CN202810800U - 电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机，属机电一体化应用新领域。该机包括置于立式机架顶平台上单链传动的低速大扭矩电机、卸载挂抽装置和机架底座上设置的电动移机装置以及机架下部控制柜内设置的外接传感器的智能控制器，其中低速大扭矩电机驱动绳槽内披复一端悬挂抽油杆，另一端悬挂平衡重上部设置自由落体紧急制动装置的驱动绳，低速大扭矩电机三用绳槽内固定另一端连接平衡重的卸载挂抽、失载保护和防打滑三用绳。该机具有降本增效、节能环保、安全可靠、智能高效的优点，可广泛应用于立式抽油机采油和其它频繁换向的提升作业。
Description
技术领域
本实用新型为一种电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机，属机电一体化应用新领域。
背景技术
在油田开发中，传统四连杆游梁式抽油机是最主要的开采手段。据不完全统计，全世界目前有机械采油井150多万口，四连杆游梁式抽油机约占90％左右，成为机械采油的主导机型。随着地球环境的恶化，人类对节能高效、低碳、环保的需求越来越迫切，各类节能省材、不停机智能调参、安全、环保的天平平衡立式抽油机相继诞生，尤以中国石油王钢教授发明的《超低速大扭矩异型电机拖动塔架式高效低耗智能抽油机》具有独创性和导向作用(ZL00246414.4、ZL02257259.7、ZL200510123422.9、ZL200920222339.0、ZL201020111249.7)。继上述专利之后，国内又陆续出现了3种模仿机型，但其结构和原理没有实质性改变。与传统四连杆游梁式抽油机相比，天平平衡立式抽油机节能30-70％，省材30-60％，不停机智能调参提高工效大于1000倍，适于长冲程、低冲次的工作制度，维护工作量减少60％以上，这些明显的技术优势决定了天平平衡立式抽油机大有取代传统四连杆游梁式抽油机的发展趋势。但总结近30年抽油机的发展历程，技术优势如此明显的天平平衡立式抽油机仍旧处于中小规模推广阶段，始终未能将传统四连杆游梁式抽油机取而代之，其制约因素如下：
一是常规天平平衡立式抽油机虽然较传统四连杆游梁式抽油机大为简化，但仍保留了电机、联轴器、减速箱、联轴器、驱动轮等传动环节，传动链仍较长；
二是作业让位不如传统四连杆游梁式抽油机方便；
三是靠自身动力***卸载挂抽困难；
四是失载保护是天平平衡立式抽油机难于解决的技术难题。
上述四项因素，制约了天平平衡立式抽油机的发展，亟待开发一种结构更简单可靠，更适于现场应用的立式抽油机取代现有机型。
发明内容
针对上述不足，本实用新型的目的是在超短链传动、作业让位、卸载挂抽、失载保护等方面攻克上述四项制约瓶颈，提供一种电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机，开创单链传动天平平衡立式抽油机规模应用的里程碑。
本实用新型的技术解决方案是：
所述的电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机包括置于立式机架(3)顶平台上单链传动的低速大扭矩电机(1)、卸载挂抽装置(2)和机架底座上设置的电动移机装置以及机架(3)下部控制柜内设置的外接传感器(6)的智能控制器(11)，其中低速大扭矩电机(1)驱动绳槽(17)内披复一端悬挂抽油杆，另一端悬挂平衡重(10)上部设置自由落体紧急制动装置(9)的驱动绳(4)，低速大扭矩电机(1)三用绳槽(18)内固定另一端连接平衡重(10)的卸载挂抽、失载保护和防打滑三用绳(5)。
所述的电动移机装置包括置于机架底座四周骑在基础预埋轨道上的设有螺杆或千斤顶微升降机构的移机滚轮(13)、微型电动减速机(12)或电动拉杆，其移机方式最少为以下两种类型之一：
