CN107780886A - 抽油机平衡装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抽油机平衡装置，属于油田开采领域。该抽油机平衡装置包括处理装置、配重块、动力装置；配重块与游标梁滑动连接，配重块与动力装置连接，动力装置用于带动配重块在游标梁上滑动，使得配重块的重力相对于支撑点的力矩发生变化，支撑点为游梁与支架的连接点；处理装置用于获取抽油机工作时的平衡度，并用于在平衡度超出预设平衡度范围时，控制动力装置带动配重块在游标梁上滑动，直至平衡度落在预设平衡度范围内。本发明减小了调节抽油机平衡度的用时，减轻了工人的劳动强度，减小了管理难度。

Description

抽油机平衡装置

技术领域

本发明涉及油田开采领域，特别涉及一种抽油机平衡装置。

背景技术

在石油开采中，抽油机是一种必不可少的设备，它主要通过加压的方法令石油出井。目前在国内应用最广泛的抽油机是游梁式抽油机，游梁式抽油机包括游梁、固定于游梁一端的驴头、固定于驴头上的抽油杆、电机、减速箱和曲柄。游梁式抽油机可以由电机通过减速箱带动曲柄做低速旋转运动，而曲柄带动游梁摆动，并使驴头随同游梁做上下往复运动并且带动抽油杆也做上下往复运动，从而将石油抽出井筒。在实际应用中，驴头上作用的载荷是变化的，驴头向上运动时，需要提起抽油杆，此时电机需要做功才能使驴头上行，驴头向下运动时，抽油杆在自重的作用下下行，此时电机不仅不需要做功，反而要接受外来能量做负功，在驴头向上、向下运动时，电机做功不相等被称为抽油机不平衡。抽油机不平衡时，电机为了保证驴头正常上行需要维持较大的功率，而在驴头下行时负载较低，抽油机反而会带着电机转动，这会造成电机功率的浪费，使电机耗能增加，效率降低。

相关技术中，一般采用人工操作的方法保证抽油机的平衡度，具体地，在抽油机不平衡时，可以安排2-3人并在吊车配合下，在抽油机停机后对抽油机上的配重块的位置进行调整，从而保证抽油机的平衡度。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

人工操作的方法保证抽油机的平衡度耗时较长，每次调整需要2个小时左右，工人劳动强度和管理难度较大，而且调整精度有限。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种抽油机平衡装置。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种抽油机平衡装置，所述抽油机平衡装置设置于抽油机上，所述抽油机包括游梁、驴头、游标梁、支架和第一电机，所述驴头固定于所述游梁的一端，所述游梁的另一端与所述游标梁的一端固定连接，所述游梁与所述支架转动连接，所述第一电机用于带动所述驴头做上下往复运动；所述抽油机平衡装置包括处理装置、配重块、动力装置；

所述配重块与所述游标梁滑动连接，所述配重块与所述动力装置连接，所述动力装置用于带动所述配重块在所述游标梁上滑动，使得所述配重块的重力相对于支撑点的力矩发生变化，所述支撑点为所述游梁与所述支架的连接点；

所述处理装置用于获取所述抽油机工作时的所述平衡度，并用于在所述平衡度超出预设平衡度范围时，控制所述动力装置带动所述配重块在所述游标梁上滑动，直至所述平衡度落在所述预设平衡度范围内。

在第一种可能的实施方式中，所述抽油机平衡装置还包括：摆锤；

所述摆锤位于所述游标梁上方，并与所述游标梁连接，所述摆锤能够绕指定轴线旋转，所述指定轴线与所述游标梁垂直，且所述指定轴线与所述游标梁的交点为所述摆锤与所述游标梁的连接点；

所述动力装置还用于带动所述摆锤绕所述指定轴线旋转；

所述处理装置还用于在所述平衡度不在预设平衡度范围内时，控制所述动力装置带动所述摆锤绕所述指定轴线旋转指定角度，以使所述平衡度落在所述预设平衡度范围内。

在第二种可能的实施方式中，所述抽油机平衡装置还包括齿轮和齿条，所述齿条设置于所述游标梁的上侧，所述齿轮与所述摆锤连接，所述齿轮与所述齿条啮合连接；

所述齿轮与所述动力装置连接，所述动力装置用于通过所述齿轮带动所述摆锤绕所述指定轴线旋转。

在第三种可能的实施方式中，所述处理装置包括第一处理子装置和第二处理子装置；

所述第一处理子装置与所述第一电机相连，用于获取第一电流最大值和第二电流最大值，所述第一电流最大值为所述第一电机在所述驴头向下运动时的电流最大值，所述第二电流最大值为所述第一电机在所述驴头向上运动时的电流最大值；

