專利名稱：一種抽油機(jī)跟蹤平衡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及抽油機(jī)技術(shù)，特指一種抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，可實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)液柱 載荷的平衡，使抽油機(jī)始終在天平狀態(tài)下運(yùn)行，屬于石油開(kāi)采設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前世界上油田采油舉升設(shè)備以游梁式抽油機(jī)為主，游梁式抽油機(jī)采用力學(xué)理論 中的杠桿原理，在游梁尾部設(shè)計(jì)了四連桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器，把圓周運(yùn)動(dòng)改變?yōu)?抽油桿的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了抽油的目的?，F(xiàn)在常見(jiàn)的采油機(jī)及采油方式，其平衡裝置都是基于其自身的結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)的，例 如主要針對(duì)前驢頭的平衡裝置，鮮有針對(duì)采油過(guò)程中的液柱載荷的平衡裝置和措施。而在 實(shí)際采油過(guò)程中，由于不同工作狀態(tài)(負(fù)載/卸載)下液柱載荷的不平衡，其對(duì)抽油機(jī)自身 的平衡的影響還是很大的，從而造成了相當(dāng)數(shù)量的能量損耗。申請(qǐng)?zhí)枮?00610105241.8的實(shí)用新型專利申請(qǐng)，公開(kāi)了一種吊重平衡游梁式抽 油機(jī)，其在原有游梁式抽油機(jī)基礎(chǔ)上，采用額外的托架承載機(jī)構(gòu)和吊重滑輪組平衡結(jié)構(gòu)、游 梁前置、驅(qū)動(dòng)前置結(jié)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)在抽汲過(guò)程中的跟蹤平衡。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)龐雜，對(duì)原 有游梁式抽油機(jī)的改動(dòng)很大，不利于現(xiàn)有游梁式抽油機(jī)的改造和技術(shù)自身的推廣。申請(qǐng)?zhí)枮?2201468. X、名為“液平衡游梁式抽油機(jī)”的專利申請(qǐng)，公開(kāi)了一種以液 體介質(zhì)來(lái)平衡游梁機(jī)的不平衡能量的抽油機(jī)，但其不能實(shí)現(xiàn)液柱的重量完全平衡，且需要 增設(shè)體積龐大的液體平衡缸，給采油現(xiàn)場(chǎng)空間和采油企業(yè)的資金投入提出了更高的要求?；谏鲜鰡?wèn)題，能否找到一種簡(jiǎn)便實(shí)用的裝置和方法，用以實(shí)現(xiàn)采油機(jī)采油過(guò)程 中液柱重量的全部平衡，使采油機(jī)始終在天平狀態(tài)下運(yùn)行，高效節(jié)能，且能夠方便地在現(xiàn)有 采油機(jī)上進(jìn)行加裝和改造，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的一道技術(shù)難題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型旨在公開(kāi)一種結(jié)構(gòu)合理，高效節(jié)能的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，能夠?qū)崿F(xiàn) 采油機(jī)采油過(guò)程中液柱重量的全部平衡。該裝置包括包括探測(cè)單元、配電控制單元、液柱 平衡制動(dòng)單元、平衡單元以及游梁連接單元；其中，所述探測(cè)單元與所述配電控制單元通信 連接，所述配電控制單元還連接到所述液柱平衡制動(dòng)單元，所述平衡單元連接到所述液柱 平衡制動(dòng)單元，所述游梁連接單元實(shí)現(xiàn)所述裝置的主體與抽油機(jī)游梁的連接和固定；優(yōu)選地，所述探測(cè)單元為接近傳感器；優(yōu)選地，所述探測(cè)單元設(shè)置在抽油機(jī)游梁與支架的交點(diǎn)的附近位置，用于根據(jù)游 梁與支架的相對(duì)位置關(guān)系，實(shí)時(shí)獲知抽油機(jī)前驢頭的運(yùn)行狀態(tài)；優(yōu)選地，所述配電控制單元包括控制箱和變頻器；優(yōu)選地，所述液柱平衡制動(dòng)單元包括制動(dòng)電機(jī)和減速器，所述的制動(dòng)電機(jī)與所述 減速器對(duì)接，用于為實(shí)現(xiàn)液柱平衡的所述平衡單元提供動(dòng)力；優(yōu)選地，所述平衡單元包括連桿和配重塊，所述連桿一端與所述液柱平衡制動(dòng)單 