游梁式抽油機(jī)平衡自動(dòng)調(diào)整裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種游梁式抽油機(jī)平衡自動(dòng)調(diào)整裝置，包括：電機(jī)、蝸輪蝸桿減速器、推力軸承、觀察窗、平衡塊、驅(qū)動(dòng)絲杠、平衡箱、導(dǎo)電滑環(huán)、控制柜。所述的平衡箱為長(zhǎng)方體，內(nèi)部安裝與其滑動(dòng)配合并能夠往復(fù)移動(dòng)的平衡塊、設(shè)有用于觀測(cè)平衡塊位置的觀察窗，平衡塊通過(guò)平衡箱內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)絲杠控制往復(fù)移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)絲杠的一端連接電機(jī)，電機(jī)通過(guò)蝸輪蝸桿減速器與驅(qū)動(dòng)絲杠聯(lián)接，驅(qū)動(dòng)絲杠兩端設(shè)有推力軸承。本實(shí)用新型利用機(jī)械傳動(dòng)和電氣自動(dòng)控制技術(shù)，驅(qū)動(dòng)平衡塊在曲柄上位置的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存與釋放，實(shí)現(xiàn)游梁式抽油機(jī)平衡的快速、準(zhǔn)確調(diào)整，達(dá)到節(jié)約電能、延長(zhǎng)抽油機(jī)使用壽命的目的，并減輕采油工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障油田安全生產(chǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】游梁式抽油機(jī)平衡自動(dòng)調(diào)整裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油機(jī)械領(lǐng)域，具體而言是一種游梁式抽油機(jī)平衡自動(dòng)調(diào)整裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在油田的日常生產(chǎn)工作中，衡量游梁式抽油機(jī)能耗和使用壽命的一個(gè)重要指標(biāo)是抽油機(jī)的平衡狀況，而抽油機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)載荷是不均勻的，抽油機(jī)在工作過(guò)程中或多或少會(huì)處在不平衡的狀態(tài)下運(yùn)行對(duì)于已無(wú)法通過(guò)自身平衡配置來(lái)進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)的在役抽油機(jī)，則會(huì)通過(guò)在抽油機(jī)上安裝平衡調(diào)節(jié)裝置的方式來(lái)繼續(xù)調(diào)節(jié)平衡。
[0003]游梁式抽油機(jī)在完成一個(gè)抽油周期的過(guò)程中，上沖程和下沖程的負(fù)荷也不平衡，并且差別較大，為了改善這種不平衡狀態(tài)，節(jié)約電能，游梁式抽油機(jī)都設(shè)計(jì)在抽油機(jī)曲柄上安裝平衡重，但是由于平衡重的配重是固定的，而油井的工況是變化的，再加上平衡重機(jī)構(gòu)的機(jī)械調(diào)整受到現(xiàn)場(chǎng)諸多條件的限制，使抽油機(jī)不能及時(shí)完全達(dá)到平衡的狀態(tài)，因此在實(shí)際運(yùn)行中，電機(jī)往往處于兩種工作狀態(tài)，即電動(dòng)狀態(tài)和倒發(fā)電狀態(tài)。倒發(fā)電能量在電-機(jī)-電反復(fù)轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，既造成了一定能量損失又會(huì)對(duì)大網(wǎng)的正常供電造成一定程度的擾動(dòng)，同時(shí)使電網(wǎng)與電機(jī)的功率因數(shù)再一次降低。近十幾年來(lái)，很多油田都研制了各種調(diào)平衡裝置和工具來(lái)對(duì)在役常規(guī)游梁抽油機(jī)進(jìn)行平衡調(diào)整以便節(jié)能和延長(zhǎng)抽油機(jī)的使用壽命，而這些調(diào)平衡裝置僅僅局限于機(jī)械方面的實(shí)現(xiàn)和調(diào)平衡工具的優(yōu)化，
[0004]比如通過(guò)更換不同的平衡重，且平衡調(diào)節(jié)仍需要人工操作來(lái)完成，采油工人的
[0005]勞動(dòng)強(qiáng)度大，高空作業(yè)采油工人調(diào)平衡時(shí)從曲柄上掉下的情況偶爾有之，存在著安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)上述存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種游梁式抽油機(jī)平衡自動(dòng)調(diào)整裝置。
