复合平衡式长冲程抽油机

摘要

本发明涉及一种复合平衡式长冲程抽油机，具有底座和机架，在支架上设有传动轴，传动轴的中间部位设有复合式平衡机构，传动轴一端通过皮带传动件连接有轮系悬绳机构，另一端连接有换向驱动机构，换向驱动机构是由驱动电机、主动轴、连杆和与连杆连接的一对曲拐组成。该机通过复合式平衡结构，能大大减轻平衡重的重量，而且配套电机额定功率小，耗用钢材可节约35%以上，使用过程的能源消耗可减少50%以上。同时，冲程、冲次调整简便，无须改变机构配制，对不同油井状况及其变化具有较大的适用范围。

权利要求

1.一种复合平衡式长冲程抽油机，具有底座和机架，底座上通过支架设有传动轴，该传动轴通过轴座与机架连接，传动轴的一端通过皮带传动件连接有轮系悬绳机构，另一端连接有换向驱动机构，中间部位设有复合式平衡机构，所述换向驱动机构由驱动电机、主动轴、连杆和与连杆连接的一对曲拐组成，驱动电机安装在底座上，并通过传动件与主动轴连接，主动轴通过支撑座与底座安装连接，两曲拐分别与主动轴和传动轴固定连接；所述轮系悬绳机构由绕绳轮、悬绳、和顶滑轮组成，绕绳轮通过轮轴安装在机架上，轮轴的另一端通过所述皮带传动件与传动轴连接，顶滑轮安装在机架的顶部，悬绳的一端固定在绕绳轮上，另一端绕过顶滑轮与抽油杆连接；其特征在于：所述复合式平衡机构由平衡重悬挂轮和移动平衡组件组成，平衡重悬挂轮固定穿装在传动轴上，并随传动轴一起转动，平衡重悬挂轮上通过钢丝绳悬挂有平衡块，所述移动平衡组件包括滑槽、平衡接力杆和调节限位杆，其中，滑槽内设有平衡滚动件，滑槽底部通过连接座与传动轴穿装连接，并可与传动轴相对自由传动，调节限位杆连接在平衡接力杆的自由端，其上穿装有上、下限位挡件，平衡接力杆与传动轴固定连接；所述平衡滚动件采用平衡辊或滚球。

2.根据权利要求1所述的复合平衡式长冲程抽油机，其特征在于：所述驱动电机采用变频调速电机。

说明书

复合平衡式长冲程抽油机

技术领域

[0001] 本发明属于机械采油设备技术领域，特别是一种复合平衡式长冲程抽油机。

背景技术

[0002] 在公知的技术中，油田通常使用的游梁式抽油机，因其结构原因，体积庞大、能耗高、载荷性能差，尤其是不易实现长冲程。因此，长冲程、低冲次、大排量、重负载抽油机一直是国内外采油设备的研究课题。进入21世纪以来，国内外相继研制了各种无游梁抽油机， 如采用转向可逆电动机或液压马达带动滚筒正反转，实现长冲程抽油；采用六连杆结构增大游梁机的冲程；利用滑轮组和齿轮传动的增程方式等等。虽然都取得了不同程度的有益效果。但是，由于抽油机是在地理气候复杂的野外进行连续无看管作业，要求抽油机结构简单、皮实、可靠、便于维修。因此，上述方案均存在着不同程度的缺陷，如：结构复杂、可靠性差、不皮实、维修管理不便、平衡效果差、电能消耗大、耗用钢材多等。在现有的技术中，还公开了一种天轮式无游梁增程抽油机，以其节能、平衡效果好、易实现长冲程等特点，已逐步进入油田开采作业，并在采油设备中被作为具有发展潜力和推广应用前景的新机型，该机是借助双曲柄双连杆机构带动滚轴增程机构推动天轮摆动，并通过绕在天轮上的钢丝绳带动抽油杆作上下往复运动，实现长冲程作业。但该机增程部分运动构件多，结构较为复杂，且受力大，容易损坏，可靠性差，同时由于换向驱动和增程机构设置在机架的顶端，现场安装维修困难，制造和操作管理难度大。其次，采用双曲柄双连杆结构，容易形成剪刀差，而且连杆较长，对连杆的材料及制造精度要求较高，给制造、安装都带来较大的难度，增加了整机的重量，加大了制造成本。 其三，该机的平衡系统采用自由悬挂的方式，虽有较好的平衡效果，但同时依靠天轮与钢丝绳之间的相对静摩擦力进行传动，在大载荷状态下，特别是在启动或刹车时，其传动可靠性差，容易造成钢丝绳的疲劳和磨损，使用寿命短。其四，平衡重处于自由悬挂状态，高空上下往返，当抽油杆悬挂端出现失载时，数吨重的平衡重突然从高空落下，对机座造成强大的冲击，且钢丝绳极大的甩动也易酿成事故。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种结构简单、运动构件少、重量轻、平衡效果好、节能省材、调整方便，并且容易实现长冲程的复合平衡式长冲程抽油机。

[0004] 实现本发明的目的所采用的技术方案是：该抽油机具有底座和机架，底座上通过支架设有传动轴，该传动轴通过轴座与机架连接，传动轴的一端通过皮带传动件连接有轮系悬绳机构，另一端连接有换向驱动机构，中间部位设有复合式平衡机构，所述换向驱动机构由驱动电机、主动轴、连杆和与连杆连接的一对曲拐组成，驱动电机安装在底座上，并通过传动件与主动轴连接，主动轴通过支撑座与底座安装连接，两曲拐分别与主动轴和传动轴固定连接。

