專利名稱：自動控制節(jié)能環(huán)保游梁式抽油機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油田采油機械。
背景技術(shù)：
目前公知的游梁式抽油機是由底座、支架、游梁、驢頭、橫梁、連桿、曲柄、平衡塊、減速箱、電動機、剎車裝置、配電柜等組成，它雖有結(jié)構(gòu)簡單，牢固耐用的優(yōu)點，但是缺點也是非常突出的，首先是產(chǎn)量低，因為它的上下沖程時間一樣，使下沖程時抽油泵原油充盈量不足。其次是耗能高，由于設(shè)備龐大，平衡不佳，所需動力大。再次是耗鋼材多，每臺抽油機就曲柄、平衡重的重量，小型機就有數(shù)噸，大型機有數(shù)十噸之多。最突出的就是調(diào)參困難，調(diào)整沖程時，需要起重吊車配合，至少需要4名作業(yè)工才能進行，調(diào)整沖次需要更換不同直徑的電動機皮帶盤，調(diào)整平衡也需起重吊車配合，以上調(diào)參工作均要停車進行，耗時、費力、工人勞動強度很大。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有游梁式抽油機的不足，本發(fā)明提供一種抽油機，不僅能夠增產(chǎn)增效，而且節(jié)約電能，保護環(huán)境，極大地改善調(diào)參工作。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的包括游梁平衡系統(tǒng)、動力及自動控制系統(tǒng)、調(diào)參系統(tǒng)、懸繩裝置、防盜放油螺塞、井口光桿密封裝置。其中所述游梁平衡系統(tǒng)它包括支架、游梁、前后驢頭，由于游梁是具有固定轉(zhuǎn)動中心的剛體，因此可以將其視為杠桿模型，根據(jù)理論分析和實踐證明可知，只有平衡良好的游梁式抽油機才是最節(jié)能的，所以，要使游梁平衡，必須滿足作用于支點的合力矩為零。很顯然，阻力端的負(fù)荷有前驢頭自重，前驢頭懸點負(fù)荷，以及游梁前段自重；動力端的負(fù)荷有后驢頭自重，后驢頭懸掛平衡塊，以及游梁后段自重，根據(jù)杠桿原理可知，為了使動力端省力，可增加游梁后段長度，但是游梁后段長度一增加，勢必使后驢頭懸點重物上下行程加大，從而使整個機器體積龐大，鑒于此，動力臂和阻力臂的長度通過試驗應(yīng)選定4∶3為宜，這樣，后驢頭的總重按前驢頭的總重3/4配置即可。上述的動力及自動控制系統(tǒng)包括變頻調(diào)速電機和自動控制柜上止點反饋器和下止點反饋器及傳感器，根據(jù)抽油泵的工作原理可知，降低抽油機柱塞泵的下沖程速度可提高液體在泵內(nèi)的充盈系數(shù)，提高上沖程速度可減少提升過程中液體在泵內(nèi)的漏失系數(shù)。要達到上述目的可應(yīng)用變化頻率的方法調(diào)節(jié)變頻調(diào)速電機，當(dāng)抽油機上沖程時，給電機輸入較高頻率，從而使電機轉(zhuǎn)速增加，輸出功率較大，提升速度較快；當(dāng)抽油機下沖程時，給變頻電機輸入較低的頻率，從而使發(fā)電機轉(zhuǎn)速較低，輸出功率較小，下行速度較慢。那么如何利用抽油機的工況自動調(diào)節(jié)頻率呢？可以從變頻器上輸出兩根傳感器分別接在上、下止點位置及時將曲柄通過上下止點的信息反饋到自動控制系統(tǒng)中，從而即時調(diào)節(jié)預(yù)先設(shè)置好的高頻和低頻指令，自動控制變頻調(diào)速電機的輸出轉(zhuǎn)速和功率。上述的調(diào)參系統(tǒng)，包括調(diào)節(jié)沖程、沖次和平衡，由于每口井的工況不是一成不變的，其負(fù)荷將隨著泵掛深度，油的粘度，摩擦阻力、產(chǎn)液量的不同而不同，因此就要對抽油機的參數(shù)進行及時調(diào)節(jié)。當(dāng)井下負(fù)荷增大，原先調(diào)節(jié)好的平衡將被破壞，從而使電機超負(fù)荷，電流增大，電機發(fā)熱，此時就要調(diào)節(jié)平衡。