專利名稱：一種智能在線閉環(huán)抽油機平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種抽油機自動平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及控制，尤其是一種智能在 線閉環(huán)抽油機平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
抽油機是油田采油設(shè)備最常見的地面設(shè)備。抽油機通過控制游梁上的驢頭上下運 動來實現(xiàn)抽油，抽油過程中要控制配重與驢頭之間的平衡，如果出現(xiàn)失衡，會耗損拖動游梁 的拖動電機的能量，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致驢頭失去控制。目前均采用在抽油機下偏平衡體增加或者減少配重塊數(shù)量的方法來調(diào)節(jié)抽油機 的平衡。該方法會帶來如下的缺點1、配重塊易丟失；2、配重塊需要人工搬運勞動強度大； 3、配重調(diào)節(jié)不精確；4、需要停機調(diào)節(jié)。目前還沒有行之有效的辦法來方便、自動的實現(xiàn)調(diào)平衡。
實用新型內(nèi)容為解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種智能在線閉環(huán)抽 油機平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)。實現(xiàn)在不停機條件下的配重自動調(diào)節(jié)，使配重精度在士 10%的精確調(diào) 節(jié)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本實用新型為一種智能在線閉環(huán)抽油機平衡調(diào)節(jié)系 統(tǒng)，其特殊之處在于該系統(tǒng)包括連桿、配重、傳動裝置、配重位移調(diào)節(jié)電動機和用于驅(qū)動電 動機對配重位移進行調(diào)節(jié)控制的控制裝置，所述傳動裝置、配重位移調(diào)節(jié)電動機設(shè)置在游 梁上方，所述配重位移調(diào)節(jié)電動機通過傳動裝置與連桿的一端連接，所述連桿另一端與配 重連接，所述游梁背離驢頭的一端與連桿中部連接。上述系統(tǒng)還包括第一聯(lián)軸節(jié)、第二聯(lián)軸節(jié)和支撐及推力軸承，所述配重位移調(diào)節(jié) 電動機依次通過第一聯(lián)軸節(jié)、支撐及推力軸承和第二聯(lián)軸節(jié)與傳動裝置連接。上述系統(tǒng)還包括鉸鏈底板和鉸鏈支架，所述配重位移調(diào)節(jié)電動機和支撐及推力軸 承設(shè)置在鉸鏈底板上，所述鉸鏈支架設(shè)置在游梁上方，所述鉸鏈底板通過第二鉸鏈與鉸鏈 支架鉸接。上述傳動裝置為絲杠傳動裝置，所述絲杠傳動裝置包括絲杠和絲母，所述支撐及 推力軸承通過第二聯(lián)軸節(jié)、絲杠和絲母與連桿的一端連接。上述絲母與連桿通過第一鉸鏈鉸接。上述游梁背離驢頭的一端與連桿中部通過第三鉸鏈鉸接。上述控制裝置包括用于檢測拖動電動機的電流的電流檢測器和可對配重位移調(diào) 節(jié)電動機進行控制的位移調(diào)節(jié)電動機控制器，所述電流檢測器與位移調(diào)節(jié)電動機控制器連 接。上述控制裝置還包括檢測驢頭的位置及運行的方向的角位移傳感器，所述角位移 傳感器設(shè)置在游梁和游梁支架的連接處，所述角位移傳感器和位移調(diào)節(jié)電動機控制器連接。上述控制裝置還包括控制器，所述角位移傳感器通過控制器和位移調(diào)節(jié)電動機控 制器連接。上述位移調(diào)節(jié)電動機控制器為單片機。上述控制器為單片機。本實用新型具有以下優(yōu)點1、結(jié)構(gòu)簡單本實用新型可以新造也可對傳統(tǒng)游梁式抽油機進行改造。2、使用可靠本實用新型的配重位移調(diào)節(jié)電動機、減速機、聯(lián)軸節(jié)、支撐及推力軸 承、絲杠、絲母為連桿機構(gòu)，運行穩(wěn)定可靠。3、系統(tǒng)調(diào)節(jié)簡單可靠本實用新型系統(tǒng)調(diào)節(jié)的數(shù)學(xué)模型非常簡單可用公式循環(huán)逼 近即可得到最佳工作點。4、在線實時調(diào)節(jié)本實用新型的調(diào)節(jié)過程為在線實時調(diào)節(jié)，不用停機提高作業(yè)效率。5、減輕勞動強度本實用新型的調(diào)節(jié)過程由電動機自動調(diào)節(jié)，不用人為干預(yù)，消除 了人工勞動。6、降低運營成本。本實用新型由于自動在線調(diào)節(jié)，不用人為干預(yù)，減少了維護工人 的數(shù)量及強度。7、降低了能量消耗。本實用新型可保證抽油機在平衡的條件下工作，電動機的能 耗最低。

