專利名稱：油田抽油機(jī)制動(dòng)裝置及其智能控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種油田抽油機(jī)所用的制動(dòng)裝置，以及控制制動(dòng)裝置的智能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，油田抽油機(jī)使用的基本是 傳統(tǒng)的人力手動(dòng)制動(dòng)裝置，一種是抱式制動(dòng)器，一種是脹式制動(dòng)器。它們的基本機(jī)械原理，就是通過人力使得制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓產(chǎn)生摩擦力，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的。該裝置的不足操作不便，比較費(fèi)力、安全可靠性差、存在隱患等。而且，由于常規(guī)抽油機(jī)的制動(dòng)器(手剎車)是采用機(jī)械形式，由人工進(jìn)行操作，對(duì)抽油機(jī)運(yùn)行期間，抽油桿意外斷脫，使得配重急速下落，抽油機(jī)瞬間失去平衡，常有造成抽油機(jī)機(jī)械部件損壞或翻車等事故。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服上述缺陷，本實(shí)用新型提供一種可以實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)非人エ控制的制動(dòng)裝置以及智能控制系統(tǒng)，以解決抽油機(jī)的自動(dòng)控制和運(yùn)行時(shí)的安全可靠性問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案ー種油田抽油機(jī)制動(dòng)裝置，安裝在減速機(jī)上，制動(dòng)裝置采用電磁制動(dòng)器控制減速機(jī)的制動(dòng)和解除制動(dòng)。進(jìn)ー步地，所述電磁制動(dòng)器包括主制動(dòng)盤、制動(dòng)片和被制動(dòng)盤，所述制動(dòng)片與所述減速機(jī)的輸入軸連接，所述被制動(dòng)盤穿過所述減速機(jī)的輸入軸并與所述減速機(jī)的箱體連接。進(jìn)ー步地，所述被制動(dòng)盤通過轉(zhuǎn)換盤與所述減速機(jī)的箱體連接。優(yōu)選地，所述被制動(dòng)盤與所述轉(zhuǎn)換盤通過支撐件連為一體。進(jìn)ー步地，所述制動(dòng)片通過外齒套以花鍵連接方式固定于所述減速機(jī)的輸入軸。進(jìn)ー步地，所述電磁制動(dòng)器的殼體內(nèi)設(shè)有2個(gè)加扭螺栓，所述加扭螺栓的前端作用于所述制動(dòng)盤能夠形成一定距離的移動(dòng)，以鎖定所述電磁制動(dòng)器的制動(dòng)狀態(tài)和解除制動(dòng)狀態(tài)。進(jìn)ー步地，所述電磁制動(dòng)器的殼體內(nèi)還包括磁箍組合，所述主制動(dòng)盤和磁箍組合由制動(dòng)釋放螺栓鎖緊成一體；所述主制動(dòng)盤、被制動(dòng)盤與制動(dòng)片之間通過閉合而產(chǎn)生摩擦力阻止減速機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，并通過電磁力將主制動(dòng)盤吸開一定距離使所述制動(dòng)片隨所述輸入軸
一起運(yùn)轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型還提供了ー種油田抽油機(jī)制動(dòng)裝置智能控制系統(tǒng)，包括以上所述的制動(dòng)裝置和電氣控制裝置，所述電氣控制裝置與所述電磁制動(dòng)器電連；所述電氣控制裝置設(shè)有伺服驅(qū)動(dòng)器和過載保護(hù)電路，所述過載保護(hù)電路用于電機(jī)電流超過所設(shè)定的范圍時(shí)，輸出繼電器斷開以使所述電磁制動(dòng)器即刻制動(dòng)。進(jìn)ー步地，所述過載保護(hù)電路為所述伺服驅(qū)動(dòng)器設(shè)有連接所述電磁制動(dòng)器的兩個(gè)接線端子BK1、BK2，所述電磁制動(dòng)器的動(dòng)作由中間繼電器KL控制；KL接通時(shí)，電磁制動(dòng)器松開制動(dòng)片；KL斷開時(shí)，電磁制動(dòng)器閉合制動(dòng)片；其中，KL由觸頭KM2及kl、k2兩 接點(diǎn)控制，kl、k2連接伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部常開繼電器；當(dāng)電機(jī)負(fù)載超過所設(shè)定的范圍時(shí)，伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部繼電器釋放，kl、k2之間斷開，KL隨即斷電，電磁制動(dòng)器隨之?dāng)嚯?。