所述第一处理子装置还用于根据所述第一电流最大值和所述第二电流最大值获取所述平衡度；

所述第一处理子装置还用于在所述平衡度不在所述预设平衡度范围内时，根据所述平衡度向所述第二处理子装置发送控制指令；

所述第二处理子装置与所述动力装置相连，所述第二处理子装置用于接收所述控制指令，并用于根据所述控制指令控制所述动力装置带动所述配重块在所述游标梁上滑动，直至所述平衡度落在所述预设平衡度范围内。

在第四种可能的实施方式中，所述第二处理子装置还用于根据所述控制指令控制所述动力装置带动所述摆锤旋转指定角度，以使所述平衡度落在所述预设平衡度范围内。

在第五种可能的实施方式中，所述动力装置包括第二电机、传动带和减速箱；

所述第二电机通过所述传动带与所述减速箱连接；

所述减速箱分别与所述配重块和所述齿轮相连，所述第二电机用于通过所述减速箱带动所述配重块在所述游标梁上滑动，并用于通过所述减速箱及所述齿轮带动所述摆锤绕所述指定轴线旋转。

在第六种可能的实施方式中，所述减速箱固定于所述游标梁上。

在第七种可能的实施方式中，所述第二处理子装置固定于所述减速箱外侧。

在第八种可能的实施方式中，所述抽油机平衡装置还包括供电装置；

所述供电装置与所述第二电机相连，所述供电装置用于为所述第二电机供电。

在第九种可能的实施方式中，所述供电装置为太阳能板，所述太阳能板固定于所述减速箱外侧。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在抽油机上设置包含处理装置、动力装置以及配重块的抽油机平衡装置，使得该处理装置在抽油机平衡度超出预设平衡度范围时，控制动力装置带动配重块在游标梁上滑动，使得平衡度落在预设平衡度范围内，从而使得抽油机平衡装置可以根据抽油机工作时的平衡度调整抽油机的平衡度，而不需要进行人工操作调整平衡度，减小了调节平衡度的用时，减轻了工人的劳动强度，减小了管理难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种抽油机平衡装置的结构示意图。

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，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种抽油机平衡装置的结构示意图，参见图1，该抽油机平衡装置设置于抽油机上，该抽油机包括游梁1、驴头13、游标梁3、支架14和第一电机15，该驴头13固定于该游梁1的一端，该游梁1的另一端与该游标梁3的一端固定连接，该游梁1与该支架14转动连接，该第一电机15用于带动该驴头13做上下往复运动；该抽油机平衡装置包括处理装置、配重块9、动力装置，具体地：

该配重块9与该游标梁3滑动连接，该配重块9与该动力装置连接，该动力装置用于带动该配重块9在该游标梁3上滑动，使得该配重块9的重力相对于支撑点A的力矩发生变化，该支撑点A为该游梁1与该支架14的连接点。

该处理装置用于获取该抽油机100工作时的平衡度，并用于在该平衡度超出预设平衡度范围时，控制该动力装置带动该配重块9在该游标梁3上滑动，直至该平衡度落在该预设平衡度范围内。

为了使读者更容易理解本发明，下面本发明将对实施例中提供的抽油机平衡装置调节抽油机平衡度的原理进行简要说明，具体地：

为了保证抽油机的平衡，也即是，保证在驴头13向上、向下运动时，第一电机15做功相等，可以在游梁1的尾部，也即是游标梁3上设置配重块9。在驴头13向下运动时，配重块9向上运动，从而存储配重块9的重力势能，实际应用中，该配重块9的重量超过指定重量阈值，使得驴头13向下运动时，驴头13和固定于驴头13上的抽油杆的重力做的功不足以将配重块9抬起，这样在驴头13向下运动的过程中，第一电机15需要做正功，以使驴头13能够顺利向下运动。