第一种为微型电动减速机(12)置于机架(3)下部控制柜内，通过万向轴连接主动移机滚轮(13)实现电动正反向移机；
第二种为置于机架(3)后部与基础预埋件连接的电动拉杆，通过电动拉杆推拉实现正反向移机。
所述的卸载挂抽装置(2)包括置于机架(3)顶平台上的维修支架和悬挂于该支架上与低速大扭矩电机(1)同线速度转动绕有悬吊绳的卷筒或微型电动提升装置。
所述的自由落体紧急制动装置(9)与智能控制器(11)为机电联动保护装置，其结构至少为以下三种类型之一：
第一种为悬挂于机架(3)顶平台维修支架上与低速大扭矩电机(1)同线速度 转动的卷筒，该卷筒缠绕同步转速正常运行，异常加速紧急制动的与平衡重(10)连接的悬吊绳；
第二种为置于平衡重(10)之上的带长销孔和活动刹车块(29)的对称制动臂(31)，该对称制动臂(31)与平衡重吊耳(30)和悬挂装置(32)用销轴铰联，悬挂装置(32)与平衡重(10)内置的预紧弹簧(33)、对称制动臂(31)三点汇于一线与驱动绳(4)悬挂；
第三种为固定于低速大扭矩电机(1)主轴外端的椭圆制动装置，该装置包括固定于低速大扭矩电机(1)主轴外端的椭圆制动毂(35)以及包敷其外的等径刹车盘(34)和控制等径刹车盘(34)松紧的弹簧(36)、蜗杆(37)、蜗轮刹车电机(38)。
所述的低速大扭矩电机(1)为外转子或内转子开关磁阻电机或永磁电机或感应电机，其定、转子铁心构造至少为以下四种类型之一：
第一种定、转子铁心为长磁路微重合齿铁心(19)，相绕组为隔二齿互绕绕组(20)；
第二种定子或转子铁心为子母齿(22)、转子或定子铁心为与之对应的短磁路对称多齿极(23)，相绕组为子母齿邻齿互绕绕组(24)；
第三种定、转子铁心为对称多齿极超短磁路铁心(26)，相绕组为邻齿互绕绕组(27)；
第四种为在上述铁心构造和绕组类型的基础上，定、转子铁心和绕组为轴向和径向对称排列的组合式铁心和绕组。
所述的低速大扭矩电机(1)外转子壳体兼做驱动轮，该驱动轮轴向由边部到中部依次对称设置刹车毂(16)、驱动绳槽(17)和卸载挂抽、失载保护、防打滑一绳三用绳槽(18)，各绳槽内镶嵌耐磨可更换的橡胶块，与其配合的前动滑轮(7)和后动滑轮(8)为无油自润滑的MC尼龙轮，其结构形式至少为以下五种类型之一：
第一种为等外径筒式外转子，该外转子用驱动绳(4)与井口载荷、平衡重(10)组合为一级减载装置，或用驱动绳(4)通过前动滑轮(7)、后动滑轮(8)与井口载荷、平衡重(10)组合为二级减载装置；
第二种为轴向两端大直径、中部小直径的凹式双轮轴外转子，该外转子用驱动绳(4)分别与井口载荷、平衡重(10)、前动滑轮(7)、后动滑轮(8)组合为二级减载或三级减载装置；
第三种为轴向两端小直径、中部大直径的凸式双轮轴外转子，该外转子用驱动绳(4)分别与井口载荷、平衡重(10)、前动滑轮(7)、后动滑轮(8)组合为二级减载或三级减载装置；
第四种为一端小直径、另一端大直径的台阶式单轮轴外转子，该外转子用驱动绳(4)分别与井口载荷、平衡重(10)、前动滑轮(7)、后动滑轮(8)组合为二级减载或三级减载装置；
第五种为一端大直径、另一端小直径内置倒链式减速齿轮的外转子，该外转子用驱动绳(4)分别与井口载荷、平衡重(10)、前动滑轮(7)、后动滑轮(8)组合为多级减载装置。
采用以上技术方案，本实用新型将整机传动简化为只有电机1个传动环节，不但比传统四连杆游梁机具有节能增效、安全环保、智能调参的明显技术优势，而且克服了其它立式抽油机多环节传动、作业让位、卸载挂抽、失载保护的诸多制约瓶颈，是总结百多年管式泵机械采油理论和经验发明创新的最理想的全天候免维护方向性换代机型。
附图说明
图1为电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机结构示意图；
图2为图1的凹式双轮轴低速大扭矩电机结构示意图；
图3为图2的微重合齿长磁路铁心齿型、绕组、磁路结构示意图；