調(diào)節(jié)平衡有兩種方法，一是調(diào)節(jié)動力臂的距離；二是增加平衡塊重。前者是利用安裝在后驢頭與游梁之間的正反梯形螺紋調(diào)節(jié)裝置進行，用圓棒調(diào)節(jié)中間螺母，使裝置伸長或縮短。伸長即將后驢頭向外推開，從而增大了重物與游梁支點的距離，反之則縮短距離；后者是對后驢頭懸掛平衡塊進行增加，增加平衡重只要使后驢頭旋轉(zhuǎn)到下止點，再旋轉(zhuǎn)地面平衡重螺旋千斤頂，即可把平衡塊舉升到后驢頭上。當(dāng)井下出現(xiàn)原油滲出速度慢，動液面降低，產(chǎn)液量減小情況時，就要調(diào)節(jié)抽油機的開采速度，此時就要調(diào)節(jié)沖次，將沖次調(diào)慢，這時只要重新設(shè)定輸入頻率即可方便地調(diào)節(jié)抽油機的沖次，如果預(yù)先將工況參數(shù)輸進自控系統(tǒng)，就可以自動調(diào)節(jié)沖次，此種調(diào)節(jié)無須停機。當(dāng)遇有油稠增加，產(chǎn)液量增多的情況下，就要調(diào)節(jié)沖程，采取深抽措施，調(diào)節(jié)沖程，須作停機調(diào)節(jié)，將正反梯形螺紋調(diào)節(jié)裝置一端與游梁接頭座相連接，一頭與支架接頭座相連接，使游梁和曲柄大體處于水平位置，此時松開曲柄滑枕三面的固緊螺母和螺栓即可對滑枕進行調(diào)節(jié)。上述懸繩裝置，是前驢頭兩根鋼絲繩毛辮子與光桿連接的紐帶，利用萬向節(jié)結(jié)構(gòu)，可以使驢頭與井口在不完全對中的情況下，照?？梢圆捎汀Ｉ鲜鰷p速箱防盜放油螺塞裝置，是在減速箱放油螺塞的周圍設(shè)計一圍堰，然后在其坑內(nèi)打孔并加工螺紋，再配備一只不等邊多邊形放油螺塞，并加工與之配套的專用工具。所述井口密封裝置，它是安裝在井口采油樹的頂部，用于密封井口和光桿，該裝置包括殼體、拉刀、填料、萬向節(jié)、浮球等。拉刀安裝在頂部，萬向節(jié)安裝在該裝置中部，浮球安裝在該裝置的下部的一側(cè)。
本發(fā)明的有益效果是十分明顯的，平衡效果好，從而使減速箱的力矩大為降低，電機功率大為降低，節(jié)電率達到40％以上，上下沖程分別控制轉(zhuǎn)速，從而提高泵效率，使原油產(chǎn)量提高20％，性能優(yōu)越，結(jié)構(gòu)牢固耐用，自動化程度高，調(diào)參方便，保護環(huán)境，大大減輕工人勞動強度，真正達到高效、節(jié)能、環(huán)保、安全。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意2是調(diào)沖程原理3是自控裝置傳感器安裝位置示意4是懸繩裝置結(jié)構(gòu)示意5減速箱防盜放油螺塞裝置圖6是井口光桿密封裝置圖7是平衡塊升降裝置圖8是反饋器結(jié)構(gòu)示意中1、機座，2、支架，3、平衡重，4、正反梯形螺紋調(diào)節(jié)裝置，5、后驢頭，6、固定銷，7、游梁，8、游梁軸承座，9、連桿，10、前驢頭，11、懸繩器，12、曲柄，13、下止點反饋器，14、上止點反饋器，15、減速箱，16、井口光桿密封裝置，17、上止點傳感器，18、下止點傳感器，19、防盜油放油螺塞，20、變頻調(diào)速電機，21、自動控制柜，22、平衡塊舉升裝置，23、調(diào)節(jié)螺柱及鎖緊螺母，24、滑枕，25、止緊螺栓及鎖緊螺母，26、傳感器導(dǎo)線，27、擋繩銷軸，28、懸繩器萬向節(jié)，29、方卡子，30、拉刀，31、密封器萬向節(jié)，32、浮球，33、扭轉(zhuǎn)彈簧，34、門軸，35、活動門。
