一種井口抽油的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于油田采油機(jī)械設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體提供了一種井口抽油機(jī)，包括抽油桿，還包括開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、減速器、轉(zhuǎn)盤(pán)、偏心軸和電機(jī)控制箱；所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)一端與電機(jī)控制箱電連接，另一端與轉(zhuǎn)盤(pán)通過(guò)聯(lián)動(dòng)軸相連，所述轉(zhuǎn)盤(pán)上設(shè)置有偏心軸，所述抽油桿與偏心軸相連。該井口抽油機(jī)利用開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，取消皮帶傳動(dòng)，減少動(dòng)力傳動(dòng)環(huán)節(jié)，提高傳動(dòng)效率，同時(shí)消除三相異步電機(jī)用作抽油機(jī)動(dòng)力時(shí)的不足，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
【專利說(shuō)明】一種井口抽油機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于油田采油機(jī)械設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種井口抽油機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002] 抽油機(jī)是有桿抽油系統(tǒng)的地面驅(qū)動(dòng)設(shè)備，按其基本結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有的抽油機(jī)可分為游 梁式和無(wú)游梁式兩大類。游梁式抽油機(jī)主要由游梁-連桿-曲柄機(jī)構(gòu)、減速機(jī)構(gòu)、動(dòng)力設(shè)備 和輔助裝置等四部分組成，如圖1示；無(wú)游梁式抽油機(jī)是用柔性件等其他方式代替游梁的 抽油機(jī)，如圖2示。
[0003] 而不管是游梁式抽油機(jī)還是無(wú)游梁式抽油機(jī)均是采用皮帶傳動(dòng)，皮帶與減速器一 起構(gòu)成抽油機(jī)的減速傳動(dòng)裝置，以實(shí)現(xiàn)從電機(jī)到曲柄軸的動(dòng)力傳遞和減速，抽油機(jī)常用的 皮帶以普通V帶和窄V帶為主，傳動(dòng)效率一般為〇. 90?0. 95。然而，由于皮帶傳動(dòng)是靠皮 帶與輪之間的摩擦力進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞，而抽油機(jī)承受交變載荷，存在輪面打滑現(xiàn)象，因 此皮帶的瞬時(shí)效率會(huì)發(fā)生變化。
[0004] 另外，現(xiàn)有的抽油機(jī)由三相異步電機(jī)作為抽油機(jī)動(dòng)力，而三相異步電機(jī)用作抽油 機(jī)動(dòng)力時(shí)，存在以下幾個(gè)方面的不足： (1)抽油機(jī)起動(dòng)時(shí)屬于重負(fù)荷啟動(dòng)，需要的啟動(dòng)扭矩大，必須配備大功率的三相異步電 機(jī)，系統(tǒng)能耗偏1?。
[0005] (2)抽油機(jī)起動(dòng)后正常運(yùn)行時(shí)，需要的扭矩相對(duì)啟動(dòng)時(shí)要小，導(dǎo)致按照啟動(dòng)扭矩配 備的三相異步電機(jī)功率利用率和效率偏低。
[0006] (3)同一抽油機(jī)型，電機(jī)額定功率越大，其功率利用率越低。
[0007] 同時(shí)，三相異步電機(jī)長(zhǎng)期處在低負(fù)荷工況下運(yùn)行，能量損耗高，從而影響抽油機(jī)井 整體的系統(tǒng)效率提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有抽油機(jī)皮帶傳動(dòng)效率低，以及三相異步電機(jī)用作抽油機(jī) 動(dòng)力時(shí)的上述不足的問(wèn)題。
[0009] 為此，本發(fā)明提供了一種井口抽油機(jī)，包括抽油桿，還包括開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、轉(zhuǎn)盤(pán)、偏 心軸和電機(jī)控制箱； 所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)一端與電機(jī)控制箱電連接，另一端與轉(zhuǎn)盤(pán)通過(guò)聯(lián)動(dòng)軸相連，所述轉(zhuǎn) 盤(pán)上設(shè)置有偏心軸，所述抽油桿與偏心軸相連。
[0010] 上述偏心軸與轉(zhuǎn)盤(pán)之間活動(dòng)連接。
[0011] 上述轉(zhuǎn)盤(pán)上設(shè)置有配重塊。
[0012] 上述電機(jī)控制箱由微電腦、節(jié)能控制模塊、功率變換器組成，節(jié)能控制模塊和功率 變換器分別與微電腦電連接。
[0013] 上述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)為定子、轉(zhuǎn)子雙凸極可變磁阻電機(jī)。
[0014] 所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、減速器和轉(zhuǎn)盤(pán)通過(guò)支架支撐于地面上。
[0015] 本發(fā)明的有益效果： (1)取消皮帶和減速器傳動(dòng)，減少了動(dòng)力傳遞環(huán)節(jié)，提高了動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞效率。
[0016] (2)降低了電機(jī)運(yùn)行電流、無(wú)功功率，減小了電機(jī)能量損耗，提升了抽油機(jī)系統(tǒng)地 面效率。
[0017] ⑶開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)由微電腦控制，可以根據(jù)抽油機(jī)的負(fù)載變化進(jìn)行智能調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)， 克服了現(xiàn)有抽油機(jī)調(diào)參困難、維護(hù)調(diào)參勞動(dòng)強(qiáng)度高等缺點(diǎn)。