圖1為本實用新型具體應(yīng)用實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型具體應(yīng)用實施例中的控制裝置的原理框圖。1-配重位移調(diào)節(jié)電動機、21-第一聯(lián)軸節(jié)、22-第二聯(lián)軸節(jié)、3_支撐及推力軸承、 4-絲杠、5-絲母、61-第一鉸鏈、62-第二鉸鏈、63-第三鉸鏈、64-第四鉸鏈、7-連桿、8-配 重、9-鉸鏈底板、10-鉸鏈支架、11-驢頭、12-角位移傳感器、13-游梁、14-拖動電動機、 15-游梁支架、16-電流檢測器、17-位移調(diào)節(jié)電動機控制器、18-控制器、19-中空的連桿。
具體實施方式
參見圖1、2，本實用新型的具體應(yīng)用實施例中，其結(jié)構(gòu)包括配重位移調(diào)節(jié)電動機 1、第一聯(lián)軸節(jié)21、第二聯(lián)軸節(jié)22、支撐及推力軸承3、連桿7、配重8、鉸鏈底板9、鉸鏈支架 10、傳動裝置和用于驅(qū)動電動機對配重位移進行調(diào)節(jié)控制的控制裝置，配重位移調(diào)節(jié)電動 機1依次通過第一聯(lián)軸節(jié)21、支撐及推力軸承3和第二聯(lián)軸節(jié)22與傳動裝置連接。傳動裝 置與連桿7的一端連接，連桿7另一端與配重8連接，游梁13背離驢頭11的一端與連桿7 中部通過第三鉸鏈63鉸接連接，本實施例中的傳動裝置為絲杠傳動裝置，絲杠傳動裝置包 括絲杠4和絲母5，支撐及推力軸承3通過第二聯(lián)軸節(jié)22、絲杠4和絲母5與連桿7的一端 連接，絲母5與連桿7通過第一鉸鏈61鉸接，在本實用新型的具體實施例中，絲母5是設(shè)置 在一中空的連桿19中，絲母5焊接在中空的連桿19中，該中空的連桿19背離絲母的一端與 連桿7通過第一鉸鏈61鉸接，配重位移調(diào)節(jié)電動機1和支撐及推力軸承3設(shè)置在鉸鏈底板9上，鉸鏈支架10設(shè)置在游梁13上方，鉸鏈底板9通過第二鉸鏈62與鉸鏈支架10鉸接?？刂蒲b置包括用于檢測拖動電動機14的電流的電流檢測器16和可配重對位移 調(diào)節(jié)電動機進行控制的位移調(diào)節(jié)電動機控制器17，電流檢測器16與位移調(diào)節(jié)電動機控制 器17連接?？刂蒲b置還包括檢測驢頭11的位置及運行的方向的角位移傳感器12和控制 器18，角位移傳感器12設(shè)置在游梁13和游梁支架15的連接處，角位移傳感器12通過控制 器18和位移調(diào)節(jié)電動機控制器17連接。位移調(diào)節(jié)電動機控制器17為單片機，控制器18 為單片機，電流檢測器16現(xiàn)有的各種電流檢測裝置，角位移傳感器12為現(xiàn)有的各種可實現(xiàn) 角位移測量的傳感器。本實用新型工作時，通過電流檢測器16檢測拖動電動機14的電流輸出大小，當(dāng)配 重8與驢頭11不平衡時，拖動電動14機的提升與下放功率不相等，當(dāng)驢頭11方過重時，提 升功率小于下放功率，反之當(dāng)驢頭11方過輕時，提升功率小于下放功率，位移調(diào)節(jié)電動機 控制器17根據(jù)此原理控制配重位移調(diào)電動機1的轉(zhuǎn)向，將配重8與第四鉸鏈64 (游梁13 與游梁支架15之間的鉸鏈)間調(diào)節(jié)的臂長增大或減小，配重位移調(diào)節(jié)電動機1旋轉(zhuǎn)時通過 減速機、第一聯(lián)軸節(jié)21、支撐及推力軸承3、第二聯(lián)軸節(jié)22、絲杠4、絲母5、第一鉸鏈6推動 連桿7向左右移動，調(diào)節(jié)配重8相對第四鉸鏈64間臂長的大小，從而調(diào)節(jié)了抽油機驢頭11 與配重8間的平衡。當(dāng)上升及下降的功率滿足以下公式系統(tǒng)停止調(diào)節(jié)Pu = Pd (1+Pe)(1)-10%^ Pe = (Pu-Pd) / (P^Pd) < +10%。(2)公式中Pu 驢頭上升時電動機的輸出功率Pd 驢頭下降時電動機的輸出功率Pe 驢頭上升與下降的電動機輸出功率差當(dāng)上升及下降的電流滿足以下公式系統(tǒng)停止調(diào)節(jié)Iu = ID(1+IE)(3)-10% ≤Ie = (Iu-IdV(IZId)彡+10%。(4)公式中Iu 驢頭上升時電動機的電流Id 驢頭下降時電動機的電流Ie 驢頭上升與下降的電動機電流差控制器18還可通過角位移傳感器13檢測器驢頭11的位置及運行的方向，來輔助 調(diào)節(jié)抽油機驢頭11與配重8間的平衡。
