CN107420072A - 一种基于静液传动技术的双马达驱动液压抽油机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于静液传动技术的双马达驱动液压抽油机，该抽油机由机械部分和液压驱动部分组成，其机械结构采用了对称平衡布置，即两个抽油机的抽油杆或者单抽油杆与平衡配重经过钢丝绳连接后对称布置在驱动滚筒的两侧，且两侧的钢丝绳在驱动滚筒上绕向相反，因此当滚筒一侧的抽油杆上升时，则另一侧的抽油杆或配重同步下降；液压驱动部分采用了液压静液传动二次调节技术，并采用两台二次元件液压马达/泵混合驱动滚筒，在匀速低功率运行阶段仅由一台二次元件提供动力，提高了***的运行效率，而且***安装功率小，无节流和溢流损失，节能效果显著。
Description
技术领域
本发明是一种利用液压静液传动技术并采用双马达驱动的液压抽油机，其应用于石油开采工程技术领域。
背景技术
目前，传统的游梁式抽油机存在机械结构庞大复杂、制造成本高且工作效率低（国内的此类抽油机效率一般为12-23%，国外也仅为30%左右）等缺点，尤其在油田开采的后期及稠油开采中，很难适应生产的需要；而液压抽油机由于具有效率高、易回收能量、质量体积紧凑、长冲程及冲程次数可调节等优点正成为科研人员和生产厂商研发的热点，随着能源危机的加剧和节能产品的日益受到青睐使其得到快速发展。在目前的研究和相关产品中，液压抽油机节能的方法主要是先通过液压蓄能器回收抽油杆下落时的重力势能，并在抽油杆上升时通过蓄能器释放能量辅助抽油来实现，此方法的缺点是能量经过多次转换尤其是考虑部件效率时使得能量回收再利用的效果下降，而且一般***都增加了相应的能量转换元件，从而增加了***的结构复杂性和制造成本。另外一种被采用的方法是设置配重与抽油杆的重量平衡，从而达到降低***安装功率实现节能的目的，但该方法使得抽油机在克服惯性力完成加速进入匀速阶段后所需的功率大幅减小，此时通过调节减小液压驱动元件的斜盘角度使其输出功率也相应减小，使得液压驱动元件在远低于额定功率的工况下运行并造成效率较低。为克服上述缺点，本发明提出了一种基于静液传动技术的双马达驱动液压抽油机。
发明内容
为了解决现有抽油机存在的问题，本发明从结构和***驱动两方面进行改进，首先采用了平衡的机械结构设计，即采用一套液压静液传动***驱动两台相互平衡的液压抽油机交替工作，或者在不适宜安装双油井的采油区也可以采用单台液压抽油机加配重平衡的结构设计，其次为克服平衡液压抽油机进入匀速阶段的低效率运行问题，驱动元件采用了两台液压马达/泵，使得***在加速阶段由工作在马达工况的两台液压马达/泵共同驱动抽油机抽油，通过调节液压马达/泵的斜盘角度来调节输出扭矩以便实时适应负载需求，而进入匀速阶段低功率负载需求工况下，仅由其中一台液压马达/泵提供动力源并在高效率下运行，从而实现节能高效的目的。
本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是：在机械结构上，该静液调节双马达驱动液压抽油机的抽油杆1和抽油杆2或者是由配重代替，在被钢丝绳拉起后经过两个天车轮后，钢丝绳按照相反绕向缠绕在驱动滚筒上，并滚筒两侧达到平衡，从而在抽油杆1上升抽油时，抽油杆2或者配重同步下降，抽油杆下降的势能直接转化为配重的位能并在下次抽油时利用，双抽油井配置时可连续抽油，而其中一个抽油杆设置为配重时，在抽油杆返回时不抽油；在***驱动上，该液压抽油机采用了液压静液传动技术，即电机带动双向液压泵输出高压油到恒压网络，恒压网络中的高压油再驱动安装在滚筒两侧的二次元件液压马达/泵旋转，从而带动滚筒正反转，缠绕在滚筒上的钢丝绳带动抽油杆上升和下降，二次元件马达/泵可通过改变斜盘倾角来改变排量来适应负载的变化，***由于无节流和溢流损失，从而整体的节能效率比较明显。
本发明专利的优势与节能效果：
与游梁式抽油机相比，本发明专利结构紧凑，重量轻，能够有效回收能量；与目前安装的液压抽油机相比，本发明有双井连续抽油的潜力，整体安装功率较小，进入运行时间较长的匀速阶段时，***消耗功率较低，通过调节其中一台二次元件马达/泵的斜盘倾角为零，***仅由另外一台马达/泵提供动力，能实现高效率运行，在减速阶段还能回收制动能量，因此***整体节能效果较好。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明***结构示意图。
