專利名稱：非對稱循環(huán)復合平衡抽油機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種油田開采所用控油機，尤其涉及一種更為節(jié)能的抽油機。
背景技術：
近年來，我國石油行業(yè)發(fā)展較快，國際能源機構(正A)在其《石油市場報 告》中稱，"目前中國已經(jīng)成為世界石油需求增長的引擎，并且還存在巨大的 增長空間"，我國石油分布廣闊，有大慶、勝利、遼河、克拉瑪依、四川、華北 等20多個大型油田，石油產(chǎn)量達到340萬桶/天，是世界第五大產(chǎn)油國，油田 進入中后期開發(fā)，對控油機的需求量增大，目前，我國控油機的保有量在10萬 臺以上，電動機裝機總容量在3500麗，每年耗電量逾百億KW.h，抽油機運行效 率在我國平均效率為25.96%，國外平均水平為30.05%，年節(jié)能潛力可達幾十 億KW. h，可見我國的抽油機械存在能耗高、生產(chǎn)效率低、資源利用率低等狀況， 為了解決這個問題，我國近幾年先后也設計制造了不少節(jié)能控油機，但在現(xiàn)場 使用過程中存在"節(jié)能"與"可靠"的不少問題
1、 前置式因制造、安裝難度大、結構笨重、維護困難而不能推廣。
2、 六桿抽油機由于其運動件增多而帶來易損件增多，制造安裝調整復雜而 被淘汰。
3、 雙驢頭抽油機由于其柔性件容易斷股，經(jīng)常造成斷裂、翻機，且安裝、 維護困難。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前現(xiàn)有技術的不足，解決常規(guī)式游梁抽油機節(jié)能、安全問題。本發(fā) 明提供了非對稱循環(huán)復合平衡抽油機。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案它包括懸繩器、吊繩、驢 頭、游梁、支架、橫梁、掛軸、支承座、游梁平衡重、定位軸、吊裝孔、連桿、 曲柄裝置、曲柄偏置角、曲柄銷、減速器、底座、電動機、制動器等構成。其 特征在于游梁尾部設有剛性偏置平衡重，且其重心與游梁重心的聯(lián)線與水平線 之間構成下偏游梁平衡重偏置角；抽油機的曲柄平衡塊重心與曲柄軸中心連線 和曲柄銷中心與曲柄軸重心連線之間設有曲柄偏置角；與連桿相連接的橫梁設 置在游梁的上方的支承座中，且橫梁可在支承座中轉動。
本發(fā)明具有節(jié)能、結構穩(wěn)定、平衡效果好、扭矩波動小等優(yōu)點。


附圖為本發(fā)明結構示意圖。
附圖中1懸繩器，2吊繩，3驢頭，4游梁，5支架，6橫梁，7掛軸，8 支承座，9游梁平衡重，10定位軸，11吊裝孔，12連桿，13曲柄裝置，14 曲柄偏置角，15曲柄銷，16減速器，17底座，18電動機，19制動器。
具體實施例方式
將本發(fā)明運用于游梁式抽油機之中，電動機18經(jīng)皮帶傳動到減速器16，再 經(jīng)減速器16輸出軸帶動曲柄裝置13轉動，.曲柄裝置13轉動帶動連桿12做連 續(xù)圓周運動，連桿12帶動橫梁6和游梁4，使驢頭3做往復的直線運動。其中 抽油機在運行過程中游梁偏置平衡重9的重心的運動軌跡是一段圓弧，當重心 處于游梁4回轉中心的水平線上時，其重力矩最大；當重心靠近處于游梁4回 轉重心的垂直線時，其重力矩最小，也就是說在懸點下沖程時，游梁平衡重9 從低處抬到了高處，從而增加其位能，當懸點上沖程時，游梁平衡重9自高處 下落，把下沖程時儲存的位能充分釋放出來，幫助電動機18做功，這就減少了 電動機18在上沖程時所需輸出的能量。曲柄體上設置了偏置角，由減速器16曲柄軸凈扭矩Mn二(W-G)*TF-M. Sin(@-r)計算式得知，(W — G)是懸點凈負荷， 它在油井工作參數(shù)和工作條件確定以后變化是不大的。當然減小光桿加速度可 以減小慣性載荷，進而減小(W-G)值，但是光桿最大加速度往往發(fā)生在抽油桿、 管變形區(qū)間。