CN108222889A - 无减速机数控立式抽油机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无减速机数控立式抽油机，包括基础、底座、机架、上平台、承载滚筒、负荷皮带、悬绳器和配重箱；还包括驱动承载滚筒转动的电机，上平台上固定有中间轴，中间轴的两端分别设有同步带轮，两同步带轮分别通过同步带与电机和滚筒连接；还包括摘负荷机构，摘负荷机构包括固定在配重箱上的钢丝绕线器和固定在配重箱上的动滑轮组，承载滚筒的一端设有钢丝绕线槽，钢丝绕线槽内缠绕有第一卸载钢丝绳，上平台上固定有第二卸载钢丝绳，第一卸载钢丝绳绕过钢丝绕线器后其端部与第二卸载钢丝绳可拆卸的连接，第一卸载钢丝绳的端部固定在钢丝绕线器上。采用同步带进行传动，负载滚筒的运行更稳定，摘负荷操作省事、安全。
Description
技术领域
本发明涉及抽油机，尤其涉及无减速机数控立式抽油机。
背景技术
目前世界范围内的油田机械采油装置，主要是以电机为动力，经机械减速器减速后，通过多种负载的机械传动机构，实现油田深井泵的上下往复运动达到油田的采油举升。国内外的抽油机领域仍以游梁式抽油机为主，无游梁立式抽油机也处于规模使用阶段。但随着高含水井、稠油井、深抽井、排液采气井及低渗井的增多，迫切需要采用大举升力的长冲程立式无游梁式抽油机，这也代表了抽油机的发展方向。
但是由于目前所应用的无游梁立式抽油机大多结构较为复杂，可靠性较差，包括机械换向及电气换向的立式冲油机所应用的换向机构及机械齿轮减速机构决定了抽油机的使用寿命，它的磨损、漏油、渗油等导致了抽油机的维修工作量大，工作效率低，使用寿命短。还有一种电气换向的永磁同步大扭矩电机替代减速机的抽油机，其结构简单，无漏油现象，但是成本太高，极大地阻碍了在油田的规模应用。为了满足油田生产需要长冲程、结构简单、高可靠性、使用寿命长、投资及维护费用低的无游梁式抽油机，发明了无减速机电换向立式长冲程抽油机。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构合理且操作方便的无减速机数控立式抽油机。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：无减速机数控立式抽油机，包括基础，所述基础上设有底座，所述底座上设有机架，所述机架的上端设有上平台，所述上平台上安装有承载滚筒，所述承载滚筒上绕有负荷皮带，所述负荷皮带的一端连接有悬绳器，所述负荷皮带的另一端连接有配重箱；还包括驱动所述承载滚筒转动的电机，所述上平台上固定有中间轴，所述中间轴的两端分别设有中间轴同步带轮和减速轮，所述中间轴通过所述中间轴同步带轮和所述减速轮分别与所述电机和所述承载滚筒连接；还包括摘负荷机构，所述摘负荷机构包括固定在所述配重箱上的钢丝绕线器和动滑轮组，所述钢丝绕线器包括并列设置的安装座和后挡板，所述安装座和所述后挡板之间设有中轴，所述中轴的外侧套装置有卷簧，所述卷簧的内侧端固定在所述中轴上，所述卷簧的外侧端与绕线壳连接；位于所述绕线壳和所述卷簧之间区域所对应的所述安装座上设有数个卡槽；还包括卡死所述绕线壳的锁定件，所述锁定件的呈弧形且所述锁定件的一端设有数个与所述卡槽一一对应的数个卡台；所述绕线壳上固定且缠绕有第一卸载钢丝绳，所述承载滚筒的一端设有钢丝绕线槽，所述第一卸载钢丝绳远离所述绕线壳的一端缠绕在所述钢丝绕线槽内；所述上平台上固定有第二卸载钢丝绳，所述第二卸载钢丝绳的下端与所述钢丝绳绕线器之间设有转接件。