[0018] ⑷開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)配有制動(dòng)保護(hù)器，電機(jī)運(yùn)行安全可靠。
[0019] 以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是常規(guī)型游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2是曲柄連桿型無(wú)游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖3是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)工作原理示意圖。
[0023] 圖4是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)初始運(yùn)行曲線圖。
[0024] 圖5是本發(fā)明不需要皮帶傳動(dòng)的井口抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：1、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)；2、轉(zhuǎn)盤(pán)；3、偏心軸；4、抽油桿；5、配重塊；6、電 機(jī)控制箱。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 實(shí)施例1 : 為了克服現(xiàn)有抽油機(jī)皮帶傳動(dòng)效率低，以及三相異步電機(jī)用作抽油機(jī)動(dòng)力時(shí)存在不足 的問(wèn)題，本實(shí)施例提供了一種如圖5所示的井口抽油機(jī)，包括抽油桿4,還包括開(kāi)關(guān)磁阻電 機(jī)1、轉(zhuǎn)盤(pán)2、偏心軸3和電機(jī)控制箱6 ; 所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)1 一端與電機(jī)控制箱6電連接，另一端與轉(zhuǎn)盤(pán)2通過(guò)聯(lián)動(dòng)軸相連，所 述轉(zhuǎn)盤(pán)2上設(shè)置有偏心軸3,所述抽油桿4與偏心軸3相連。
[0027] 所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)1和轉(zhuǎn)盤(pán)2通過(guò)支架支撐于地面上；所述偏心軸3與轉(zhuǎn)盤(pán)2之 間活動(dòng)連接，抽油桿4通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)2上不同的懸掛位置實(shí)現(xiàn)不同沖程，通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)2不停的旋 轉(zhuǎn)，帶動(dòng)抽油桿4上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)抽油泵的抽汲過(guò)程。同時(shí)，所述轉(zhuǎn)盤(pán)2上設(shè)置有配重塊5， 該配重塊5置于轉(zhuǎn)盤(pán)2上抽油桿4懸掛位置的徑向遠(yuǎn)端，起到平衡作用。
[0028] 而其中，所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)1是定子、轉(zhuǎn)子雙凸極可變磁阻電機(jī)，由定子、轉(zhuǎn)子、位 置傳感器、風(fēng)扇、機(jī)殼組成，定子、轉(zhuǎn)子均由普通硅鋼片疊壓而成，定子上裝有集中繞組，轉(zhuǎn) 子上沒(méi)有繞組和永磁體，轉(zhuǎn)子位于定子內(nèi)部，位置傳感器安裝于電機(jī)內(nèi)部非出力端，向電機(jī) 控制箱7傳輸相對(duì)位置信號(hào)，機(jī)殼包裹著定子、轉(zhuǎn)子、位置傳感器，轉(zhuǎn)子既無(wú)繞組也無(wú)永磁 體，定子極上繞有集中繞組，徑向相對(duì)的兩個(gè)繞組串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)兩極磁極，稱為"一相"。
[0029] 如圖3所示，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)1的工作原理是磁阻最小原理，即當(dāng)定子某相繞組通電 時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)由于磁力線扭曲而產(chǎn)生切向磁拉力，試圖使相近的轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)到其軸 線與該定子磁極軸線對(duì)齊的位置，即磁阻最小位置。
[0030] 圖3中N、S極表示電機(jī)定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，以轉(zhuǎn)速ηι逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，中 間為電機(jī)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子凸極方向上的軸線稱為d軸，與d軸正交的軸線稱為q軸；當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 的軸線與轉(zhuǎn)子d軸方向一致時(shí)，磁通所通過(guò)路徑的磁阻最?。划?dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的軸線與轉(zhuǎn)子q軸 方向一致時(shí)，磁通所通過(guò)的路徑的磁阻最大；而當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子磁場(chǎng)處于其他相對(duì)位置時(shí)，磁 阻在兩者之間變化，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)定子繞組依次通電，產(chǎn)生磁場(chǎng)使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