图2为本发明基于静液调节技术的双马达驱动原理图；
图1中 1. 液压站 2. 驱动滚筒 3. 机架 4. 抽油杆1 5. 钢丝绳 6. 天车轮 7. 抽油杆2 8. 液压马达/泵 9. 液压管路。
具体实施方式
【实施例1】
如图1所示，该基于静液传动技术的双马达驱动液压抽油机机械结构单元主要由液压站1、驱动滚筒2、机架3、抽油杆4、、钢丝绳5、天车轮6、液压马达/泵8、液压管路9等组成，两个抽油机布置在机架3的两侧，与两个抽油杆4连接后的钢丝绳5经过天车轮6后缠绕在驱动滚筒两侧，并在滚筒上按相反方向缠绕，从而使得当滚筒一侧的抽油杆上升抽油时，另一侧的抽油杆同步下降，形成双井交替作业抽油而达到连续性抽油。此外，对于不适宜在较近的距离安装两台油井的采油区，可把驱动滚筒一侧的抽油杆改为平衡配重，工作过程不发生改变，只是由双井连续抽油变为单井抽油。所述的液压站包括电机、变量泵、方向阀、溢流阀、单向阀、蓄能器和油箱，双向变量泵和两个二次元件之间组成恒压网络，液压泵输出的高压油流入二次元件，并经过减速器减速后驱动滚筒旋转，恒压网络之间的溢流阀的作用是为当压力过高时，高压油通过溢流阀进入油箱，恒压网络之间的单向阀用于隔断高压油与油箱，同时油箱中的油可通过单向阀向低压油回路中补油。
【实施例2】
如图2所示，为液压静液传动双马达驱动液压抽油机驱动***原理图。该液压静液传动***主要由电机、变量液压泵、两台二次元件液压马达/泵、减速器、方向阀、单向阀、溢流阀、蓄能器、液压管路及油箱组成。
当抽油机的抽油杆处于加速运行阶段时，此过程由于负载需求较大，此时二次元件液压马达/泵工作在马达工况，液压***驱动两台二次元件共同运行满足抽油杆加速要求，并根据负载的变化，二次元件实时调节斜盘角度从而改变输出扭矩大小，进而调节滚筒的转速。加速完成后进入匀速阶段时，由于克服了加速时的惯性力，抽油杆需求的功率大幅减小，为提高驱动元件的工作效率，此时其中一台二次元件的斜盘通过调节回到零位而无功率输出，仅由另外一台二次元件提供动力来驱动抽油杆上升抽油；当抽油杆进入减速阶段时，两台二次元件按泵工况工作，来回收抽油杆的制定动能并根据减速要求调节泵的斜盘角度来达到减速目标，从泵工况下的二次元件出来的高压油储存在蓄能器中，当蓄能器中压力达到设定值时，其下方的方向阀动作并释放蓄能器中的能量来辅助抽油机***在加速时的抽油动作。
Claims (4)
1.一种基于静液传动技术的双马达驱动液压抽油机，其特征在于包括机械结构单元和液压动力驱动单元，所述机械结构单元包括驱动滚筒、机架、抽油杆1和抽油杆2、钢丝绳、两个天车轮；驱动滚筒安装在机架中间的地基上，滚筒上的钢丝绳按相反方向缠绕并分别经过安装在机架顶端的天车轮后与两个抽油杆相连，对不适宜在较近的距离安装两台油井的采油区，可把驱动滚筒一侧的抽油杆由配重代替，其他结构不变，工作过程也不变；
所述的液压动力驱动单元由三相交流电机、双向变量液压泵、单向阀、高压溢流阀、方向阀、高压蓄能器、液压马达/泵、减速器、油箱及液压管路组成；所述的电机驱动变量泵并输出高压油到恒压网络，高压油经过单向阀后流入两个二次元件并驱动其运转，二次元件经过减速器后带动驱动滚筒旋转，从两个二次元件流出的低压液压油又回到液压泵的进油口。
2.根据权利要求1所述的液压抽油机，其特征在于：驱动滚筒两侧的抽油杆或者抽油杆与配重对称布置，而滚筒上的钢丝绳绕向相反，使得当液压马达/泵驱动一侧的抽油杆上升时，另一侧的抽油杆或配重同步下降。
3.根据权利要求1所述的液压抽油机，其特征在于：驱动滚筒两侧安装有两个动力装置即液压马达/泵，当抽油杆加速上升抽油时，两台液压马达/泵共同工作并通过调整斜盘角度来调整抽油杆的速度；当抽油杆进入匀速阶段时，仅有一台液压马达/泵提供动力，另外一台液压马达/泵的斜盘角度回到零位不输出功率；当抽油杆进入减速阶段时，两台液压马达/泵工作在泵工况，回收抽油杆的制动能量并储存在蓄能器中，并通过调节斜盘角度来控制减速时的速度。
4.根据权利要求3所述的液压驱动装置，其特征在于：变量泵与二次元件液压马达/泵之间组成恒压网络，***压力设定后，仅通过调整二次元件的斜盘角度调整***的输出功率；恒压网络之间设有两个高压溢流阀以限定***最高压力，恒压网络之间还设有两个单向阀，油箱中的液压油可以通过单向阀向液压泵的吸油口供油。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171201 |