作为优选的技术方案，所述电机的尾端安装有失电制动器，所述失电制动器远离所述电机的一端安装有编码器；所述负荷皮带的中间装有零位置软铁，所述上平台上设有基准信号开关
作为优选的技术方案，还包括失载保护装置，所述失载保护装置包括安装在所述上平台上的限速器、安装在所述配重箱上的连杆和安装在所述机架上的导轨，所述机架的下部固定有定滑轮，还包括处于所述导轨内的钢丝绳，所述钢丝绳绕过所述限速器和所述定滑轮，所述钢丝绳的一端与所述连杆连接，所述钢丝绳的另一端固定在所述配重箱上；还包括安装在所述配重箱上的夹钳，所述夹钳的两钳块分布在所述导轨的两侧。
作为优选的技术方案，所述底座上设有行走机构；所述底座和所述机架之间连接有伸缩支撑。
作为优选的技术方案，所述上平台的周边安装有护栏。
作为优选的技术方案，所述悬绳器包括上下并列设置的悬绳器上体和悬绳器下体，所述悬绳器上体的前侧面上设有上光杆连接槽，所述悬绳器下体的前侧面上设有下光杆连接槽，所述上光杆连接槽和所述下光杆连接槽的槽底均为半圆弧面且所述上光杆连接槽的槽底位于所述悬绳器上体的中心，所述下光杆连接槽的槽底位于所述悬绳器下体的中心；所述上光杆连接槽和所述下光杆连接槽的两槽壁上还分别设有卡紧槽，所述卡紧槽内设有卡紧块。。
作为优选的技术方案，所述悬绳器上体和所述悬绳器下体的左侧面和右侧面上分别设有钢丝绳连接槽，连接所述负荷皮带的连接钢丝绳穿过位于所述悬绳器上体和所述悬绳器下体上的所述钢丝绳连接槽并卡紧在所述钢丝绳连接槽内；所述悬绳器下体的上侧面上还设有容纳载荷传感器的传感器安装槽；还包括调整所述悬绳器上体和所述悬绳器下体之间距离大小的调节装置。
作为优选的技术方案，所述调节装置包括数个调节件，所述调节件通过螺纹转动安装在所述悬绳器下体上，所述调节件的上端设有内螺纹孔，还包括抵在所述悬绳器上体上的定位槽内的顶丝，所述顶丝的下端设有与所述内螺纹孔相配合的外螺纹
由于采用了上述技术方案，无减速机数控立式抽油机结构合理，采用同步带、同步带轮及中间轴进行传动，避免了传统链条传动操作环境脏的问题，负载滚筒的运行更稳定。摘负荷机构的操作直接在地面就可进行，无需攀爬到上平台上，操作省事、安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是图1的侧视图；
图3是图1的俯视图；
图4是本发明实施例中悬绳器的结构示意图；
图5是本发明实施例中悬绳器上体的结构示意图；
图6是图5中A-A向剖视图；
图7是本发明实施例中悬绳器下体的结构示意图；
图8是图7中B-B向剖视图
图9是本发明实施例中钢丝绕线器的结构示意图；
图10是图5的侧视图；
图11是本发明实施例中锁定件的结构示意图；
图12是图7的侧视图。
图中：1：基础，2：底座，2-1：地脚螺栓，3：行走机构，4：伸缩支撑，5：机架，5-1：爬梯，5-2：立柱，5-3：上平台，5-4：电机固定座，5-5：护栏，5-6：导轨，6：电机，6-1：电机同步带轮，6-2：失电制动器，6-3：编码器，7：同步齿形带，7-1：联组带或同步带，7-2：减速轮，7-3：中间轴支座，7-4：中间轴，7-5：中间轴同步带轮，8：承载滚筒，8-1：支承座，8-2：筒体，8-3：滚筒同步带轮，9：负荷皮带， 