在驴头13向上运动时，配重块9向下运动，利用存储的重力势能帮助第一电机15做功，同时第一电机15也需要做正功，以使驴头13能够顺利向上运动，这样在驴头13向上运动和向下运动时，第一电机15都可以做正功，通过调节配重块9相对于该支撑点A的位置，即可以实现使第一电机15在驴头13向上运动和向下运动时都做相等的正功，也即是，可以实现对该抽油机的平衡度的调节。

示例的，如图1所示，该驴头13固定于该游梁1的一端，该游梁1的另一端与该游标梁3的一端通过螺栓固定连接。

示例的，该游标梁3包括工字型滑道。

示例的，该配重块9的重力相对于支撑点A的力矩M＝G×L，其中，G为该配重块9的重力，L为如图1所示的长度。

示例的，该游梁1和该游标梁3可以位于同一直线上。

综上所述，本实施例提供的抽油机平衡装置，通过处理装置在抽油机平衡度超出预设平衡度范围时，控制动力装置带动配重块在游标梁上滑动，使得平衡度落在预设平衡度范围内，从而使得抽油机平衡装置可以根据抽油机工作时的平衡度调整抽油机的平衡度，而不需要进行人工操作调整平衡度，减小了调节平衡度的用时，减轻了工人的劳动强度，减小了管理难度。

进一步地，该抽油机平衡装置还包括：摆锤11。该摆锤11位于该游标梁3上方，并与该游标梁3连接，该摆锤11能够绕指定轴线A-A旋转，该指定轴线A-A与该游标梁3垂直，且该指定轴线A-A与该游标梁3的交点为该摆锤11与该游标梁3的连接点。该动力装置还用于带动该摆锤11绕该指定轴线A-A旋转。该处理装置还用于在该平衡度不在预设平衡度范围内时，控制该动力装置带动该摆锤11绕该指定轴线A-A旋转指定角度，以使该平衡度落在该预设平衡度范围内。

示例的，该摆锤11可以在该游标梁3与该指定轴线A-A组成的平面上旋转，且，该摆锤11能够在该平面上预设角度范围内旋转。由于摆锤11位于游标梁3的上方，则摆锤11的旋转角度可以不受支架14的影响，使得摆锤11能够旋转的角度较大，在实际应用中，摆锤11旋转后与指定轴线A-A的角度可以达到90度。

如上所述，本发明可以在游标梁3上设置配重块9，并通过调节该配重块9相对于该支撑点A的位置以实现对该抽油机的平衡度的调节，在本发明的一些实施例中，为了保证对该抽油机平衡度的调节的精度，本发明还可以在游标梁3上设置摆锤11，该摆锤11相较于该配重块9而言重量较小，且，该摆锤11可以通过旋转调整自身与支撑点A的相对位置，从而可以实现对该抽油机的平衡度的精调。

进一步地，该抽油机平衡装置还包括齿轮10和齿条4，该齿条4设置于该游标梁3的上侧，该齿轮10与该摆锤11连接，该齿轮10与该齿条4啮合连接。该齿轮10与该动力装置连接，该动力装置用于通过该齿轮10带动该摆锤11绕该指定轴线A-A旋转。

示例的，如图1所示，该齿轮10的形状可以为扇形。

进一步地，该处理装置包括第一处理子装置121和第二处理子装置122。该第一处理子装置121与该第一电机15相连，用于获取第一电流最大值I₁和第二电流最大值I₂，该第一电流最大值I₁为该第一电机15在该驴头13向下运动时的电流最大值，该第二电流最大值I₂为该第一电机15在该驴头13向上运动时的电流最大值。该第一处理子装置121还用于根据该第一电流最大值I₁和该第二电流最大值I₂获取平衡度W。该第一处理子装置121还用于在该平衡度W不在该预设平衡度范围内时，根据该平衡度W向该第二处理子装置122发送控制指令。该第二处理子装置122与该动力装置相连，该第二处理子装置122用于接收该控制指令，并用于根据该控制指令控制该动力装置带动该配重块9在该游标梁3上滑动，直至该平衡度落在该预设平衡度范围内。

需要说明的是，该第一处理子装置121可以利用平衡度计算公式计算该平衡度，具体地，该平衡度计算公式可以为：

W＝(I₁/I₂)×100％

其中，“/”为除法运算符，“×”为乘法运算符。

还需要说明的是，该预设平衡度范围可以是***默认的平衡度范围，也可以是技术人员设定的平衡度范围，本发明对此不做具体限定。

还需要说明的是，在实际应用中，该处理装置可以不包含两个处理子装置，而可以仅有一个装置实现上述功能，在这种情况下，该处理装置一方面和第一电机15相连，另一方面则和动力装置相连。