進(jìn)一步地，所述電氣控制裝置的控制模式包括節(jié)能模式和工頻模式；所述伺服驅(qū)動(dòng)器與能耗回饋單元連接；所述能耗回饋單元，用于抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度大于控制所設(shè)定的速度時(shí)，在所述伺服驅(qū)動(dòng)器控制電機(jī)保持原有速度的同時(shí)，將其所反饋回來的能量反饋到電網(wǎng)上。針對(duì)抽油機(jī)傳統(tǒng)的人力手動(dòng)制動(dòng)裝置，存在的不足和問題，本實(shí)用新型采用電磁制動(dòng)器用于抽油機(jī)的制動(dòng)裝置，可以很好地排除抽油機(jī)常規(guī)停機(jī)面臨的操作不便，比較費(fèi)力、人員因素大等問題。進(jìn)一步，本實(shí)用新型提供的智能控制系統(tǒng)，還特別解決了抽油機(jī)運(yùn)行且無人值守期間，當(dāng)發(fā)生抽油桿意外斷脫時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)制動(dòng)，消除了安全隱患，安全可靠性得以確保。本實(shí)用新型特別適用于單頭或雙頭游梁式抽油機(jī)。

圖I為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I的A-A向視圖；圖3為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的分解示意圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中電磁制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4的側(cè)視圖；圖6為本實(shí)用新型智能控制系統(tǒng)的控制柜的電氣原理圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的主要思想是改變傳統(tǒng)的人工控制方式，通過在抽油機(jī)減速機(jī)的輸入軸上安裝電磁制動(dòng)器來控制減速機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止。以下對(duì)具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。如圖1-5所示，本實(shí)用新型提供一種抽油機(jī)制動(dòng)裝置，應(yīng)用于油田抽油機(jī)。制動(dòng)裝置包括抽油機(jī)上的減速機(jī)I和電磁制動(dòng)器2。該所述電磁制動(dòng)器2的功能在于使減速機(jī)I在很短時(shí)間內(nèi)停止運(yùn)轉(zhuǎn)并閘住不動(dòng)。在本實(shí)施例中，電磁制動(dòng)器2包括主制動(dòng)盤21、制動(dòng)片22、被制動(dòng)盤23和磁箍組合24，該磁箍組合24可采用現(xiàn)有技術(shù)中的任何電磁制動(dòng)器，比如本實(shí)施例中所使用的彈簧241和磁軛243的組合結(jié)構(gòu)，其作用就是通電時(shí)，利用電磁力產(chǎn)生吸力，主制動(dòng)盤21壓縮彈簧241，使主制動(dòng)盤21與制動(dòng)片22之間產(chǎn)生距離；斷電時(shí)，彈簧241的回復(fù)力推動(dòng)主制動(dòng)盤21，直至主制動(dòng)盤21擠壓于制動(dòng)片22。制動(dòng)片22套置于減速機(jī)的輸入軸11上，并通過外齒套25以花鍵方式固定于減速機(jī)的輸入軸11上；主制動(dòng)盤21和磁箍組合24由制動(dòng)釋放螺栓5鎖緊成一體,并置于一外殼26內(nèi)。主制動(dòng)盤21與被制動(dòng)盤23之間通過內(nèi)六角螺栓6和空心調(diào)節(jié)螺栓7進(jìn)行間隙連接，間隙只要能夠保證主制動(dòng)盤21的制動(dòng)行程即可，比如，間隙為1-2_。被制動(dòng)盤23通過轉(zhuǎn)換盤3與減速機(jī)箱體12連接，該轉(zhuǎn)換盤3設(shè)有6個(gè)固定孔，對(duì)應(yīng)的6個(gè)螺栓4將轉(zhuǎn)換盤3固定于所述減速機(jī)箱體12上。