10：悬绳器，10-1：悬绳器下体，10-2：传感器安装槽，10-3：螺栓，10-4：悬绳器上体，10-5：连接钢丝绳，10-6：上光杆连接槽，10-7：卡紧块，10-8：卡紧槽，10-9：顶丝，10-10：调节件，10-11：钢丝绳连接槽，10-12：下光杆连接槽，10-13：定位槽，11-1：限速器，11-2：钢丝绳，11-3：连杆，11-4：夹钳，11-5：定滑轮，12-1：配重箱，12-2：导向轮，12-3：动滑轮组，13：第二卸载钢丝绳，14：基准信号开关，15：电控箱，16：钢丝绕线器，16-1：安装座，16-2：绕线壳，16-3：卷簧，16-4：卡槽，16-6：后挡板，16-7：锁定件，16-8：卡台。
具体实施方式
如图1、图2、图3和图4所示，无减速机数控立式抽油机的基础1安装在油井的一侧，基础1的后边地面上安装电控箱15，底座2通过地脚螺栓2-1固定在基础1上，4个行走机构3分别安装在底座2的前面及后面的两侧，底座2上有机架5，底座2与机架5之间连接有伸缩支撑4，机架5的后面安装有爬梯5-1，两侧是立柱5-2，机架立柱5-2上焊接有导轨5-6，机架5的顶部是上平台5-3，上平台5-3上安装有电机固定座5-4，上平台5-3周边安装有护栏5-5，电机6安装在上平台5-3的后部，其中，电机6可以是异步电动机、直流电动机、开关磁阻电机或永磁同步电动机。电机6的输出轴上安装有电机同步带轮6-1，后部安装有失电制动器6-2，失电制动器6-2外边安装有编码器6-3，承载滚筒8的筒体8-2通过支承座8-1固定在上平台5-3靠井口的一侧，滚筒同步带轮8-3安装在筒体8-2的一端轴上，电机同步带轮6-1与滚筒同步带轮8-3之间安装有同步齿形带7，电机同步带轮6-1与同步齿形带7之间还设有中间轴7-4，将中间轴7-4用中间轴支座7-3安装在电机6与承载滚筒8之间，在与滚筒同步带轮8-3同端的中间轴7-4的轴头上安装中间轴同步带轮7-5，中间轴7-4的另一端安装减速轮7-2，且电机同步带轮6-1与减速轮7-2是同步带轮，电机同步带轮6-1与减速轮7-2之间用同步齿形带7-1传动。中间轴7-4及减速轮7-2的设置使得电机6的允许更稳定；承载滚筒8、中间轴7-2及电机6之间通过同步齿形带传动，可避免链传动中的油污的出现。
承载滚筒8上覆盖有负荷皮带9，负荷皮带9的靠井口一端用悬绳器10连接油井光杆，另一端连接配重箱12-1，在上平台5-3上负荷皮带9的一侧安装有基准信号开关14。负荷皮带9中间装有零位置软铁，当经过上平台5-3上的基准信号开关14时，产生脉冲信号给电控箱15，作为电控箱15控制负荷皮带9运行的基准位置，便于精确地控制每一个冲程的精度。如图4、图5、图6、图7和图8所示，所述悬绳器10包括上下并列设置的悬绳器上体10-4和悬绳器下体10-1，所述悬绳器上体10-4的前侧面上设有上光杆连接槽10-6，所述悬绳器下体10-1的前侧面上设有下光杆连接槽10-12，所述上光杆连接槽10-6和所述下光杆连接槽10-12的槽底均为半圆弧面且所述上光杆连接槽10-6的槽底位于所述悬绳器上体10-4的中心，所述下光杆连接槽10-12的槽底位于所述悬绳器下体10-1的中心。所述上光杆连接槽10-6和所述下光杆连接槽10-12的两槽壁上还分别设有卡紧槽10-8，所述卡紧槽10-8内设有卡紧块10-7；光杆拆装时只需要将卡紧块10-7拆下即可，将光杆放置或拿出上光杆连接槽10-6和下光杆连接槽10-12后再将卡紧块10-7放入卡紧槽10-8即可，无需将悬绳器上体10-4和悬绳器下体10-1拆分，拆装方便，方便使用。