元軸對(duì)接，另一端連接所述配重塊；[0014]優(yōu)選地，所述游梁連接單元包括固定部件和設(shè)置在所述裝置的主體上的連接部 件；優(yōu)選地，所述連接部件為連接座板，所述固定部件為螺桿；優(yōu)選地，所述裝置的主體設(shè)置在抽油機(jī)游梁上的與前驢頭相對(duì)的一端；本實(shí)用新型還公開(kāi)了一種采用該抽油機(jī)跟蹤平衡裝置進(jìn)行抽油機(jī)液柱平衡的方 法，其特征在于包括以下步驟(1)通過(guò)設(shè)置在抽油機(jī)底座附近的配電控制單元內(nèi)的配電總開(kāi)關(guān)控制該抽油機(jī)跟 蹤平衡裝置的啟動(dòng)；(2)抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)前驢頭帶著液柱載荷揚(yáng)起時(shí)，探測(cè)單元根據(jù)游梁與支架的相對(duì) 位置關(guān)系，實(shí)時(shí)探測(cè)到前驢頭的上行的運(yùn)行狀態(tài)，并傳送到配電控制單元；(3)配電控制單元根據(jù)前驢頭的運(yùn)行狀態(tài)控制變頻器，產(chǎn)生相應(yīng)的電機(jī)供電信號(hào) 傳送到液柱平衡制動(dòng)單元，液柱平衡制動(dòng)單元內(nèi)的電機(jī)向相應(yīng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并經(jīng)過(guò)減速器 帶動(dòng)平衡單元內(nèi)的連桿和配重塊，使連桿和配重塊向順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)與液柱載荷 的平衡；(4)當(dāng)前驢頭卸載并下行時(shí)，探測(cè)單元根據(jù)游梁與支架的相對(duì)位置關(guān)系，實(shí)時(shí)探測(cè) 到前驢頭的下行的運(yùn)行狀態(tài)，并傳送到配電控制單元；(5)配電控制單元根據(jù)前驢頭的運(yùn)行狀態(tài)控制變頻器，產(chǎn)生相反的電機(jī)供電信號(hào) 傳送到液柱平衡制動(dòng)單元，液柱平衡制動(dòng)單元內(nèi)的電機(jī)向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并經(jīng)過(guò)減速器 帶動(dòng)平衡單元內(nèi)的連桿和配重塊，使連桿和配重塊向逆時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)與液柱卸載 情況的平衡；(6)重復(fù)步驟(2) (5)，直至關(guān)斷抽油機(jī)或抽油機(jī)跟蹤平衡裝置的電源。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了抽油機(jī)液柱載荷的平衡，使抽油機(jī)始終在天平狀態(tài)下運(yùn)行，結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，易于推廣。

圖1 本實(shí)用新型的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 本實(shí)用新型的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置在現(xiàn)有游梁式抽油機(jī)上的安裝位置示意 圖；符號(hào)說(shuō)明1制動(dòng)電機(jī)2減速器3連接座板4 螺桿5 連桿6配重塊7控制箱8傳感器A裝置主體的安裝位置B傳感器的安裝位置[0038]C控制箱的安裝位置具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合附圖，以案例的方式詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置的結(jié) 構(gòu)組成，以及在游梁式抽油機(jī)上的安裝。結(jié)合圖1，一種抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，包括探測(cè)單元、配電控制單元、液柱平衡制 動(dòng)單元、平衡單元以及游梁連接單元；其中，所述探測(cè)單元與所述配電控制單元通信連接， 所述配電控制單元還連接到所述液柱平衡制動(dòng)單元，所述平衡單元連接到所述液柱平衡制 動(dòng)單元，所述游梁連接單元實(shí)現(xiàn)所述裝置的主體與抽油機(jī)游梁的連接和固定。探測(cè)單元設(shè)置在抽油機(jī)游梁與支架的交點(diǎn)的附近位置(例如交點(diǎn)的左、右側(cè))，用 于根據(jù)游梁與支架的相對(duì)位置關(guān)系，實(shí)時(shí)獲知出抽油機(jī)前驢頭的運(yùn)行狀態(tài)，例如是接近傳 感器8 (亦稱接近開(kāi)關(guān))；當(dāng)然亦可采用其它類型的傳感器，只要其能探測(cè)抽油機(jī)前驢頭的 運(yùn)行狀態(tài)即可。