優(yōu)選地，被制動(dòng)盤23與所述轉(zhuǎn)換盤3通過支撐件31連為一體，這樣可以更好地保證被制動(dòng)盤23與減速機(jī)輸入軸11同軸安裝。安裝完畢調(diào)好制動(dòng)盤21與制動(dòng)片22間隙，松開制動(dòng)釋放螺栓5，此時(shí)在制動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)控制柜給電磁制動(dòng)器2供電后，制動(dòng)解除，抽油機(jī)進(jìn)入準(zhǔn)運(yùn)行狀態(tài)。減速機(jī)輸入軸11與制 動(dòng)片22相連，整個(gè)電磁制動(dòng)器2固定在減速機(jī)箱體12上，當(dāng)電磁制動(dòng)器2不通電的時(shí)候，主制動(dòng)盤21、被制動(dòng)盤23與制動(dòng)片22之間，在彈簧241的壓力下閉合，產(chǎn)生強(qiáng)大的摩擦力，阻止減速機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)電磁制動(dòng)器2通電后，電流經(jīng)過線圈產(chǎn)生的磁力將主制動(dòng)盤21吸開I 2_，制動(dòng)片22少了主制動(dòng)的阻力后，就可以自由運(yùn)轉(zhuǎn)了。為了保證抽油機(jī)的安全保障，所述電磁制動(dòng)器的殼體26內(nèi)設(shè)有2個(gè)加扭螺栓8，所述加扭螺栓8的前端作用于所述主制動(dòng)盤21，并能夠形成一定距離的前后移動(dòng)。加扭螺栓8采用手動(dòng)的方式操作，當(dāng)正向旋進(jìn)時(shí)，加扭螺栓8擠推主制動(dòng)盤21直到將制動(dòng)片22抱死，鎖定所述電磁制動(dòng)器的制動(dòng)狀態(tài)；反之，則解除制動(dòng)狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)上述進(jìn)一步保證制動(dòng)裝置的安全使用，本實(shí)用新型針對(duì)制動(dòng)裝置采用了智能控制，基本技術(shù)方案是①控制柜供電時(shí)，電磁制動(dòng)器即解除制動(dòng)，抽油機(jī)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，斷電即刻制動(dòng)；②由于控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在抽油機(jī)運(yùn)行且無人值守，當(dāng)發(fā)生抽油桿意外斷脫時(shí)，電磁自動(dòng)制動(dòng)器會(huì)即刻制動(dòng)，使抽油機(jī)在制動(dòng)剎車的阻力下減緩至平衡點(diǎn)停止，從而避免了抽油機(jī)機(jī)械部件損壞或翻車等事故的發(fā)生。如圖6所示，三相四線制的380V電源從LI、L2、L3、N處輸入，經(jīng)總閘空開QSl接入點(diǎn)表。面板上面的SBl為系統(tǒng)停止按鈕，SB2為系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕，SB3為模式切換旋鈕，用于節(jié)能模式跟工頻模式的切換。按SBl按鈕啟動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)KMl的輔助常開觸點(diǎn)閉合自鎖，系統(tǒng)得電工作。KM2與KM3在電路上進(jìn)行邏輯互鎖，用于控制模式的切換，防止切換模式的時(shí)候造成電源短路。當(dāng)SB3切換到節(jié)能模式時(shí)，KM3閉合自鎖，同時(shí)KM3的常閉觸點(diǎn)斷開，使KM2斷開控制回路，電機(jī)通過KM3接入伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服驅(qū)動(dòng)器與能耗回饋單元投入工作。根據(jù)工況，伺服驅(qū)動(dòng)器實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)輸出的電流電壓，時(shí)刻保持電機(jī)的有功功率為最佳狀態(tài)。