图4为图2的子母齿短磁路铁心、绕组、磁路结构示意图；
图5为图2的对称多齿极超短磁路铁心、绕组、磁路结构示意图；
图6为图1的自由落体紧急制动装置结构示意图；
图7为图1的椭圆制动装置结构示意图。
图中：1.低速大扭矩电机；2.卸载挂抽装置；3.机架；4.驱动绳；5.三用绳；6.传感器；7.前动滑轮；8.后动滑轮；9.自由落体紧急制动装置；10.平 衡重；11.智能控制器；12.微电动减速机；13.移机滚轮；14.定子绕组；15.转子绕组；16.刹车毂；17.驱动绳槽；18.三用绳槽；19.微重合齿铁心；20.隔二齿互绕绕组；21.长磁路；22.子母齿；23.对称多齿极；24.子母齿邻齿互绕绕组；25.短磁路；26.对称多齿极铁心；27.邻齿互绕绕组；28.超短磁路；29.活动刹车块；30.平衡重吊耳；31.对称制动臂；32.悬挂装置；33.预紧弹簧；34.等径刹车盘；35.椭圆制动毂；36.弹簧；37.蜗杆；38.蜗轮刹车电机。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示：本实用新型电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机包括置于立式机架(3)顶平台上单链传动的低速大扭矩电机(1)、卸载挂抽装置(2)和机架底座上设置的电动移机装置以及机架(3)下部控制柜内设置的外接传感器(6)的智能控制器(11)，其中低速大扭矩电机(1)驱动绳槽(17)内披复一端悬挂抽油杆，另一端悬挂平衡重(10)上部设置自由落体紧急制动装置(9)的驱动绳(4)，低速大扭矩电机(1)三用绳槽(18)内固定另一端连接平衡重(10)的卸载挂抽、失载保护和防打滑三用绳(5)。
所述的电动移机装置包括置于机架底座四周骑在基础预埋轨道上的设有螺杆或千斤顶微升降机构的移机滚轮(13)和置于机架(3)下部控制柜内的微型电动减速机(12)，通过万向轴连接主动移机滚轮(13)实现电动正反向移机。
所述的卸载挂抽装置(2)包括置于机架(3)顶平台上的维修支架和悬挂于该支架上与低速大扭矩电机(1)同线速度转动绕有悬吊绳的卷筒或微型电动提升装置。
所述的自由落体紧急制动装置(9)与智能控制器(11)为机电联动保护装置，其结构为悬挂于机架(3)顶平台维修支架上与低速大扭矩电机(1)同线速度转动的卷筒，该卷筒缠绕同步转速正常运行，异常加速紧急制动的与平衡重(10)连接的悬吊绳。
所述的低速大扭矩电机(1)为外转子或内转子低速大扭矩开关磁阻电机机，其定、转子铁心为长磁路微重合齿铁心(19)，相绕组为隔二齿互绕绕组(20)。
所述的低速大扭矩电机(1)外转子壳体兼做驱动轮，该驱动轮轴向由边部到中部依次对称设置刹车毂(16)、驱动绳槽(17)和卸载挂抽、失载保护、防打滑一绳三用绳槽(18)，各绳槽内镶嵌耐磨可更换的橡胶块，与其配合的前动滑轮(7)和后动滑轮(8)为无油自润滑的MC尼龙轮，其结构为等外径筒式外转子，该外转子用驱动绳(4)与井口载荷、平衡重(10)组合为一级减载装置，或用驱动绳(4)通过前动滑轮(7)、后动滑轮(8)与井口载荷、平衡重(10)组合为二级减载装置。
所述的电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机设计参数为：
最大提升载荷：80kn；
电动机功率：15kw；
冲程：1-3m无级调节；
冲次：0-5r/min无级调节；
整机重量：5000kg；
外型尺寸：2.0×1.2×6.5(m)。
实施例2：
如图1所示：本实用新型电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机的主体结构同实施例1，只对下述传动机构进行了改进：
所述的电动移机装置包括置于机架底座四周骑在基础预埋轨道上的设有螺杆或千斤顶微升降机构的移机滚轮(13)和置于机架(3)后部与基础预埋件连接的电动拉杆，通过电动拉杆推拉实现正反向移机。