所述悬绳器上体10-4和所述悬绳器下体10-1的左侧面和右侧面上分别设有钢丝绳连接槽10-11，连接所述负荷皮带9的连接钢丝绳10-5穿过位于所述悬绳器上体10-4和所述悬绳器下体10-1上的所述钢丝绳连接槽10-11并卡紧在所述钢丝绳连接槽10-11内。连接钢丝绳10-5的下端设置钢丝绳锁紧块，钢丝绳锁紧块的外径大于所述钢丝绳连接槽10-11的内径，同时，荷皮带连接槽10-11的侧壁上还设置有螺栓孔，通过螺栓10-3和螺母将连接钢丝绳10-5限定在钢丝绳连接槽10-11内。所述悬绳器下体10-1的上侧面上还设有容纳载荷传感器的传感器安装槽10-2；还包括调整所述悬绳器上体10-4和所述悬绳器下体10-1之间距离大小的调节装置，所述调节装置包括数个调节件10-10，所述调节件10-10通过螺纹转动安装在所述悬绳器下体10-1上，所述调节件10-10的上端设有内螺纹孔，还包括抵在所述悬绳器上体10-4上的定位槽10-13内的顶丝10-9，所述顶丝10-9的下端设有与所述内螺纹孔相配合的外螺纹。转动调节件10-10可调整顶丝10-9的高低，进而实现悬绳器上体10-4和悬绳器下体10-1之间距离的调整，以便于安装载荷传感器并保证悬绳器上体10-4与载荷传感器有合适的压力，避免载荷传感器被压坏。
还包括摘负荷机构，所述摘负荷机构包括固定在所述配重箱12-1上的钢丝绕线器16和固定在所述配重箱12-1上的动滑轮组12-3，如图5、图6、图7和图8所示，所述钢丝绕线器16包括安装座16-1，所述安装座16-1上设有中轴，所述中轴的外侧套装置有卷簧16-3，所述卷簧16-3的内侧端固定在所述中轴上，所述卷簧16-3的外侧端与绕线壳16-2连接；中轴远离所述安装座16-1的一端设有后挡板16-6，后挡板16-6和安装座16-1将卷簧16-3限定在两者之间的区域内。位于所述绕线壳16-2和所述卷簧16-3之间区域所对应的所述安装座16-1上设有数个卡槽16-4；还包括卡死所述绕线壳16-2的锁定件16-7，所述锁定件16-7的呈弧形，锁定件16-7的形状与所述绕线壳16-2和所述卷簧16-3之间区域相适应。且所述锁定件16-7的一端设有数个与所述卡槽16-4一一对应的数个卡台16-8。所述绕线壳16-2上固定且缠绕有第一卸载钢丝绳，所述承载滚筒8的一端设有钢丝绕线槽，所述第一卸载钢丝绳远离所述绕线壳16-2的一端缠绕在所述钢丝绕线槽内。所述上平台5-3上固定有第二卸载钢丝绳13，所述第二卸载钢丝绳13的下端与所述钢丝绳绕线器16之间设有转接件。转接件可以采用普通的绳索连接件，当卸载负荷时将钢丝绳绕线器16于第二卸载钢丝绳13连接，当抽油机正常工作时，将钢丝绳绕线器16于第二卸载钢丝绳13断开即可。第一卸载钢丝绳远离承载滚筒8的一端的端部设置钢丝绳连线装置，第一卸载钢丝临近钢丝绳连线装置处固定在绕线壳16-2上且保证钢丝绳连线装置位于绕线壳16-2的外侧，第二卸载钢丝绳13远离上平台5-3的一端可与钢丝绳连线装置选择性的拆装。安装时，第一卸载钢丝绳需要在绕线壳16-2上缠绕多圈，保证第一卸载钢丝绳不影响抽油机的正常运转且能保证第一卸载钢丝绳缠绕在绕线壳16-2上，避免钢丝绳凌乱的处于机架5内。当抽油机正常运转时，第一卸载钢丝绳和第二卸载钢丝绳13不连接，不影响抽油机的运转；当需要摘下光杆时，将悬绳器10运行到接近下死点的位置，在井口安装光杆卡子将光杆固定在井口，将第一卸载钢丝绳和第二卸载钢丝绳13连接，在承载滚筒8、动滑轮组12-3、上平台5-3、第一卸载钢丝绳和第二卸载钢丝绳13的共同作用下可将配重箱12-1提升，此时悬绳器10上边的钢丝绳松弛，油井的重量不再作用在负荷皮带9上，从光杆上拆下悬绳器10，负荷摘除。