當(dāng)抽油機(jī)配重不匹配、井底環(huán)境變化的時(shí)候，勢(shì)必造成抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度大于控制所設(shè)定的速度，此時(shí)伺服驅(qū)動(dòng)器控制電機(jī)保持原有速度的同時(shí)，將其所反饋回來的能量經(jīng)過回饋單元反饋到電網(wǎng)，讓系統(tǒng)節(jié)省半個(gè)工作周期的能量開支，從而達(dá)到更進(jìn)一步的省電效果。如果有特殊原因不能采用節(jié)能模式時(shí)，可將SB3切換到工頻模式，按SBl停止系統(tǒng)，待系統(tǒng)停止后，重新按SB2啟動(dòng)系統(tǒng)，KM2閉合，KM3斷開，電機(jī)通過KM2直接接入電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)。所述伺服驅(qū)動(dòng)器設(shè)有BK1、BK2兩個(gè)接線端子，連接外部的所述電磁制動(dòng)器；所述電磁制動(dòng)器的動(dòng)作由中間繼電器KL控制；KL接通時(shí)，電磁制動(dòng)器松開制動(dòng)片；KL斷開時(shí)，電磁制動(dòng)器閉合制動(dòng)片；其中，KL由觸頭KM2及kl、k2兩接點(diǎn)控制，kl、k2連接伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部常開繼電器；當(dāng)采用工頻模式時(shí)，KM2閉合，供電給電機(jī)的同時(shí)，接通KL閉合，BK1、BK2輸出電壓給外部的電磁制動(dòng)器，使其松開制動(dòng)片；當(dāng)采用節(jié)能模式時(shí)，伺服驅(qū)動(dòng)器在確保能夠輸出電壓控制電機(jī)，并且無故障的情況下，閉合內(nèi)部繼電器，接通kl、k2兩點(diǎn)，閉合KL，通過BK1、BK2給外部的電磁制動(dòng)器供電松開制動(dòng)片；在節(jié)能模式下，伺服驅(qū)動(dòng)器時(shí)刻控制著電機(jī)的運(yùn)作電壓及電流，當(dāng)出現(xiàn)斷桿，或者其他機(jī)械故障發(fā)生時(shí)，由于電機(jī)負(fù)載的突變，造成電流的變化，超過所設(shè)定的范圍時(shí)，伺服跳故障保護(hù)，內(nèi)部繼電器釋放，kl、k2之間斷開，KL隨即斷電，電磁制動(dòng)器也斷 電抱死。抽油機(jī)在電磁制動(dòng)器剎車的阻力下慢慢下滑到平衡點(diǎn)。從而起到保護(hù)作用。觸摸屏直接采用伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的24V電源供電，與伺服驅(qū)動(dòng)器之間采用485總線，M0DEBUS通信協(xié)議通信。簡(jiǎn)化系統(tǒng)控制，同時(shí)將電機(jī)的實(shí)時(shí)電流、電壓、轉(zhuǎn)速等從驅(qū)動(dòng)器那讀取回來，然后以圖表的方式顯示出來，方便數(shù)據(jù)的分析。當(dāng)然，本實(shí)用新型還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本實(shí)用新型精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本實(shí)用新型做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種油田抽油機(jī)制動(dòng)裝置，安裝在減速機(jī)上，其特征在于制動(dòng)裝置采用電磁制動(dòng)器控制減速機(jī)的制動(dòng)和解除制動(dòng)；所述電磁制動(dòng)器包括主制動(dòng)盤、制動(dòng)片和被制動(dòng)盤，所述制動(dòng)片與所述減速機(jī)的輸入軸連接，所述被制動(dòng)盤穿過所述減速機(jī)的輸入軸并與所述減速機(jī)的箱體連接。
2.如權(quán)利要求I所述的制動(dòng)裝置，其特征在于所述被制動(dòng)盤通過轉(zhuǎn)換盤與所述減速機(jī)的箱體連接。
3.如權(quán)利要求2所述的制動(dòng)裝置，其特征在于所述被制動(dòng)盤與所述轉(zhuǎn)換盤通過支撐件連為一體。
4.如權(quán)利要求1-3中任一所述的制動(dòng)裝置，其特征在于所述制動(dòng)片通過外齒套以花鍵連接方式固定于所述減速機(jī)的輸入軸。