可选的，该第一处理子装置121还可以包括USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口和触摸显示屏。

可选的，该第二处理子装置122还用于根据该控制指令控制该动力装置带动该摆锤11旋转指定角度，以使该平衡度落在该预设平衡度范围内。

示例的，该动力装置与该齿轮10相连，该动力装置用于通过该齿轮10带动该摆锤11旋转指定角度。

进一步地，该动力装置包括第二电机61、传动带和减速箱；该第二电机61通过该传动带与该减速箱连接；该减速箱分别与该配重块9和该齿轮10相连，该第二电机61用于通过该减速箱带动该配重块9在该游标梁3上滑动，并用于通过该减速箱和该齿轮10带动该摆锤11旋转。

可选的，该减速箱固定于该游标梁3上。

示例的，该减速箱可以嵌套于该游标梁3上。

可选的，该第二处理子装置122固定于该减速箱外侧。

进一步地，该抽油机平衡装置还包括供电装置7；该供电装置7与该第二电机61相连，该供电装置7用于为该第二电机61供电。

可选的，该供电装置7为太阳能板，该太阳能板固定于该减速箱外侧。

实际应用中，该供电装置7还可以为蓄电池，发电机等，本发明对此不做具体限定。

本发明提供的抽油机平衡装置用于调节抽油机的平衡度，下面本发明将对抽油机平衡装置调节抽油机平衡度的技术过程进行简要说明：

A、抽油机平衡装置的第一处理子装置获取第一电流最大值和第二电流最大值，该第一电流最大值为第一电机在该驴头向下运动时的电流最大值，该第二电流最大值为该第一电机在该驴头向上运动时的电流最大值。

B、抽油机平衡装置的第一处理子装置根据该第一电流最大值和该第二电流最大值获取抽油机的平衡度。

C、抽油机平衡装置的第一处理子装置判断抽油机的平衡度是否处于预设平衡度范围内。

其中，该判断过程可以包括两方面的内容，其一、第一处理子装置判断该平衡度是否大于该预设平衡度范围的最大值；其二，第一处理子装置判断该平衡度是否小于该预设平衡度范围的最小值。若两方面的判断结果均为否，则平衡度处于预设平衡度范围内，若其中任一个方面的判断结果为是，则平衡度不处于预设平衡度范围内。

D、若该平衡度不处于该预设平衡度范围内，则抽油机平衡装置的第二处理子装置通过动力装置控制配重块在游标梁上滑动，直至该平衡度落在预设平衡度范围内。

其中，一些情况下，第二处理子装置可以根据该平衡度控制配重块在游标梁上向接近驴头的方向滑动，在另一些情况下，第二处理子装置可以根据该平衡度控制配重块在游标梁上向远离驴头的方向滑动，本发明对此不作具体限定。

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，在第二处理子装置控制配重块在游标梁上滑动的过程中，第一处理子装置可以持续地，或者每隔一段时间地，检测该抽油机的平衡度，当检测到的平衡度处于该预设平衡度范围内，则令第二处理子装置立即通过动力装置控制配重块停止滑动，并将该配重块锁定于该游标梁上。

还需要说明的是，在本发明的另一些实施例中，第一处理子装置可以根据获取的平衡度，确定该配重块需要在该游标梁上滑动的距离和方向，并使第二处理子装置按照该距离和该方向通过动力装置控制该配重块在该游标梁上的滑动，在该配重块向该方向滑动了该距离后，第二处理子装置可以通过动力装置控制该配重块停止滑动，并将该配重块锁定于该游标梁上。

在实际应用中，若该平衡度不处于该预设平衡度范围内，则第二处理子装置还可以通过动力装置控制摆锤旋转指定角度，以使该平衡度落在该预设平衡度范围内。

综上所述，本实施例提供的平衡装置，通过处理装置在抽油机平衡度超出预设平衡度范围时，控制动力装置带动配重块在游标梁上滑动，使得平衡度落在预设平衡度范围内，从而使得抽油机平衡装置可以根据抽油机工作时的平衡度调整抽油机的平衡度，而不需要进行人工操作调整平衡度，减小了调节平衡度的用时，减轻了工人的劳动强度，减小了管理难度。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抽油机平衡装置，其特征在于，所述抽油机平衡装置设置于抽油机上，所述抽油机包括游梁、驴头、游标梁、支架和第一电机，所述驴头固定于所述游梁的一端，所述游梁的另一端与所述游标梁的一端固定连接，所述游梁与所述支架转动连接，所述第一电机用于带动所述驴头做上下往复运动；所述抽油机平衡装置包括处理装置、配重块、动力装置；