需要作业移机时，现按照以上步骤摘除负荷，然后将底座2上的地脚螺栓2-1松开30mm左右，操作行走机构3使整个抽油机底座2与基础1离开10-20mm的缝隙，用专用扳手转动行走机构3的驱动轮使整个抽油机向非井口端移动，使抽油机离开井口大于700mm以上，便于修井作业。
如图1和图2所示，失载保护机构是由限速器11-1、钢丝绳11-2、连杆11-3、夹钳11-4、定滑轮11-5、配重箱12-1、导轨5-6组成，限速器11-1安装在机架上平台5-3上，定滑轮11-5安装在机架5的下部，钢丝绳11-2绕过限速器11-1及定滑轮11-5后一端连接连杆11-3，另一端固定在配重箱上12-1，连杆11-3安装在配重箱12-1上面，两个夹钳11-4安装在配重箱12-1的两侧上部，夹钳11-4的钳块分布在导轨的两侧，机架5上还设置有为所述钢丝绳11-2导向的导向轮12-2，导轨5-6焊接在机架5的立柱5-2上。
失载保护机构的动作过程是：正常运行时钢丝绳11-2绕过限速器11-1及定滑轮11-5后一端连接连杆11-3，另一端固定在配重箱上12-1，由于限速器11-1的滑轮与定滑轮11-5是自由转动的，只要配重箱12-1运行速度低于限速器11-1的设定速度，限速器11-1就不会抱住钢丝绳11-2，钢丝绳11-2就会随着配重箱上下正常运动；当运行中负荷的交替变化造成光杆疲劳断杆事故时，配重箱12-1快速下落，当达到限速器11-1的限定速度时，限速器11-1动作抱住钢丝绳11-2，由于配重箱12-1继续下落使连杆11-3提起夹钳11-4，使夹钳11-4夹持在导轨5-6上，由于夹钳11-4安装在配重箱12-1上，夹钳11-4夹持在了导轨5-6上配重箱也就停止了下落。
无减速机数控立式抽油机的运行原理：运行时电控箱15控制失电制动器6-2得电打开刹车同时电机6反转，电机6通过电机同步带轮6-1、同步齿形带7及滚筒同步带轮8-3将动力传动到承载滚筒8的筒体8-2上，筒体8-2上覆盖有负荷皮带9，由于负荷皮带9的一端有井口负荷，一端有配重负荷，两个负荷同时压到筒体8-2上，筒体8-2与负荷皮带9之间产生很大的摩擦力，筒体8-2转动带动负荷皮带9上行，通过悬绳器10连接油井光杆带动井下油泵上行，将原油提出地面。电机6转动时编码器6-3发出的转数信号输入到电控箱15，判断悬绳器10到达上死点，控制电机6换向运转，此时正转，通过筒体8-2带动负荷皮带9下行，使井下油泵充满油液，编码器6-3发出的转数信号输入到电控箱15，判断悬绳器10到达下死点，电控箱15控制电机6换向上行，如此连续运转完成地下油液的提汲，停机时电控箱15控制电机6停转，失电制动器6-2失电刹车。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.