[0031] 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)1具有以下特點(diǎn)：⑴電機(jī)效率高，損耗小，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在寬廣的 轉(zhuǎn)速和功率范圍內(nèi)具有高輸出和高效率，電機(jī)轉(zhuǎn)子不存在繞組銅耗，電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)電流 ?。唬?)啟動(dòng)扭矩大、啟動(dòng)電流低，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)與三相異步電機(jī)相比，其帶負(fù)荷啟動(dòng)扭矩 達(dá)到額定扭矩的1.5倍時(shí)，啟動(dòng)電流僅為額定電流的三分之一；（3)功率因數(shù)高，開(kāi)關(guān)磁阻 電機(jī)運(yùn)行時(shí)由于是位置的閉環(huán)控制，不會(huì)出現(xiàn)丟步和失步現(xiàn)象，無(wú)功功率小，功率因數(shù)接近 1，而三相異步電機(jī)功率因數(shù)與負(fù)載率有關(guān)，一般在0.9以下；(4)可控參數(shù)多，調(diào)速性能好， 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)可以通過(guò)控制相繞組的通斷電時(shí)亥IJ、相電流脈沖的幅值和寬度等來(lái)控制電磁 矩的方向和大小，實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。
[0032] 綜上所述，本發(fā)明利用開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，取消皮帶和減速器，減少動(dòng)力傳動(dòng)環(huán) 節(jié)，提高傳動(dòng)效率，同時(shí)消除三相異步電機(jī)用作抽油機(jī)動(dòng)力時(shí)的不足，達(dá)到節(jié)能降耗的目 的。
[0033] 實(shí)施例2 : 在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，所述電機(jī)控制箱6由微電腦、節(jié)能控制模塊、功率變換器組成， 節(jié)能控制模塊和功率變換器分別與微電腦電連接。所述電機(jī)控制箱6用于實(shí)現(xiàn)控制開(kāi)關(guān)磁 阻電機(jī)1的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，其具體工作原理如下：微電腦綜合處理速度指令、速度反饋信號(hào)及通 過(guò)位置傳感器的反饋信息控制功率變換器中主開(kāi)關(guān)器件的通斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)1運(yùn) 行狀態(tài)的控制。節(jié)能控制模塊根據(jù)速度反饋信號(hào)，運(yùn)行智能調(diào)速算法，進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行分析計(jì) 算，形成控制策略，并生成運(yùn)行指令。功率變換器根據(jù)下達(dá)的指令實(shí)時(shí)控制開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)1 線組的開(kāi)通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)1的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)控制箱及電機(jī)控制中的箱微電 腦、節(jié)能控制模塊采用本【技術(shù)領(lǐng)域】公知的技術(shù)實(shí)現(xiàn)上述功能均可。
[0034] 而智能調(diào)速原理如下： 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)1的輸出功率與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)1的輸出扭矩及角速度成正比關(guān)系，即：

【權(quán)利要求】
1. 一種井口抽油機(jī)，包括抽油桿⑷，其特征在于：還包括開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)⑴、轉(zhuǎn)盤(pán)⑵、 偏心軸（3)和電機(jī)控制箱（6); 所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)（1) 一端與電機(jī)控制箱（6)電連接，另一端與轉(zhuǎn)盤(pán)（2)通過(guò)聯(lián)動(dòng)軸 相連，所述轉(zhuǎn)盤(pán)（2)上設(shè)置有偏心軸（3)，所述抽油桿（4)與偏心軸（3)相連。
2. 如權(quán)利要求1所述的井口抽油機(jī)，其特征在于：所述偏心軸⑶與轉(zhuǎn)盤(pán)⑵之間活 動(dòng)連接。
3. 如權(quán)利要求1所述的井口抽油機(jī)，其特征在于：所述轉(zhuǎn)盤(pán)（2)上設(shè)置有配重塊（5)。
4. 如權(quán)利要求1所述的井口抽油機(jī)，其特征在于：所述電機(jī)控制箱（6)由微電腦、節(jié)能 控制模塊、功率變換器組成，節(jié)能控制模塊和功率變換器分別與微電腦電連接。
5. 如權(quán)利要求1所述的井口抽油機(jī)，其特征在于：所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)⑴為定子、轉(zhuǎn)子 雙凸極可變磁阻電機(jī)。
6. 如權(quán)利要求1所述的井口抽油機(jī)，其特征在于：所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)（1)和轉(zhuǎn)盤(pán)（2)通 過(guò)支架支撐于地面上。
【文檔編號(hào)】E21B43/00GK104295273SQ201410632450
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】韓二濤, 李明, 甘慶明, 曾亞勤, 黃偉, 辛宏, 張磊, 楊海濤, 劉天宇 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司