5.如權(quán)利要求1-3中任一所述的制動(dòng)裝置，其特征在于，所述電磁制動(dòng)器的殼體內(nèi)設(shè)有2個(gè)加扭螺栓，所述加扭螺栓的前端作用于所述制動(dòng)盤能夠形成一定距離的移動(dòng)，以鎖定所述電磁制動(dòng)器的制動(dòng)狀態(tài)和解除制動(dòng)狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求5所述的制動(dòng)裝置，其特征在于所述電磁制動(dòng)器的殼體內(nèi)還包括磁箍組合，所述主制動(dòng)盤和磁箍組合由制動(dòng)釋放螺栓鎖緊成一體；所述主制動(dòng)盤、被制動(dòng)盤與制動(dòng)片之間通過閉合而產(chǎn)生摩擦力阻止減速機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，并通過電磁力將主制動(dòng)盤吸開一定距離使所述制動(dòng)片隨所述輸入軸一起運(yùn)轉(zhuǎn)。
7.一種油田抽油機(jī)制動(dòng)裝置智能控制系統(tǒng)，其特征在于智能控制系統(tǒng)包括權(quán)利要求1-6中任一所述的制動(dòng)裝置和電氣控制裝置，所述電氣控制裝置與所述電磁制動(dòng)器電連；所述電氣控制裝置設(shè)有伺服驅(qū)動(dòng)器和過載保護(hù)電路，所述過載保護(hù)電路用于電機(jī)電流超過所設(shè)定的范圍時(shí)，輸出繼電器斷開以使所述電磁制動(dòng)器即刻制動(dòng)。
8.如權(quán)利要求7所述的智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述過載保護(hù)電路為所述伺服驅(qū)動(dòng)器設(shè)有連接所述電磁制動(dòng)器的兩個(gè)接線端子BK1、BK2，所述電磁制動(dòng)器的動(dòng)作由中間繼電器KL控制沖間繼電器KL接通時(shí)，電磁制動(dòng)器松開制動(dòng)片沖間繼電器KL斷開時(shí)，電磁制動(dòng)器閉合制動(dòng)片； 其中，中間繼電器KL由觸頭KM2及接點(diǎn)kl、接點(diǎn)k2兩接點(diǎn)控制，接點(diǎn)kl、接點(diǎn)k2連接伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部常開繼電器；當(dāng)電機(jī)負(fù)載超過所設(shè)定的范圍時(shí)，伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部繼電器釋放，接點(diǎn)kl、接點(diǎn)k2之間斷開，中間繼電器KL隨即斷電，電磁制動(dòng)器隨之?dāng)嚯姟?br> 9.如權(quán)利要求7或8所述的智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述電氣控制裝置的控制模式包括節(jié)能模式和工頻模式；所述伺服驅(qū)動(dòng)器與能耗回饋單元連接； 所述能耗回饋單元，用于抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度大于控制所設(shè)定的速度時(shí)，在所述伺服驅(qū)動(dòng)器控制電機(jī)保持原有速度的同時(shí)，將其所反饋回來的能量反饋到電網(wǎng)上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種油田抽油機(jī)制動(dòng)裝置及其智能控制系統(tǒng)，安裝在減速機(jī)上，制動(dòng)裝置采用電磁制動(dòng)器控制減速機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止。智能控制系統(tǒng)的電氣控制裝置與所述電磁制動(dòng)器電連；所述電氣控制裝置設(shè)有伺服驅(qū)動(dòng)器和過載保護(hù)電路，所述過載保護(hù)電路用于電機(jī)電流超過所設(shè)定的范圍時(shí)，輸出繼電器斷開以使所述電磁制動(dòng)器即刻制動(dòng)。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了機(jī)械自動(dòng)控制抽油機(jī)的減速機(jī)，并達(dá)到了抽油機(jī)運(yùn)行且無人值守期間，當(dāng)發(fā)生抽油桿意外斷脫時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)制動(dòng)，消除了安全隱患，安全可靠性得以確保。
文檔編號(hào)F16D65/22GK202441784SQ20112043801
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者孫寶利, 孫新平, 黃發(fā)章 申請(qǐng)人:孫寶利