无减速机数控立式抽油机，包括基础，所述基础上设有底座，所述底座上设有机架，所述机架的上端设有上平台，所述上平台上安装有承载滚筒，所述承载滚筒上绕有负荷皮带，所述负荷皮带的一端连接有悬绳器，所述负荷皮带的另一端连接有配重箱；其特征在于：还包括驱动所述承载滚筒转动的电机，所述上平台上固定有中间轴，所述中间轴的两端分别设有中间轴同步带轮和减速轮，所述中间轴通过所述中间轴同步带轮和所述减速轮分别与所述电机和所述承载滚筒连接；还包括摘负荷机构，所述摘负荷机构包括固定在所述配重箱上的钢丝绕线器和动滑轮组，所述钢丝绕线器包括并列设置的安装座和后挡板，所述安装座和所述后挡板之间设有中轴，所述中轴的外侧套装置有卷簧，所述卷簧的内侧端固定在所述中轴上，所述卷簧的外侧端与绕线壳连接；位于所述绕线壳和所述卷簧之间区域所对应的所述安装座上设有数个卡槽；还包括卡死所述绕线壳的锁定件，所述锁定件的呈弧形且所述锁定件的一端设有数个与所述卡槽一一对应的数个卡台；所述绕线壳上固定且缠绕有第一卸载钢丝绳，所述承载滚筒的一端设有钢丝绕线槽，所述第一卸载钢丝绳远离所述绕线壳的一端缠绕在所述钢丝绕线槽内；所述上平台上固定有第二卸载钢丝绳，所述第二卸载钢丝绳的下端与所述钢丝绳绕线器之间设有转接件。
2.如权利要求1所述的无减速机数控立式抽油机，其特征在于：所述电机的尾端安装有失电制动器，所述失电制动器远离所述电机的一端安装有编码器；所述负荷皮带的中间装有零位置软铁，所述上平台上设有基准信号开关。
3.如权利要求1所述的无减速机数控立式抽油机，其特征在于：还包括失载保护装置，所述失载保护装置包括安装在所述上平台上的限速器、安装在所述配重箱上的连杆和安装在所述机架上的导轨，所述机架的下部固定有定滑轮，还包括处于所述导轨内的钢丝绳，所述钢丝绳绕过所述限速器和所述定滑轮，所述钢丝绳的一端与所述连杆连接，所述钢丝绳的另一端固定在所述配重箱上；还包括安装在所述配重箱上的夹钳，所述夹钳的两钳块分布在所述导轨的两侧。
4.如权利要求1所述的无减速机数控立式抽油机，其特征在于：所述底座上设有行走机构；所述底座和所述机架之间连接有伸缩支撑。
5.如权利要求1所述的无减速机数控立式抽油机，其特征在于：所述上平台的周边安装有护栏。
6.如权利要求1所述的无减速机数控立式抽油机，其特征在于：所述悬绳器包括上下并列设置的悬绳器上体和悬绳器下体，所述悬绳器上体的前侧面上设有上光杆连接槽，所述悬绳器下体的前侧面上设有下光杆连接槽，所述上光杆连接槽和所述下光杆连接槽的槽底均为半圆弧面且所述上光杆连接槽的槽底位于所述悬绳器上体的中心，所述下光杆连接槽的槽底位于所述悬绳器下体的中心；所述上光杆连接槽和所述下光杆连接槽的两槽壁上还分别设有卡紧槽，所述卡紧槽内设有卡紧块。
7.如权利要求6所述的无减速机数控立式抽油机，其特征在于：所述悬绳器上体和所述悬绳器下体的左侧面和右侧面上分别设有钢丝绳连接槽，连接所述负荷皮带的连接钢丝绳穿过位于所述悬绳器上体和所述悬绳器下体上的所述钢丝绳连接槽并卡紧在所述钢丝绳连接槽内；所述悬绳器下体的上侧面上还设有容纳载荷传感器的传感器安装槽；还包括调整所述悬绳器上体和所述悬绳器下体之间距离大小的调节装置。
8.如权利要求7所述的无减速机数控立式抽油机，其特征在于：所述调节装置包括数个调节件，所述调节件通过螺纹转动安装在所述悬绳器下体上，所述调节件的上端设有内螺纹孔，还包括抵在所述悬绳器上体上的定位槽内的顶丝，所述顶丝的下端设有与所述内螺纹孔相配合的外螺纹。
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