[0007]游梁式抽油機(jī)平衡自動(dòng)調(diào)整裝置，其自動(dòng)調(diào)整裝置包括:電機(jī)、蝸輪蝸桿減速器、推力軸承、觀察窗、平衡塊、驅(qū)動(dòng)絲杠、平衡箱、導(dǎo)電滑環(huán)、控制柜。所述的游梁式抽油機(jī)平衡自動(dòng)調(diào)整裝置的平衡箱為長(zhǎng)方體，內(nèi)部安裝與其滑動(dòng)配合并能夠往復(fù)移動(dòng)的平衡塊、設(shè)有用于觀測(cè)平衡塊位置的觀察窗，平衡塊通過(guò)貫穿平衡箱內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)絲杠控制往復(fù)移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)絲杠的一端連接電機(jī)，電機(jī)通過(guò)蝸輪蝸桿減速器與驅(qū)動(dòng)絲杠聯(lián)接，驅(qū)動(dòng)絲杠兩端設(shè)有推力軸承。
[0008]上述游梁式抽油機(jī)平衡自動(dòng)調(diào)整裝置中的電機(jī)為24V直流電機(jī)。
[0009]上述游梁式抽油機(jī)平衡自動(dòng)調(diào)整裝置中的導(dǎo)電滑環(huán)固定部分通過(guò)導(dǎo)線與控制柜連接，活動(dòng)部分通過(guò)導(dǎo)線與電機(jī)連接，導(dǎo)電滑環(huán)安裝在減速箱輸出軸上，位于減速箱與曲柄之間。
[0010]上述游梁式抽油機(jī)平衡自動(dòng)調(diào)整裝置中的控制柜設(shè)有中央處理器以及與其第一輸入端依次連接的電量計(jì)量模塊、電流及電壓數(shù)據(jù)采集模塊，與其第二輸入端連接的用于判斷抽油機(jī)上或下沖程的信號(hào)采集模塊，所述中央處理器的第一輸出端用于輸出電機(jī)的正反轉(zhuǎn)以及時(shí)間信號(hào)并與電機(jī)的控制電路連接、第二輸出端用于輸出測(cè)試周期信號(hào)并與數(shù)據(jù)采集模塊連接。
[0011]上述游梁式抽油機(jī)平衡自動(dòng)調(diào)整裝置，其自動(dòng)控制方法:
[0012]首先，通過(guò)電流互感器和電壓測(cè)量裝置分別檢測(cè)電流和電壓，分別采集抽油機(jī)在上、下沖程時(shí)的電壓及電流信息，并將電壓以及電流信號(hào)輸入數(shù)據(jù)采集
[0013]模塊，然后將采集的電壓及電流信息輸入電量計(jì)量模塊并在此計(jì)量電能，然后輸入中央處理器，同時(shí)在抽油機(jī)上安裝用于判斷抽油機(jī)上下沖程的信號(hào)采集模塊，采集到的上或下沖程狀態(tài)，狀態(tài)的信息也輸入到中央處理器中，采用往復(fù)多個(gè)沖程累加計(jì)算抽油機(jī)上、下沖程所做的有用功，計(jì)算得到當(dāng)前抽油機(jī)的平衡率。
[0014]其次，將上述平衡率與設(shè)定的平衡率進(jìn)行比較，如果平衡率未達(dá)到設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，即確定平衡塊的移動(dòng)方向及距離，然后輸出電機(jī)的正反轉(zhuǎn)信號(hào)以及轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間信號(hào)給電機(jī)的控制電路，通過(guò)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速以及時(shí)間，實(shí)現(xiàn)平衡塊在平衡箱內(nèi)移動(dòng)，調(diào)整抽油機(jī)至平衡狀態(tài)；
[0015]第三，設(shè)定平衡率測(cè)試周期h，如果平衡率達(dá)到設(shè)定的范圍內(nèi)，則輸出測(cè)試周期信號(hào)，確定下一次信號(hào)采集的時(shí)間，定期重復(fù)上述步驟。
[0016]第四，抽油機(jī)平衡自動(dòng)控制器計(jì)算過(guò)程
[0017]采用三相三線兩元件測(cè)量方法，合相功率計(jì)算公式為
[0018]P = Uab X Ia + Ucb X Ic
[0019]式中:P—合相功率kw.h
[0020]Uab- a相與b相電壓，V
[0021]Ia一a 相電流，A
[0022]Ucb- c相與b相電壓，V
[0023]I c—c 相電流，A
[0024]平衡度計(jì)算:
[0025]當(dāng)A1 <A2 時(shí)，B = A1A2 X 100%,范圍 O ?100%
[0026]當(dāng) A1 > A2 時(shí)，B = A2A1X 100%，范圍 O ?100%
[0027]式中:
[0028]B—平衡度％
