超越离合器(3)、角度传感器(4)、皮带轮(5)、油箱(6)、换向阀(7)、蓄能器(9)、控制器(11)；所述电机(1)、定量液压泵-马达(2)、超越离合器(3)、角度传感器(4)、皮带轮(5)同轴连接；所述角度传感器(4)与控制器(11)连接，控制器(11)与换向阀(7)连接，换向阀(7)与定量液压泵-马达(2)连接；所述油箱(6)、定量泵-马达(2)、换向阀(7)、蓄能器(9)通过管路连接形成第一液压回路，蓄能器(9)、换向阀(7)、定量液压泵-马达(2)、油箱(6)通过管路连接形成第二液压回路。
2.根据权利要求1所述的游梁式抽油机液压辅助动力节能***，其特征在于，包括用于检测蓄能器(9)内压力大小的压力传感器(10)，压力传感器(10)与控制器(11)连接。
3.根据权利要求1所述的游梁式抽油机液压辅助动力节能***，其特征在于，在油箱(6)与蓄能器(9)连接的管道上设置有溢流阀(8)，通过溢流阀(8)调整液压***的最高工作压力。
4.根据权利要求1所述的游梁式抽油机液压辅助动力节能***，其特征在于，所述电机(1)为三相异步交流电动机，其功率与型号与所采用的游梁式抽油机匹配。
5.根据权利要求1所述的游梁式抽油机液压辅助动力节能***，其特征在于，所述定量液压泵-马达(2)采用定排量、有两端轴或一端轴一端孔的定量式液压泵-马达。
6.根据权利要求1所述的游梁式抽油机液压辅助动力节能***，其特征在于，所述超越离合器(3)采用滚珠式超越离合器或棘轮式超越离合器。
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