該探測(cè)單元既可以是單個(gè)傳感器，也可以是兩個(gè)乃至多個(gè)傳感器的組合。配電控制單元包括控制箱7和變頻器(圖中未示出)，控制箱7中可以包括配電開(kāi) 關(guān)，用于為抽油機(jī)跟蹤平衡裝置整體提供電源；還包括主控部分，例如采用處理器如CPU/ DSP/MCU/PLC等(當(dāng)然也可以采用數(shù)字/模擬電路來(lái)簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn))，用于接收從傳感器8傳送 來(lái)的信號(hào)，據(jù)此判斷出前驢頭的運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)變頻器實(shí)行相應(yīng)的控制。為了便于人員操作，控制箱7可設(shè)置在抽油機(jī)底座附近的位置。液柱平衡制動(dòng)單元包括制動(dòng)電機(jī)1和減速器2，制動(dòng)電機(jī)1與減速器2對(duì)接，用于 為實(shí)現(xiàn)液柱平衡的平衡單元提供動(dòng)力。平衡單元主要包括連桿5和配重塊6，連桿5 —端與液柱平衡制動(dòng)單元軸對(duì)接，另 一端連接配重塊6 ；連桿的長(zhǎng)度以及配重塊的重量可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，以產(chǎn)生的力矩 能夠涵蓋抽油機(jī)的液柱載荷的最大值為宜，當(dāng)然優(yōu)選根據(jù)液柱載荷進(jìn)行準(zhǔn)確的力矩運(yùn)算， 據(jù)此進(jìn)行連桿的長(zhǎng)度以及配重塊的重量設(shè)置。游梁連接單元包括固定部件-連接座板3，和設(shè)置在該裝置的主體上的連接部 件_螺桿4 ；當(dāng)然也可以采用其它的部件，只要能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)機(jī)械部件的穩(wěn)定連接即可。該抽油機(jī)跟蹤平衡裝置的主體設(shè)置在抽油機(jī)游梁上的與前驢頭相對(duì)的一端，當(dāng)然 不一定需要在末端位置，只要保證與前驢頭不在游梁與支架交點(diǎn)(支點(diǎn))的同一邊即可。圖2示出了該抽油機(jī)跟蹤平衡裝置的幾個(gè)部分在游梁式抽油機(jī)上的示例安裝位 置。游梁式抽油機(jī)在現(xiàn)有技術(shù)中很常見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)圖中其各部分組件，如前驢頭、 游梁、連桿、曲柄、底座、支架等也很熟悉，在此不再贅述。需要指出的是，為了表述方便，本文中將該裝置除探測(cè)單元和配電控制單元以外 的部分統(tǒng)稱為“裝置主體”(圖1中除7、8以外的部分)。下面結(jié)合該裝置，描述一下采用該裝置進(jìn)行抽油機(jī)液柱平衡的方法。該方法主要包括以下步驟(1)通過(guò)設(shè)置在抽油機(jī)底座附近的配電控制單元內(nèi)的配電總開(kāi)關(guān)控制該抽油機(jī)跟 蹤平衡裝置的啟動(dòng)；(2)抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)前驢頭帶著液柱載荷揚(yáng)起時(shí)，探測(cè)單元根據(jù)游梁與支架的相對(duì) 位置關(guān)系，實(shí)時(shí)探測(cè)到前驢頭的上行的運(yùn)行狀態(tài)，并傳送到配電控制單元；[0054](3)配電控制單元根據(jù)前驢頭的運(yùn)行狀態(tài)控制變頻器，產(chǎn)生相應(yīng)的電機(jī)供電信號(hào) 傳送到液柱平衡制動(dòng)單元，液柱平衡制動(dòng)單元內(nèi)的電機(jī)1向相應(yīng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并經(jīng)過(guò)減速 器2帶動(dòng)平衡單元內(nèi)的連桿5和配重塊6，使連桿5和配重塊6向順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)，以實(shí)現(xiàn) 與液柱載荷的平衡；(4)當(dāng)前驢頭卸載并下行時(shí)，探測(cè)單元根據(jù)游梁與支架的相對(duì)位置關(guān)系，實(shí)時(shí)探測(cè) 到前驢頭的下行的運(yùn)行狀態(tài)，并傳送到配電控制單元；(5)配電控制單元根據(jù)前驢頭的運(yùn)行狀態(tài)控制變頻器，產(chǎn)生相反的電機(jī)供電信號(hào) 傳送到液柱平衡制動(dòng)單元，液柱平衡制動(dòng)單元內(nèi)的電機(jī)1向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并經(jīng)過(guò)減速 器2帶動(dòng)平衡單元內(nèi)的連桿5和配重塊6，使連桿5和配重塊6向逆時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)，以實(shí)現(xiàn) 與液柱卸載情況的平衡；(6)重復(fù)步驟(2) (5)，直至關(guān)斷抽油機(jī)或抽油機(jī)跟蹤平衡裝置的電源。