專(zhuān)利名稱(chēng)：偏心平衡舉升裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油煤炭開(kāi)采機(jī)械舉升領(lǐng)域，具體涉及一種偏心平衡舉升裝置。
背景技術(shù)：
國(guó)際能源供需關(guān)系日趨緊張，能源消耗過(guò)大，急需發(fā)展安全、節(jié)能、環(huán)保的油氣田 煤田舉升裝置。為適應(yīng)不同開(kāi)采期的需要，機(jī)械采油設(shè)備從游梁式抽油機(jī)發(fā)展到無(wú)游梁式 抽油機(jī)。目前，75%的人工舉升抽油機(jī)以游梁式抽油機(jī)為主，分為常規(guī)型游梁式抽油機(jī)、前置 型游梁式抽油機(jī)、異相型游梁式抽油機(jī)和雙驢頭型游梁式抽油機(jī)、高架曲柄平衡、直接平衡 抽油機(jī)等。這些結(jié)構(gòu)型式的抽油機(jī)主要是利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橛瘟旱纳舷聰[ 動(dòng)，或電機(jī)正反轉(zhuǎn)等帶動(dòng)抽油桿和抽油泵進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將井液抽汲至地面。這些類(lèi)型的抽 油機(jī)其結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，配套工藝齊全，但其結(jié)構(gòu)龐大、載荷波動(dòng)大、沖程上下死點(diǎn)均存在減速箱 扭矩、電機(jī)功率為零或負(fù)值、運(yùn)動(dòng)性能差、傳遞環(huán)節(jié)多、系統(tǒng)效率低和能耗大。其主要原因是 載荷旋轉(zhuǎn)中心與平衡塊旋轉(zhuǎn)中心在同一軸線(xiàn)上、致使沖程上下死點(diǎn)減速箱扭矩、電機(jī)功率 存在負(fù)值或零。電機(jī)利用率低，常規(guī)抽油機(jī)電機(jī)功率曲線(xiàn)如圖4所示。其中縱軸為電機(jī)功 率(KW)，橫軸為曲柄轉(zhuǎn)角，矩形線(xiàn)表示光桿功率，三角形線(xiàn)表示電機(jī)功率，菱形線(xiàn)表示平衡 重功率。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有抽油機(jī)減速箱扭矩電機(jī)功率存在負(fù)值、波動(dòng)大、運(yùn)動(dòng)性能差、傳遞環(huán)節(jié) 多、效率低、能耗大、結(jié)構(gòu)龐大等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種偏心平衡舉升裝置。該舉升裝置利用 載荷與平衡重旋轉(zhuǎn)中心不同即偏心機(jī)構(gòu)，以輕型鏈、柔性繩代替剛性能量傳遞結(jié)構(gòu)，動(dòng)力通 過(guò)鏈或柔性繩、滑輪組實(shí)現(xiàn)抽油桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；實(shí)現(xiàn)減速箱扭矩電機(jī)功率無(wú)負(fù)值或零值，波 動(dòng)小的連續(xù)抽油；結(jié)構(gòu)比較小、重量比較輕、能耗比較低。本發(fā)明的偏心平衡舉升裝置包括主機(jī)底座、平衡系統(tǒng)、動(dòng)力傳遞系統(tǒng)和支架系統(tǒng)， 其特征在于采用偏心設(shè)置，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)最大減速箱扭矩、電機(jī)功率變小，沖程上、下死點(diǎn)的 最小減速箱扭矩、電機(jī)功率變大，避免出現(xiàn)負(fù)值和較大波動(dòng)。所述平衡系統(tǒng)包括平衡塊和平衡柄和平衡座， 衡塊固定在平衡柄上，并與平衡 柄一起繞平衡座做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所述動(dòng)力傳遞系統(tǒng)由電機(jī)、減速機(jī)、剎車(chē)、鏈條或柔繩、定動(dòng)滑 輪系統(tǒng)等構(gòu)成。動(dòng)滑輪固定在動(dòng)滑輪柄上，并與動(dòng)滑輪柄一起繞動(dòng)滑輪座的主軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)，懸點(diǎn)載荷通過(guò)鏈條或柔繩施加到動(dòng)滑輪上。所述偏心設(shè)置為平衡塊旋轉(zhuǎn)形成的平衡塊旋轉(zhuǎn)中心與動(dòng)滑輪旋轉(zhuǎn)形成的載荷旋 轉(zhuǎn)中心偏移。所述支架系統(tǒng)包括長(zhǎng)度可調(diào)的斜撐桿組件，其一端與井口連接，另一端與主機(jī)底 座鉸接，用于保持井口支架的穩(wěn)定，保持井口支架與機(jī)身之間的平衡。