所述配重块与所述游标梁滑动连接，所述配重块与所述动力装置连接，所述动力装置用于带动所述配重块在所述游标梁上滑动，使得所述配重块的重力相对于支撑点的力矩发生变化，所述支撑点为所述游梁与所述支架的连接点；

所述处理装置用于获取所述抽油机工作时的所述平衡度，并用于在所述平衡度超出预设平衡度范围时，控制所述动力装置带动所述配重块在所述游标梁上滑动，直至所述平衡度落在所述预设平衡度范围内。

2.根据权利要求1所述的抽油机平衡装置，其特征在于，所述抽油机平衡装置还包括：摆锤；

所述摆锤位于所述游标梁上方，并与所述游标梁连接，所述摆锤能够绕指定轴线旋转，所述指定轴线与所述游标梁垂直，且所述指定轴线与所述游标梁的交点为所述摆锤与所述游标梁的连接点；

所述动力装置还用于带动所述摆锤绕所述指定轴线旋转；

所述处理装置还用于在所述平衡度不在预设平衡度范围内时，控制所述动力装置带动所述摆锤绕所述指定轴线旋转指定角度，以使所述平衡度落在所述预设平衡度范围内。

3.根据权利要求2所述的抽油机平衡装置，其特征在于，所述抽油机平衡装置还包括齿轮和齿条，所述齿条设置于所述游标梁的上侧，所述齿轮与所述摆锤连接，所述齿轮与所述齿条啮合连接；

所述齿轮与所述动力装置连接，所述动力装置用于通过所述齿轮带动所述摆锤绕所述指定轴线旋转。

4.根据权利要求1所述的抽油机平衡装置，其特征在于，所述处理装置包括第一处理子装置和第二处理子装置；

所述第一处理子装置与所述第一电机相连，用于获取第一电流最大值和第二电流最大值，所述第一电流最大值为所述第一电机在所述驴头向下运动时的电流最大值，所述第二电流最大值为所述第一电机在所述驴头向上运动时的电流最大值；

所述第一处理子装置还用于根据所述第一电流最大值和所述第二电流最大值获取所述平衡度；

所述第一处理子装置还用于在所述平衡度不在所述预设平衡度范围内时，根据所述平衡度向所述第二处理子装置发送控制指令；

所述第二处理子装置与所述动力装置相连，所述第二处理子装置用于接收所述控制指令，并用于根据所述控制指令控制所述动力装置带动所述配重块在所述游标梁上滑动，直至所述平衡度落在所述预设平衡度范围内。

5.根据权利要求2或4所述的抽油机平衡装置，其特征在于，所述第二处理子装置还用于根据所述控制指令控制所述动力装置带动所述摆锤旋转指定角度，以使所述平衡度落在所述预设平衡度范围内。

6.根据权利要求3所述的抽油机平衡装置，其特征在于，所述动力装置包括第二电机、传动带和减速箱；

所述第二电机通过所述传动带与所述减速箱连接；

所述减速箱分别与所述配重块和所述齿轮相连，所述第二电机用于通过所述减速箱带动所述配重块在所述游标梁上滑动，并用于通过所述减速箱及所述齿轮带动所述摆锤绕所述指定轴线旋转。

7.根据权利要求6所述的抽油机平衡装置，其特征在于，所述减速箱固定于所述游标梁上。

8.根据权利要求4或6所述的抽油机平衡装置，其特征在于，所述第二处理子装置固定于所述减速箱外侧。

9.根据权利要求6所述的抽油机平衡装置，其特征在于，所述抽油机平衡装置还包括供电装置；

所述供电装置与所述第二电机相连，所述供电装置用于为所述第二电机供电。

10.根据权利要求9所述的抽油机平衡装置，其特征在于，所述供电装置为太阳能板，所述太阳能板固定于所述减速箱外侧。