本實(shí)用新型與其它產(chǎn)品技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、抽油機(jī)電機(jī)的裝機(jī)功率下降50% ；2、降低了交變載荷，有功節(jié)能50% 70%，節(jié)省能耗，降低成本；3、簡(jiǎn)單實(shí)用，耐疲勞，延長(zhǎng)了抽油機(jī)的使用壽命；4、操作簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)合理，對(duì)現(xiàn)有抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)幾乎無(wú)影響，利于改造推廣。上面以舉例方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了說(shuō)明，但本實(shí)用新型不限于上述具體實(shí)施 例，凡基于本實(shí)用新型所做的任何改動(dòng)或變型均屬于本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求一種抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，其特征在于，包括探測(cè)單元、配電控制單元、液柱平衡制動(dòng)單元、平衡單元以及游梁連接單元；其中，所述探測(cè)單元與所述配電控制單元通信連接，所述配電控制單元還連接到所述液柱平衡制動(dòng)單元，所述平衡單元連接到所述液柱平衡制動(dòng)單元，所述游梁連接單元實(shí)現(xiàn)所述裝置的主體與抽油機(jī)游梁的連接和固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，其特征在于，所述探測(cè)單元為接近傳 感器(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，其特征在于，所述探測(cè)單元設(shè)置在抽 油機(jī)游梁與支架的交點(diǎn)的附近位置，用于根據(jù)游梁與支架的相對(duì)位置關(guān)系，實(shí)時(shí)獲知抽油 機(jī)前驢頭的運(yùn)行狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，其特征在于，所述配電控制單元包括 控制箱(7)和變頻器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，其特征在于，所述液柱平衡制動(dòng)單元 包括制動(dòng)電機(jī)(1)和減速器(2)，所述的制動(dòng)電機(jī)(1)與所述減速器(2)對(duì)接，用于為實(shí)現(xiàn) 液柱平衡的所述平衡單元提供動(dòng)力。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，其特征在于，所述平衡單元包括連桿 (5)和配重塊(6)，所述連桿(5) —端與所述液柱平衡制動(dòng)單元軸對(duì)接，另一端連接所述配 重塊(6)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，其特征在于，所述游梁連接單元包括 固定部件和設(shè)置在所述裝置的主體上的連接部件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，其特征在于，所述連接部件為連接座 板(3)，所述固定部件為螺桿(4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，其特征在于，所述裝置的主體設(shè)置 在抽油機(jī)游梁上與前驢頭相對(duì)的一端。
專利摘要本實(shí)用新型涉及抽油機(jī)技術(shù)，特指一種抽油機(jī)跟蹤平衡裝置，其特征在于，包括探測(cè)單元、配電控制單元、液柱平衡制動(dòng)單元、平衡單元以及游梁連接單元；其中，所述探測(cè)單元與所述配電控制單元通信連接，所述配電控制單元還連接到所述液柱平衡制動(dòng)單元，所述平衡單元連接到所述液柱平衡制動(dòng)單元，所述游梁連接單元實(shí)現(xiàn)所述裝置的主體與抽油機(jī)游梁的連接和固定。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了抽油機(jī)液柱載荷的平衡，使抽油機(jī)始終在天平狀態(tài)下運(yùn)行，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于推廣。
文檔編號(hào)E21B43/00GK201666144SQ20102013383
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者張文志 申請(qǐng)人:張文志