實施方式在圖1中1為機座，其上安裝有支架2、變頻調(diào)速電機20，自動控制柜21，減速箱15及筒體，支架2的頂端安裝有游梁軸承8，游梁7兩端安裝前后驢頭10和5，前驢頭為了減重做成中空式，后驢頭為了增重在下半截可填充鑄鐵，之所以在下半截填充重物是因為當(dāng)抽油機前驢頭處于下止點時，該處重物的重心正好相對于支點距離最遠(yuǎn)，因而對支點的力矩也最大，此時對于泵桿系統(tǒng)而言正是從下止點往上止點轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵時刻，因而后驢頭最大的力矩對前驢頭的上升恰到好處，使動力系統(tǒng)外加動力盡量小。前驢頭10利用驢頭銷固定在游梁前端，后驢頭5上部利用銷軸固定在游梁7的后端，有時為了微量調(diào)節(jié)平衡，可利用正反梯形螺旋裝置4調(diào)節(jié)后驢頭裝置，伸長時，后驢頭將繞上部銷軸軸心旋轉(zhuǎn)，平衡力矩加大，縮短時，平衡力矩減小，調(diào)節(jié)好后，用銷軸6插入游梁相應(yīng)的銷孔予以固定。正反梯形螺紋調(diào)節(jié)裝置4為一機多用，調(diào)節(jié)平衡時，將其一端與后驢頭接頭座連接，另一端與游梁接頭座相連接，用圓棒插入中間的圓孔中，正向旋轉(zhuǎn)，機構(gòu)伸長，反向旋轉(zhuǎn)則機構(gòu)縮短；用于調(diào)節(jié)沖程時，可將其與后驢頭連接螺栓擰松，將下端與支架上的接頭座相連接，調(diào)節(jié)其長度將游梁調(diào)節(jié)到水平位置時予以固定，此時即可對曲柄上的滑枕進行調(diào)節(jié)，從而可以調(diào)節(jié)沖程，省得吊車輔助作業(yè)。抽油機正常運轉(zhuǎn)期間，可將該裝置安裝在驢頭的豎墻板上，作平衡重用。不管該裝置做何用，均由一人即可操作。為了使游梁處于最佳平衡狀態(tài)，單靠后驢頭的重量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要在后驢頭上懸掛一定量的平衡重塊3，此平衡塊根據(jù)平衡狀態(tài)酌情增減，若需增減平衡塊，可將后驢頭處于下止點停車剎車固定，再轉(zhuǎn)動地面平衡塊底下的螺旋千斤頂22，逆時針轉(zhuǎn)動，平衡塊被舉升，當(dāng)與后驢頭上的平衡塊靠近時，再用六只螺栓將平衡塊的法蘭相聯(lián)接即可。平衡良好的游梁裝置處于水平狀態(tài)時，會靜止不動，為了使其能夠上下旋轉(zhuǎn)，并帶動泵桿系統(tǒng)抽油，這就要給游梁系統(tǒng)一定的外力，因此，可用連桿9將曲柄12與游梁的橫梁相連接，這樣就可以將變頻調(diào)速電機20的動力通過皮帶傳遞給減速箱15，再通過曲柄12、連桿9，傳遞給橫梁直至游梁，從而使抽油機獲得外力的支持而作上下旋轉(zhuǎn)擺動，進而帶動抽油機，抽油泵將地下原油抽出地面。
在圖2中，是沖程調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)沖程時，將滑枕24三邊的緊固螺栓25擰松，解除約束，使滑枕獲得x方向上的自由度，從而可以調(diào)節(jié)滑枕兩端的梯形螺紋，使滑枕可左右移動，當(dāng)向中心移動時，沖程縮短；當(dāng)遠(yuǎn)離中心時，沖程增長，調(diào)節(jié)完畢，再對滑枕進行固緊鎖定。
在圖3中，是變頻器傳感器安裝位置圖，為了對抽油機上下沖程的轉(zhuǎn)速、時間的調(diào)節(jié)，對變頻調(diào)速電動機進行調(diào)頻，從而獲得理想的輸出工況，可在抽油機的曲柄通過上下止點的位置，設(shè)置變頻器的兩個傳感器，當(dāng)曲柄13通過下止點的瞬間，安裝在機座上的磁鐵對曲柄上的活門開關(guān)的吸引，使活門開關(guān)動作，從而使變頻器傳感器18感應(yīng)，并通過導(dǎo)線26迅即反饋到自動控制柜22，控制變頻器按預(yù)先設(shè)定好的頻率輸出，此時變頻調(diào)速電機20將接受高頻率運轉(zhuǎn)，輸出較高的轉(zhuǎn)速和較大的功率，將游梁以及前驢頭從下止點盡快舉升到上止點，從而完成抽油機的抽油過程；當(dāng)曲柄13旋轉(zhuǎn)到上止點的瞬時，安裝在減速箱體頂部的磁鐵開關(guān)對曲柄上的活門吸引，活門開關(guān)動作，從而使變頻器傳感器17感應(yīng)，于是通過導(dǎo)線26迅速反饋到自動控制柜22，控制變頻器按照預(yù)先設(shè)置好的低頻輸出，此時變頻調(diào)速電機20將接受低頻運轉(zhuǎn)，輸出較低的轉(zhuǎn)速和較低的功率，使游梁及前驢頭緩慢地從上止點降低到下止點，從而完成了抽油泵的充油過程，由于輸出轉(zhuǎn)速低，功率小，從而達到節(jié)能的目的。又由于下行程速度放慢，可提高液體在抽油泵內(nèi)的充盈量，從而又達到提高產(chǎn)量目的。