[0029]A1—上沖程有功電能kw.h，
[0030]A2—下沖程有功電能kw.h，
[0031]連續(xù)測(cè)量10次，取累加平均值；理想狀態(tài)下，A1=A2, B = 100%
[0032]當(dāng)平衡度B大于Bmax時(shí)，抽油機(jī)為平衡，無(wú)需調(diào)整
[0033]調(diào)整距尚計(jì)算:S=B設(shè)一B測(cè)X δ
[0034]式中:
[0035]S—調(diào)整距離
[0036]Bs一設(shè)定平衡度％
[0037]Bs一測(cè)量平衡度％
[0038]δ 一調(diào)整時(shí)間，秒
[0039]本實(shí)用新型的有益效果是:依據(jù)力矩平衡原理和游梁式抽油機(jī)的平衡調(diào)節(jié)技術(shù)，結(jié)合機(jī)械傳動(dòng)和電氣控制理論，移動(dòng)平衡塊在抽油機(jī)曲柄上位置的改變，實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存與釋放，從而達(dá)到有效平衡井下液柱與地面生產(chǎn)情況變化后產(chǎn)生的油井不平衡的狀況。通過(guò)自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)自動(dòng)檢測(cè)抽油機(jī)上、下沖程的平衡率，并與設(shè)定值進(jìn)行比較，自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)正、反轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)平衡箱內(nèi)的平衡塊移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)游梁式抽油機(jī)平衡的快速、準(zhǔn)確調(diào)整，達(dá)到節(jié)約電能、延長(zhǎng)抽油機(jī)使用壽命的目的，并減輕采油工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障油田安全生產(chǎn)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0040]圖1-本實(shí)用新型主視全剖結(jié)構(gòu)示意圖
[0041]圖2-本實(shí)用新型現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖
[0042]圖3-本實(shí)用新型控制原理框圖
[0043]圖4-本實(shí)用新型工作原理框圖
[0044]圖中，1.電機(jī)，2.蝸輪蝸桿減速器，3.推力軸承，4.觀察窗，5.平衡塊，6.
[0045]驅(qū)動(dòng)絲杠，7.平衡箱，8.導(dǎo)電滑環(huán)，9.控制柜，10.游梁式抽油機(jī)平衡自動(dòng)調(diào)整裝置，11.曲柄，12.抽油機(jī)，13.井口。

【具體實(shí)施方式】
[0046]為進(jìn)一步公開(kāi)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明:
[0047]游梁式抽油機(jī)平衡自動(dòng)調(diào)整裝置由電機(jī)1、蝸輪蝸桿減速器2、推力軸承3、觀察窗4、平衡塊5、驅(qū)動(dòng)絲杠6、平衡箱7、導(dǎo)電滑環(huán)8、控制柜9組成。所述的游梁式抽油機(jī)平衡自動(dòng)調(diào)整裝置的長(zhǎng)方體平衡箱7內(nèi)部安裝與其滑動(dòng)配合并能夠往復(fù)移動(dòng)的平衡塊5、設(shè)有用于觀測(cè)平衡塊5位置的觀察窗4，平衡塊5通過(guò)貫穿平衡箱7內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)絲杠6控制往復(fù)移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)絲杠6的一端連接24V直流電機(jī)1，電機(jī)I通過(guò)蝸輪蝸桿減速器2與驅(qū)動(dòng)絲杠5聯(lián)接，驅(qū)動(dòng)絲杠5兩端設(shè)有推力軸承2。導(dǎo)電滑環(huán)8固定部分通過(guò)導(dǎo)線與控制柜9連接，滑動(dòng)部分通過(guò)導(dǎo)線與電機(jī)I連接，安裝在減速箱輸出軸上，位于減速箱與曲柄11之間。平衡箱7及電機(jī)1、蝸輪蝸桿減速器2、平衡塊5、驅(qū)動(dòng)絲杠6，牢固安裝在抽油機(jī)曲柄11的上、下兩側(cè)。