所述的自由落体紧急制动装置(9)与智能控制器(11)为机电联动保护装置，其结构为置于平衡重(10)之上的带长销孔和活动刹车块(29)的对称制动臂(31)，该对称制动臂(31)与平衡重吊耳(30)和悬挂装置(32)用销轴铰联，悬挂装置(32)与平衡重(10)内置的预紧弹簧(33)、对称制动臂(31)三点汇于一线与驱动绳(4)悬挂。
所述的低速大扭矩电机(1)为外转子永磁电机，其定、转子铁心为长磁路微重合齿铁心(19)，相绕组为隔二齿互绕绕组(20)。
所述的低速大扭矩电机(1)外转子壳体兼做驱动轮，该驱动轮轴向由边部到 中部依次对称设置刹车毂(16)、驱动绳槽(17)和卸载挂抽、失载保护、防打滑一绳三用绳槽(18)，各绳槽内镶嵌耐磨可更换的橡胶块，与其配合的前动滑轮(7)和后动滑轮(8)为无油自润滑的MC尼龙轮，其结构形式为一端小直径、另一端大直径的台阶式单轮轴外转子，该外转子用驱动绳(4)分别与井口载荷、平衡重(10)、前动滑轮(7)、后动滑轮(8)组合为二级减载或三级减载装置。
所述的电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机设计参数为：
最大提升载荷：140kn；
电动机功率：37kw；
冲程：1-6m无级调节；
冲次：0-5r/min无级调节；
整机重量：12000kg；
外型尺寸：2.5×1.4×9.5(m)。
实施例3：
如图1所示：本实用新型电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机的主体结构同实施例1，只对下述传动机构进行了改进：
所述的电动移机装置包括置于机架底座四周骑在基础预埋轨道上的设有螺杆或千斤顶微升降机构的移机滚轮(13)和置于机架(3)下部控制柜内的微型电动减速机(12)，通过万向轴连接主动移机滚轮(13)实现电动正反向移机。
所述的自由落体紧急制动装置(9)与智能控制器(11)为机电联动保护装置，其结构为固定于低速大扭矩电机(1)主轴外端的椭圆制动装置，该装置包括固定于低速大扭矩电机(1)主轴外端的椭圆制动毂(35)以及包敷其外的等径刹车盘(34)和控制等径刹车盘(34)松紧的弹簧(36)、蜗杆(37)、蜗轮刹车电机(38)。
所述的低速大扭矩电机(1)为外转子或内转子低速大扭矩开关磁阻电机，其定子铁心为子母齿(22)、转子铁心为短磁路对称多齿极(23)，相绕组为子母齿邻齿互绕绕组(24)。
所述的低速大扭矩电机(1)外转子壳体兼做驱动轮，该驱动轮轴向由边部到中部依次对称设置刹车毂(16)、驱动绳槽(17)和卸载挂抽、失载保护、防打滑一绳 三用绳槽(18)，各绳槽内镶嵌耐磨可更换的橡胶块，与其配合的前动滑轮(7)和后动滑轮(8)为无油自润滑的MC尼龙轮，其结构形式为轴向两端大直径、中部小直径的凹式双轮轴外转子，该外转子用驱动绳(4)分别与井口载荷、平衡重(10)、前动滑轮(7)、后动滑轮(8)组合为二级减载或三级减载装置。
所述的电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机设计参数为：
最大提升载荷：160kn；
电动机功率：45kw；
冲程：1-6m无级调节；
冲次：0-5r/min无级调节；
整机重量：13000kg；
外型尺寸：2.5×1.6×9.5(m)。
实施例4：
如图1所示：本实用新型电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机的主体结构同实施例1，只对下述传动机构进行了改进：