權(quán)利要求1.一種智能在線閉環(huán)抽油機平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括連桿、配重、傳動 裝置、配重位移調(diào)節(jié)電動機和用于驅(qū)動電動機對配重位移進行調(diào)節(jié)控制的控制裝置，所述 傳動裝置、配重位移調(diào)節(jié)電動機設(shè)置在游梁上方，所述配重位移調(diào)節(jié)電動機通過傳動裝置 與連桿的一端連接，所述連桿另一端與配重連接，所述游梁背離驢頭的一端與連桿中部連 接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能在線閉環(huán)抽油機平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng) 還包括第一聯(lián)軸節(jié)、第二聯(lián)軸節(jié)和支撐及推力軸承，所述配重位移調(diào)節(jié)電動機依次通過第 一聯(lián)軸節(jié)、支撐及推力軸承和第二聯(lián)軸節(jié)與傳動裝置連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能在線閉環(huán)抽油機平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng) 還包括鉸鏈底板和鉸鏈支架，所述配重位移調(diào)節(jié)電動機和支撐及推力軸承設(shè)置在鉸鏈底板 上，所述鉸鏈支架設(shè)置在游梁上方，所述鉸鏈底板通過第二鉸鏈與鉸鏈支架鉸接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能在線閉環(huán)抽油機平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于所述傳動 裝置為絲杠傳動裝置，所述絲杠傳動裝置包括絲杠和絲母，所述支撐及推力軸承通過第二 聯(lián)軸節(jié)、絲杠和絲母與連桿的一端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能在線閉環(huán)抽油機平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于所述絲母 與連桿通過第一鉸鏈鉸接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能在線閉環(huán)抽油機平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于所述游梁 背離驢頭的一端與連桿中部通過第三鉸鏈鉸接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述的智能在線閉環(huán)抽油機平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)， 其特征在于所述控制裝置包括用于檢測拖動電動機的電流的電流檢測器和可對配重位移 調(diào)節(jié)電動機進行控制的位移調(diào)節(jié)電動機控制器，所述電流檢測器與位移調(diào)節(jié)電動機控制器 連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的智能在線閉環(huán)抽油機平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于所述控制 裝置還包括檢測驢頭的位置及運行的方向的角位移傳感器，所述角位移傳感器設(shè)置在游梁 和游梁支架的連接處，所述角位移傳感器和位移調(diào)節(jié)電動機控制器連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的智能在線閉環(huán)抽油機平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于所述控制 裝置還包括控制器，所述角位移傳感器通過控制器和位移調(diào)節(jié)電動機控制器連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的智能在線閉環(huán)抽油機平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于所述位移 調(diào)節(jié)電動機控制器為單片機，所述控制器為單片機。
專利摘要本實用新型涉及一種智能在線閉環(huán)抽油機平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括連桿、配重、傳動裝置、配重位移調(diào)節(jié)電動機和用于驅(qū)動電動機對配重位移進行調(diào)節(jié)控制的控制裝置，傳動裝置、配重位移調(diào)節(jié)電動機設(shè)置在游梁上方，配重位移調(diào)節(jié)電動機通過傳動裝置與連桿的一端連接，連桿另一端與配重連接，所述游梁背離驢頭的一端與連桿中部連接。本實用新型可實現(xiàn)在不停機條件下的配重自動調(diào)節(jié)，使配重精度在±10％的精確調(diào)節(jié)。
文檔編號E21B43/00GK201934067SQ20102068570
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者趙敏, 邢連鮮 申請人:西安寶德自動化股份有限公司