該舉升裝置利用偏心機(jī)構(gòu)，使載荷回轉(zhuǎn)中心與平衡塊回轉(zhuǎn)中心發(fā)生偏移，使載荷 上沖程運(yùn)行區(qū)間角度大于180°，下沖程區(qū)間角度小于180°，角度變化范圍在5° ^30°之間。與油井載荷平衡后電機(jī)功率實(shí)現(xiàn)最大減速箱扭矩、電機(jī)功率變小，最小減速箱扭矩、電 機(jī)功率變大，實(shí)現(xiàn)了減速箱扭矩、電機(jī)功率交變均勻化且保持在正值范圍，使得動(dòng)能與機(jī)械 能的轉(zhuǎn)換平衡，解決了現(xiàn)有抽油機(jī)減速箱扭矩電機(jī)功率負(fù)值、波動(dòng)大、效率低等問(wèn)題，其電 機(jī)功率曲線(xiàn)如附圖5所示，其中縱軸表示功率(W)，橫軸表示曲柄轉(zhuǎn)角，星形線(xiàn)表示光桿功 率，虛線(xiàn)表示電機(jī)功率，點(diǎn)劃線(xiàn)表示平衡重功率。該裝置通過(guò)改變載荷曲柄旋轉(zhuǎn)半徑、鏈、繩的固定端位置及減速器的傳動(dòng)比，實(shí)現(xiàn) 調(diào)節(jié)沖程長(zhǎng)度。電動(dòng)機(jī)始終做有效功，電流始終保持在正值范圍內(nèi)，提高系統(tǒng)效率；
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，外形美觀，具有結(jié)構(gòu)比較小、重量比較輕、能耗比較低等優(yōu)點(diǎn)。不僅能夠節(jié)約 能源，而且可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境的目的，一次性投資少。


附圖1本發(fā)明的正面視圖 附圖2本發(fā)明的偏心原理示意圖 附圖3本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構(gòu)圖 附圖4常規(guī)抽油機(jī)電機(jī)功率曲線(xiàn)圖 附圖5本發(fā)明抽油機(jī)的電機(jī)功率曲線(xiàn)圖
具體實(shí)施例方式
如圖1和3所示，電機(jī)14通過(guò)減速機(jī)15驅(qū)動(dòng)平衡柄8及平衡塊9繞平衡座11作旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)。動(dòng)滑輪6心軸的一端固定在動(dòng)滑輪柄7上，動(dòng)滑輪柄7繞動(dòng)滑輪座10上的主軸作圓 周運(yùn)動(dòng)，心軸的另一端通過(guò)軸承與短連桿17連接，而短連桿17的另一頭通過(guò)軸承與軸銷(xiāo)滑 塊16相連，軸銷(xiāo)滑塊16固定在平衡柄8上與平衡塊9相對(duì)的一端。動(dòng)滑輪柄7支撐動(dòng)滑 輪6順時(shí)針循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，并拖動(dòng)鏈條5或柔繩做伸縮運(yùn)動(dòng)。鏈條5的固定端由鏈尾軸銷(xiāo)13固 定在底座12的中部，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中鏈尾只繞軸銷(xiāo)13作小角度的擺動(dòng)。鏈條5從軸銷(xiāo) 13處延伸依次繞過(guò)動(dòng)滑輪6、定滑輪4與定滑輪2，最后與井口的抽油桿相連。鏈條的伸縮 運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為井口懸點(diǎn)的垂向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。定滑輪4與軸銷(xiāo)13可置于機(jī)身底座，也可置于與動(dòng) 滑輪6的上方。動(dòng)滑輪座10與平衡座11固定在主機(jī)底座12上，兩個(gè)機(jī)座在水平方向上錯(cuò) 開(kāi)安裝，成一個(gè)偏心值。如圖2所示，A為平衡重旋轉(zhuǎn)中心，B為載荷旋轉(zhuǎn)中心。偏心值的確 定與沖程及平衡有關(guān)，其調(diào)節(jié)范圍在5° ^30°之間，精確尺寸受抽油機(jī)結(jié)構(gòu)及懸點(diǎn)載荷影 響，可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)，測(cè)試一個(gè)抽油沖程周期最小電流與最大電流比變化趨勢(shì)最小確定 優(yōu)化結(jié)果。抽油機(jī)沖程的變更通過(guò)調(diào)節(jié)動(dòng)滑輪6的回轉(zhuǎn)半徑來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體需要調(diào)節(jié)動(dòng)滑輪柄 7的伸出長(zhǎng)度。在變更抽油機(jī)的沖程后，還需要對(duì)軸銷(xiāo)滑塊16的位置進(jìn)行調(diào)整。在調(diào)整軸 銷(xiāo)滑塊時(shí)，需要將六顆固定螺栓從調(diào)節(jié)孔中完全擰出，然后再將軸銷(xiāo)滑塊調(diào)至指定位置。斜撐桿組件3 —端與定滑輪2鉸鏈固定，另一端與主機(jī)底座12鉸連固定接，長(zhǎng)度 與角度可調(diào)，其作用一是保持井口支架的穩(wěn)定，二是使井口支架與機(jī)身之間內(nèi)力平衡。