所述的自由落体紧急制动装置(9)与智能控制器(11)为机电联动保护装置，其结构为置于平衡重(10)之上的带长销孔和活动刹车块(29)的对称制动臂(31)，该对称制动臂(31)与平衡重吊耳(30)和悬挂装置(32)用销轴铰联，悬挂装置(32)与平衡重(10)内置的预紧弹簧(33)、对称制动臂(31)三点汇于一线与驱动绳(4)悬挂；为做到双保险，在低速大扭矩电机(1)主轴外端固定椭圆制动装置，该装置包括固定于低速大扭矩电机(1)主轴外端的椭圆制动毂(35)以及包敷其外的等径刹车盘(34)和控制等径刹车盘(34)松紧的弹簧(36)、蜗杆(37)、蜗轮刹车电机(38)。
所述的低速大扭矩电机(1)为外转子开关磁阻电机，其定、转子铁心为定子或转子铁心为子母齿(22)、转子或定子铁心为与之对应的短磁路对称多齿极(23)，相绕组为子母齿邻齿互绕绕组(24)。
所述的低速大扭矩电机(1)外转子壳体兼做驱动轮，该驱动轮轴向由边部到中部依次对称设置刹车毂(16)、驱动绳槽(17)和卸载挂抽、失载保护、防打滑一绳 三用绳槽(18)，各绳槽内镶嵌耐磨可更换的橡胶块，与其配合的前动滑轮(7)和后动滑轮(8)为无油自润滑的MC尼龙轮，其结构形式为一端大直径、另一端小直径内置倒链式减速齿轮的外转子，该外转子用驱动绳(4)分别与井口载荷、平衡重(10)、前动滑轮(7)、后动滑轮(8)组合为多级减载装置。
所述的电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机设计参数为：
最大提升载荷：200kn；
电动机功率：50kw；
冲程：1-8m无级调节；
冲次：0-3次/分无级调节；
整机重量：15000kg；
外型尺寸：2.5×1.6×10.8(m)。
上述4例实施方案为本实用新型电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机以驱动载荷80、140、160、200kn为设计模板的标准化设计，根据上述设计模板软件可优化载荷为30、50、80、100、120、140、160、180、200kn电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机的技术系列。
Claims (6)
1.一种电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机，其特征在于：该机包括置于立式机架(3)顶平台上单链传动的低速大扭矩电机(1)、卸载挂抽装置(2)和机架底座上设置的电动移机装置以及机架(3)下部控制柜内设置的外接传感器(6)的智能控制器(11)，其中低速大扭矩电机(1)驱动绳槽(17)内披复一端悬挂抽油杆，另一端悬挂平衡重(10)上部设置自由落体紧急制动装置(9)的驱动绳(4)，低速大扭矩电机(1)三用绳槽(18)内固定另一端连接平衡重(10)的卸载挂抽、失载保护和防打滑三用绳(5)。
2.根据权利要求1所述的电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机，其特征在于：所述的电动移机装置包括置于机架底座四周骑在基础预埋轨道上的设有螺杆或千斤顶微升降机构的移机滚轮(13)、微型电动减速机(12)或电动拉杆，其移机方式最少为以下两种类型之一：
第一种为微型电动减速机(12)置于机架(3)下部控制柜内，通过万向轴连接主动移机滚轮(13)实现电动正反向移机；
第二种为置于机架(3)后部与基础预埋件连接的电动拉杆，通过电动拉杆推拉实现正反向移机。
3.根据权利要求1所述的电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机，其特征在于：所述的卸载挂抽装置(2)包括置于机架(3)顶平台上的维修支架和悬挂于该支架上与低速大扭矩电机(1)同线速度转动绕有悬吊绳的卷筒或微型电动提升装置。
4.根据权利要求1所述的电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机，其特征在于：所述的自由落体紧急制动装置(9)与智能控制器(11)为机电联动保护装置，其结构至少为以下三种类型之一：