[0048]游梁式抽油機(jī)平衡自動(dòng)調(diào)整裝置中的控制柜9的中央處理器CPU以及與其第一輸入端依次連接電量計(jì)量模塊、電流及電壓數(shù)據(jù)采集模塊，與其第二輸入端連接的用于判斷抽油機(jī)上、下沖程的信號(hào)采集模塊，中央處理器的電機(jī)I正、反裝信號(hào)輸出端與電機(jī)I的控制電路連接。通過(guò)電流互感器和電壓測(cè)量裝置分別檢測(cè)電流和電壓，并將電壓以及電流信號(hào)輸入數(shù)據(jù)采集模塊，然后將采集的電壓及電流信息輸入電量計(jì)量模塊并在此計(jì)量電能，然后輸入中央處理器，同時(shí)在抽油機(jī)上安裝的用于判斷抽油機(jī)上、下沖程的信號(hào)采集模塊(比如接近開(kāi)
[0049]關(guān))，采集到的上、下沖程的信息也輸入到中央處理器中，中間處理器根據(jù)收
[0050]到的電量計(jì)量信息以及上、下沖程信息進(jìn)行處理，分別計(jì)量抽油機(jī)上、下沖程所做的有用功4、4，并將往復(fù)多個(gè)沖程累加計(jì)量，然后計(jì)算平衡率B，并與設(shè)定的平衡率進(jìn)行比較，如果平衡率B未達(dá)到設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，即確定平衡塊5的移動(dòng)方向及距離S，然后輸出電機(jī)I的正、反轉(zhuǎn)信號(hào)(即控制平衡塊5的移動(dòng)方向)以及轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間秒信號(hào)給電機(jī)I的控制電路(電機(jī)的轉(zhuǎn)速移動(dòng)，通過(guò)控制轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間來(lái)控制平衡塊5的移動(dòng)距離S);如果平衡率B達(dá)到設(shè)定的范圍內(nèi)，則輸出測(cè)試周期信號(hào)(即設(shè)定的定期信號(hào)采集時(shí)間)，確定下一次信號(hào)采集的時(shí)間(測(cè)試周期可以根據(jù)實(shí)際情況確定，可以為幾小時(shí)，也可以是幾十小時(shí))。
【權(quán)利要求】
1.一種游梁式抽油機(jī)平衡自動(dòng)調(diào)整裝置，其自動(dòng)調(diào)整裝置包括:電機(jī)(1)、蝸輪蝸桿減速器(2)、推力軸承(3)、觀察窗(4)、平衡塊(5)、驅(qū)動(dòng)絲杠(6)、平衡箱(7)、導(dǎo)電滑環(huán)(8)、控制柜(9);其特征是:所述的游梁式抽油機(jī)平衡自動(dòng)調(diào)整裝置的平衡箱(7)為長(zhǎng)方體，內(nèi)部安裝與其滑動(dòng)配合并能夠往復(fù)移動(dòng)的平衡塊(5)、設(shè)有用于觀測(cè)平衡塊(5)位置的觀察窗(4)，平衡塊(5)通過(guò)貫穿平衡箱(7)內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)絲杠(6)控制往復(fù)移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)絲杠(6)的一端連接電機(jī)(1)，電機(jī)(1)通過(guò)蝸輪蝸桿減速器(2 )與驅(qū)動(dòng)絲杠(5 )聯(lián)接，驅(qū)動(dòng)絲杠(5 )兩端設(shè)有推力軸承(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游梁式抽油機(jī)平衡自動(dòng)調(diào)整裝置，其特征是:所述的電機(jī)(1)為24V直流電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游梁式抽油機(jī)平衡自動(dòng)調(diào)整裝置，其特征是:所述的導(dǎo)電滑環(huán)(8)固定部分通過(guò)導(dǎo)線與控制柜(9)連接，活動(dòng)部分通過(guò)導(dǎo)線與電機(jī)(1)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游梁式抽油機(jī)平衡自動(dòng)調(diào)整裝置，其特征是:所述的控制柜(9)設(shè)有中央處理器(CPU)以及與其第一輸入端依次連接的電量計(jì)量模塊、電流及電壓數(shù)據(jù)采集模塊，與其第二輸入端連接的用于判斷抽油機(jī)上或下沖程的信號(hào)采集模塊，所述中央處理器的第一輸出端用于輸出電機(jī)的正反轉(zhuǎn)以及時(shí)間信號(hào)并與電機(jī)的控制電路連接、第二輸出端用于輸出測(cè)試周期信號(hào)并與數(shù)據(jù)采集模塊連接。
【文檔編號(hào)】E21B43/00GK204140029SQ201420583984
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】陳洪維, 宋慧芳, 單保華, 虞曉光, 麻長(zhǎng)業(yè), 王毅, 隋學(xué)旭 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司孤島采油廠