在圖4中，是懸繩裝置，該裝置由懸繩器殼體11和萬向節(jié)28以及兩側(cè)擋繩保險銷27組成，由于萬向節(jié)28在球窩里可以轉(zhuǎn)動，所以當(dāng)井口與抽油機的驢頭不完全對中的情況下，它可以自動調(diào)節(jié)對中。
在圖5中，是減速箱防盜油放油螺塞，由于抽油機一般都安裝在野外，減速箱內(nèi)的上百公斤的潤滑油有時被不法分子偷盜，因缺油使減速箱的軸承燒毀，為了克服這一現(xiàn)象，可將放油螺塞設(shè)計成內(nèi)藏式，且螺帽19設(shè)計成不等邊多邊形，只有制造廠隨機配備的專用工具方可打開。
在圖6中，是井口光桿密封裝置，該裝置由拉刀30，萬向節(jié)31和自動關(guān)井浮球32構(gòu)成，當(dāng)井口與驢頭不完全對中的情況下，可以自動與驢頭調(diào)節(jié)對中，減少光桿密封裝置的偏磨，由于在密封器的頂端設(shè)置一把與光桿自動定心的拉刀，能夠?qū)⒐鈼U因故形成的毛刺、泥沙、銹蝕及時修光，保護密封填料不被毛刺拉壞，從而有效地阻止原油從溝痕中泄漏，當(dāng)光桿有時因故發(fā)生斷脫時，井液浮球因比重較原油比重小，將及時地隨油流浮升到球座上，自動關(guān)井，且壓力愈高，關(guān)閉愈緊，可以有效避免井噴和原油污染周邊環(huán)境，淹沒附近莊稼事故的發(fā)生。
在圖7中，是平衡塊的螺旋升降裝置，該裝置由螺桿21、支承架構(gòu)成，順時針轉(zhuǎn)動，重物降低，逆時針轉(zhuǎn)動，重物上升，利用此裝置能夠很方便地把平衡塊聯(lián)接到后驢頭上，也可以方便地從后驢上卸下平衡塊。
在圖8中，是一種活門開關(guān)，安裝在曲柄的內(nèi)下側(cè)和曲柄外上側(cè)，它由純鐵活門35、門軸34、彈簧33構(gòu)成，當(dāng)曲柄12連同此活門開關(guān)旋轉(zhuǎn)至上下止點時，因受傳感器下的磁鐵吸引而張開，于是輕輕觸碰一下傳感器的觸頭，從而使傳感器獲得信息。
權(quán)利要求
1.一種自動控制節(jié)能環(huán)保游梁式抽油機，包括游梁平衡系統(tǒng)、動力及自動控制系統(tǒng)、減速箱曲柄連桿系統(tǒng)、底座支架系統(tǒng)、調(diào)參系統(tǒng)、防盜油放油裝置、井口光桿密封裝置，其特征是所述游梁平衡系統(tǒng)設(shè)置在底座支架之上，該裝置包括游梁、前后驢頭、懸點負(fù)荷、平衡重、橫梁、游梁軸承座，其中前驢頭用驢頭銷固定在游梁前端，懸點負(fù)荷懸繩裝置是掛在前驢頭上，橫梁是安裝在游梁前中部，后驢頭用銷軸連接游梁后端，平衡塊則懸掛在后驢頭上，游梁軸承座則用高強螺栓連接在游梁中部；所述動力及自控系統(tǒng)是由變頻調(diào)速電機和自動控制柜、傳感器、反饋器組成，其中變頻調(diào)速電機和自動控制柜均固定在底座上，兩根傳感器安裝在底座和減速箱的頂部，以獲得上、下止點的信息；所述調(diào)參系統(tǒng)是由正反梯形螺紋調(diào)節(jié)裝置，曲柄沖程調(diào)節(jié)裝置，平衡塊螺旋千斤頂裝置構(gòu)成，其中正反梯形螺旋調(diào)節(jié)裝置，平時是用銷軸固定在后驢頭的后墻板上作為平衡重用，調(diào)節(jié)平衡時，將上端銷軸松開并調(diào)節(jié)裝置的長度，與游梁接頭座聯(lián)接，此時調(diào)節(jié)該裝置的長度，即可將后驢頭向外推開，使動力矩長度增加，反之則縮短，調(diào)節(jié)沖程時，則將該裝置的下端與后驢頭連接座的銷軸卸下與支架接頭座聯(lián)接，再調(diào)節(jié)其長度，將游梁和曲柄調(diào)節(jié)到水平狀態(tài)，即可以調(diào)節(jié)沖程，將曲柄上的滑枕固定螺母螺栓擰松，使滑枕解除約束，便可以調(diào)節(jié)滑枕向左右移動，向左移動，沖程減小，向右移動，沖程增大；所述井口光桿密封裝置是固定在采油樹的頂部，主要由拉刀、萬向節(jié)浮球部件組成，其中，拉刀設(shè)置在該裝置的頂部，松套在光桿外緣，萬向節(jié)固定在該裝置的中部，浮球設(shè)置在該裝置的下部側(cè)面流道中；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動控制節(jié)能環(huán)保游梁式抽油機，包括游梁平衡系統(tǒng)，其特征是后驢頭的下部填充比重較大的鑄鐵件，前側(cè)上部設(shè)置一塊扇形板，在其上打上三只孔眼，以便銷軸固定；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動控制環(huán)保游梁式抽油機包括調(diào)參系統(tǒng)，其特征是增減平衡重是通過地面平衡重下面的螺旋千斤頂進行的，當(dāng)后驢頭處于下止點時，逆時針旋轉(zhuǎn)千斤頂，即可將平衡重舉升；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動控制環(huán)保游梁式抽油機，包括懸繩裝置，其特征是連接件為球冠萬向節(jié)；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動控制環(huán)保游梁式抽油機包括井口密封裝置，其特征是浮球所在的側(cè)面流道中心線與裝置的中心線呈60-80°的夾角，便于浮球浮出；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動控制節(jié)能環(huán)保游梁式抽油機，包括減速箱曲柄連桿系統(tǒng)，其特征是減速箱放油螺塞設(shè)計成防盜油放油螺塞，在其周圍設(shè)置一圍堰，在其中間鉆孔攻絲，與之配套的螺塞是不等邊多邊形，拆卸工具由制造廠特制，隨機配備；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動控制節(jié)能環(huán)保游梁式抽油機，包括調(diào)參系統(tǒng)，其特征是反饋器是由純鐵活門、銷子、彈簧構(gòu)成，當(dāng)曲柄連同該活門旋轉(zhuǎn)通過上止點或下止點時，因受傳感器下面的磁鐵吸引而張開，從而輕擊傳感器，使傳感器接受信息，越過上下止點，活門在彈簧作用下復(fù)又關(guān)閉。
全文摘要
本發(fā)明是一種自動控制節(jié)能環(huán)保游梁式抽油機，包括底座支架、游梁平衡系統(tǒng)、動力及自控系統(tǒng)、調(diào)參系統(tǒng)、曲柄連桿系統(tǒng)、懸繩裝置、光桿密封裝置。其中所述游梁平衡系統(tǒng)是設(shè)置在底座和支架上，它包括游梁、橫梁、前后驢頭、支架軸承座、平衡塊。所述動力及自控系統(tǒng)包括變頻調(diào)速電機、自動控制柜、反饋器、傳感器。所述曲柄連桿系統(tǒng)包括減速箱曲柄、連桿。所述調(diào)參系統(tǒng)指調(diào)節(jié)平衡、沖程、沖次，由左右螺旋調(diào)節(jié)裝置、平衡塊螺旋千斤頂、曲柄滑枕、變頻器構(gòu)成。所述懸繩裝置是連接前驢頭鋼絲繩與光桿的連接裝置。所述光桿密封裝置是安裝在采油井口頂部密封光桿的。本發(fā)明的優(yōu)點是增效、節(jié)能、自動控制、調(diào)參方便、保護環(huán)境、減輕勞動強度。
文檔編號E21B43/00GK1563665SQ20041003204
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月29日
發(fā)明者廖大林, 杜振宇, 呂樹章, 鄒保華 申請人:濮陽市信宇石油機械化工有限公司