第一种为悬挂于机架(3)顶平台维修支架上与低速大扭矩电机(1)同线速度转动的卷筒，该卷筒缠绕同步转速正常运行，异常加速紧急制动的与平衡重(10)连接的悬吊绳；
第二种为置于平衡重(10)之上的带长销孔和活动刹车块(29)的对称制动臂(31)，该对称制动臂(31)与平衡重吊耳(30)和悬挂装置(32)用销轴铰联，悬挂装置(32)与平衡重(10)内置的预紧弹簧(33)、对称制动臂(31)三点汇于一线与驱动绳(4)悬挂；
第三种为固定于低速大扭矩电机(1)主轴外端的椭圆制动装置，该装置包括固定于低速大扭矩电机(1)主轴外端的椭圆制动毂(35)以及包敷其外的等径刹车盘(34)和控制等径刹车盘(34)松紧的弹簧(36)、蜗杆(37)、蜗轮刹车电机(38)。
5.根据权利要求1所述的电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机，其特征在于：所述的低速大扭矩电机(1)为外转子或内转子开关磁阻电机或永磁电机或感应电机，其定、转子铁心构造至少为以下四种类型之一：
第一种定、转子铁心为长磁路微重合齿铁心(19)，相绕组为隔二齿互绕绕组(20)；
第二种定子或转子铁心为子母齿(22)、转子或定子铁心为与之对应的短磁路对称多齿极(23)，相绕组为子母齿邻齿互绕绕组(24)；
第三种定、转子铁心为对称多齿极超短磁路铁心(26)，相绕组为邻齿互绕绕组(27)；
第四种为在上述铁心构造和绕组类型的基础上，定、转子铁心和绕组为轴向和径向对称排列的组合式铁心和绕组。
6.根据权利要求1所述的电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机，其特征在于：所述的低速大扭矩电机(1)外转子壳体兼做驱动轮，该驱动轮轴向由边部到中部依次对称设置刹车毂(16)、驱动绳槽(17)和卸载挂抽、失载保护、防打滑一绳三用绳槽(18)，各绳槽内镶嵌耐磨可更换的橡胶块，与其配合的前动滑轮(7)和后动滑轮(8)为无油自润滑的MC尼龙轮，其结构形式至少为以下五种类型之一：
第一种为等外径筒式外转子，该外转子用驱动绳(4)与井口载荷、平衡重(10)组合为一级减载装置，或用驱动绳(4)通过前动滑轮(7)、后动滑轮(8)与井口载荷、 平衡重(10)组合为二级减载装置；
第二种为轴向两端大直径、中部小直径的凹式双轮轴外转子，该外转子用驱动绳(4)分别与井口载荷、平衡重(10)、前动滑轮(7)、后动滑轮(8)组合为二级减载或三级减载装置；
第三种为轴向两端小直径、中部大直径的凸式双轮轴外转子，该外转子用驱动绳(4)分别与井口载荷、平衡重(10)、前动滑轮(7)、后动滑轮(8)组合为二级减载或三级减载装置；
第四种为一端小直径、另一端大直径的台阶式单轮轴外转子，该外转子用驱动绳(4)分别与井口载荷、平衡重(10)、前动滑轮(7)、后动滑轮(8)组合为二级减载或三级减载装置；
第五种为一端大直径、另一端小直径内置倒链式减速齿轮的外转子，该外转子用驱动绳(4)分别与井口载荷、平衡重(10)、前动滑轮(7)、后动滑轮(8)组合为多级减载装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201220384229 CN202810800U (zh) | 2012-08-06 | 2012-08-06 | 电动移机和卸载挂抽联动电机直驱立式抽油机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| CN103556976A (zh) * | 2013-11-18 | 2014-02-05 | 姜宇 | 电机直驱游梁式抽油机 |
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