權(quán)利要求
一種用于油田煤田抽汲油氣水流體的偏心平衡舉升裝置，包括主機(jī)底座(12)、平衡系統(tǒng)(9，8，11)、動(dòng)力傳遞系統(tǒng)(2，4，5，6)和支架系統(tǒng)，其特征在于采用偏心設(shè)置，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)最大減速箱扭矩、電機(jī)功率變小，沖程上、下死點(diǎn)的最小減速箱扭矩、電機(jī)功率變大，避免出現(xiàn)負(fù)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏心平衡舉升裝置，其特征在于所述平衡系統(tǒng)包括平衡塊 (9 )和平衡柄(8 )和平衡座(11)，平衡塊(9 )固定在平衡柄(8 )上，并與平衡柄(8 ) 一起繞 平衡座(11)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏心平衡舉升裝置，其特征在于所述動(dòng)力傳遞系統(tǒng)采用鏈 條(5 )或柔繩、動(dòng)定滑輪系統(tǒng)(2，4，6 )傳遞動(dòng)力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的偏心平衡舉升裝置，其特征在于動(dòng)滑輪(6)固定在動(dòng)滑輪柄 (7)上，并與動(dòng)滑輪柄(7) —起繞動(dòng)滑輪座(10)的主軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，懸點(diǎn)載荷通過(guò)鏈條(5) 施加到動(dòng)滑輪(6)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的偏心平衡舉升裝置，其特征在于所述偏心設(shè)置為平衡塊旋 轉(zhuǎn)形成的平衡塊旋轉(zhuǎn)中心與動(dòng)滑輪(6)旋轉(zhuǎn)形成的載荷旋轉(zhuǎn)中心偏移。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的偏心平衡舉升裝置，其特征在于所述偏心設(shè)置通過(guò)使動(dòng)滑 輪座(10)和平衡座(11)在水平方向上錯(cuò)開(kāi)角度實(shí)現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的偏心平衡舉升裝置，其特征在于所述角度通過(guò)抽油沖程周 期最小電流與最大電流比變化趨勢(shì)最小來(lái)確定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的偏心平衡舉升裝置，其特征在于所述角度為5°^30°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一權(quán)利要求所述的偏心平衡舉升裝置，其特征在于所述 支架系統(tǒng)包括長(zhǎng)度可調(diào)的斜撐桿組件(3)，其一端與井口連接，另一端與主機(jī)底座(12)鉸 接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的偏心平衡舉升裝置，其特征在于動(dòng)滑輪柄(7)上設(shè)置有調(diào) 節(jié)機(jī)構(gòu)，可調(diào)節(jié)動(dòng)滑輪(6)的旋轉(zhuǎn)半徑，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括軸銷(xiāo)滑塊(16)、調(diào)節(jié)孔和固定螺栓。
全文摘要
一種用于油田煤田抽汲油氣水流體的偏心平衡舉升裝置，包括主機(jī)底座、平衡系統(tǒng)、動(dòng)力傳遞系統(tǒng)和支架系統(tǒng)。其特征在于采用偏心設(shè)置，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)最大減速箱扭矩、電機(jī)功率變小，沖程上、下死點(diǎn)的最小減速箱扭矩、電機(jī)功率變大，避免出現(xiàn)負(fù)值。該舉升裝置主要解決現(xiàn)有抽油機(jī)減速箱扭矩電機(jī)功率存在負(fù)值、波動(dòng)大、性能差、傳遞環(huán)節(jié)多、效率低、能耗大、結(jié)構(gòu)龐大等問(wèn)題。
文檔編號(hào)E21B43/00GK101892821SQ20101025821
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者周建庚, 唐安平, 徐金超, 方莜軒, 李娟 , 李曉東, 王學(xué)進(jìn), 王毅, 韓修廷 申請(qǐng)人:湖南有色重型機(jī)器有限責(zé)任公司;北京華瑞九州能源科技有限公司