最大加速度引起的慣性載荷對光桿最大負荷影響不大。經(jīng)計算表 明光桿最大負荷點并不是曲柄軸扭矩最大點。而另一個扭矩因數(shù)因子TF對負荷 扭矩影響很大，當(W-G)不變時，TF的下降率就是負荷扭矩的下降率，偏置機使 上沖程的最大扭矩因數(shù)下降，從而使抽油機減速器輸出軸凈扭矩下降，下沖程 扭矩因數(shù)TF值增大，使抽油桿下落釋放出的能量更有效地儲存到平衡重上。負 荷扭矩TF(W-G)在一個工作循環(huán)中是一條非正弦曲線，正負峰值分別發(fā)生在曲柄 轉角60°和300°左右。(以曲柄順時針旋轉為例)平衡力矩Msin6)是以M為振 幅的正弦曲線，峰值分別在90°和270° 。由于負荷扭矩和平衡力矩的峰值發(fā) 生點位置相差太大。所以，凈扭矩曲線仍然變化幅度較大，且有明顯的負值， 為解決這一問題，除對抽油機幾何參數(shù)進行優(yōu)化，使負荷扭矩峰值移動外，在 曲柄體上設置了一個曲柄偏置角14，即平衡重中心線與曲柄對稱中心線不重合 存在一個偏置角，提高平衡效果，得到的凈扭矩曲線峰值低，變化幅值小。由 于電動機18功率正比于減速器輸出軸均方根扭矩，所以偏置機所需功率在相同 土作條件下比常規(guī)機低。另一方面設置合適的游梁平衡重9的初始相位，使平 衡扭矩曲線與懸點載荷扭矩曲線達到較好的疊合，從而減小凈扭矩峰值，減小 均方根扭矩，達到節(jié)能的目的。經(jīng)理論計算，節(jié)能效果可達30%左右。附圖中懸 繩器l、吊繩2、支架5、橫梁6、掛軸7、支承座8、定位軸10、吊裝孔12、 曲柄銷15、底座17、制動器19在抽油機安裝和使用過程中分別承擔支撐、控 制和傳動作用。
本發(fā)明中抽油機的曲柄平衡塊重心與曲柄軸中心連線和曲柄銷中心與曲柄軸重心連線之間設有曲柄偏置角，這個角的存在主要因為改變參數(shù)后控油機的 與下死點對應的曲柄位置比常規(guī)機"滯后"了一個相位角。這是為了平衡扭矩 與載荷扭矩對齊。
權利要求
1、非對稱循環(huán)復合平衡抽油機，它包括懸繩器、吊繩、驢頭、游梁、支架、橫梁、掛軸、支承座、游梁平衡重、定位軸、吊裝孔、連桿、曲柄裝置、曲柄偏置角、曲柄銷、減速器、底座、電動機、制動器構成，其特征在于游梁尾部設有剛性偏置平衡重，且其重心與游梁重心的聯(lián)線與水平線之間構成下偏游梁平衡重偏置角。
2、 根據(jù)權利要求l所述的非對稱循環(huán)復合平衡抽油機，其特征在于抽油 機的曲柄平衡塊重心與曲柄軸中心連線和曲柄銷中心與曲柄軸重心連線之間設 有曲柄偏置角。
3、 根據(jù)權利要求1和2所述的非對稱循環(huán)復合平衡抽油機，其特征在于 與連桿相連接的橫梁設置在游梁的上方的支承座中，且橫梁可在支承座中轉動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非對稱循環(huán)復合平衡抽油機。它包括懸繩器、吊繩、驢頭、游梁、支架、橫梁、掛軸、支承座、游梁平衡重、定位軸、吊裝孔、連桿、曲柄裝置、曲柄偏置角、曲柄銷、減速器、底座、電動機、制動器等構成。其特征在于游梁尾部設有剛性偏置平衡重，且其重心與游梁重心的聯(lián)線與水平線之間構成下偏游梁平衡重偏置角；抽油機的曲柄平衡塊重心與曲柄軸中心連線和曲柄銷中心與曲柄軸重心連線之間設有曲柄偏置角；與連桿相連接的橫梁設置在游梁的上方的支承座中，且橫梁可在支承座中轉動。本發(fā)明具有節(jié)能、結構穩(wěn)定、平衡效果好、扭矩波動小等優(yōu)點。
文檔編號F04B47/00GK101575962SQ20091003338
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月19日 優(yōu)先權日2009年6月19日
發(fā)明者周奇才, 干建輝, 方世龍, 陳永軍 申請人:江蘇雙鑫石油機械有限公司