[0005] 所述轮系悬绳机构由绕绳轮、悬绳、和顶滑轮组成，绕绳轮通过轮轴安装在机架上，轮轴的另一端通过所述皮带传动件与传动轴连接，顶滑轮安装在机架的顶部，悬绳的一端固定在绕绳轮上，另一端绕过顶滑轮与抽油杆连接。

[0006] 所述复合式平衡机构由平衡重悬挂轮和移动平衡组件组成，平衡重悬挂轮固定穿装在传动轴上，并随传动轴一起转动，平衡重悬挂轮上通过钢丝绳悬挂有平衡块，所述移动平衡组件包括滑槽、平衡接力杆和调节限位杆，其中，滑槽内设有平衡滚动件，滑槽底部通过连接座与传动轴穿装连接，并可与传动轴相对自由传动，调节限位杆连接在平衡接力杆的自由端，其上穿装有上、下限位挡件，平衡接力杆与传动轴固定连接。

[0007] 所述平衡滚动件采用平衡辊或滚球。

[0008] 所述驱动电机采用变频调速电机。

[0009] 本发明的复合平衡式长冲程抽油机，通过复合式平衡结构，能大大减轻平衡重的重量，并将抽油机的平衡系数提高到90%以上，从而可降低减速器输出轴的峰值扭矩，增大抽油机的提升能力。与游梁式抽油机相比，该机的整机重量较轻，配套电机额定功率小，耗用钢材可节约35%以上，使用过程的能源消耗可减少50%以上。同时，冲程、冲次调整简便，无须改变机构配制，对不同油井状况及其变化具有较大的适用范围。

附图说明

[0010] 图1是本发明的结构示意图；

[0011] 图2是图1的右视图。

具体实施方式

[0012] 参看图1、图2，本发明的复合平衡式长冲程抽油机，具有底座1和机架2，底座1上通过支架13设有传动轴6，该传动轴6通过轴座 22与机架2连接。传动轴6的一端通过皮带传动件23连接有轮系悬绳机构，另一端连接有换向驱动机构，中间部位设有复合式平衡机构。所述换向驱动机构由驱动电机7、传动件8、主动轴9、连杆12和与连杆12连接的一对曲拐11、14组成，驱动电机7安装在底座1上，并通过传动件8与主动轴9连接，主动轴9通过支撑座10与底座1安装连接，两曲拐11、14分别与主动轴9和传动轴6固定连接。驱动电机7采用变频调速电机，可以方便地调节抽油机的冲次，并可调节抽油机启动与正常运行两种状态下需求功率的大小变化，减小匹配驱动电机7的额定功率。所述轮系悬绳机构由绕绳轮5、悬绳19和顶滑轮20组成，绕绳轮5通过轮轴24安装在机架2上，轮轴24的另一端通过所述皮带传动件23与传动轴6连接，顶滑轮20通过轴承座21安装在机架
2的顶部，悬绳19的一端固定在绕绳轮5上，另一端绕过顶滑轮20自由下垂，用于连接抽油杆。所述复合式平衡机构由平衡重悬挂轮18和移动平衡机构组成，平衡重悬挂轮18固定穿装在传动轴6上，并随传动轴6一起转动，平衡重悬挂轮18上通过钢丝绳4悬挂有平衡块3。移动平衡机构包括滑槽16、平衡接力杆15和调节限位杆27，其中，滑槽16内设有平衡滚动件26，可以在滑槽16内自由移动，平衡滚动件26可采用平衡辊或滚球，滑槽16的底部通过连接座17与传动轴6穿装连接，并可与传动轴6相对自由传动。调节限位杆27连接在平衡接力杆15的自由端，其上穿装有上、下限位挡件28、29，平衡接力杆15与传动轴6固定连接，用于接受平衡重力和滑槽16倾角的控制。在底座1上设有刹车机构25，该刹车机构25设置在所述皮带传动件23的一侧部位，其结构采用常规刹车机构，不再赘述。

[0013] 工作原理：该抽油机在使用过程中，当驱动电机7旋转时，通过主动轴9和曲拐11、14、连杆12带动传动轴6正反转动，并通过皮带传动件23和绕绳轮5带动悬绳19的自由端上下移动。在传动轴6正反转动的过程中，悬绳载荷通过传动轴6的扭矩传递，始终受到平衡块3重力作用下产生反向扭矩的平衡。同时，在悬绳19自由端向上冲程的过程中，平衡滚动件26处于滑槽16远离传动轴6的一端，并由其重力使滑槽16底部与平衡接力杆
15接触，在传动轴6上产生载荷反向扭矩，以此减少驱动电机7的负荷功率；当悬绳19的自由端冲程换向向下行程时，在平衡接力杆15上限位挡件28、29的作用下，使滑槽16转换倾斜方向，平衡滚动件26自然滚动至滑槽16距传动轴6较近的一端，此时平衡滚动件26的重力通过传动轴6的中心，平衡滚动件26不再发挥平衡作用。通过悬挂平衡块3与平衡滚动件26移动的复合平衡，可使抽油机的平衡系数达到90%以上，由此可以大大减小该抽油机匹配驱动电机7的额定功率，最大限度地节省动力消耗。当需要调整改变抽油机的冲程时，只需更换大小直径不同的绕绳轮5或更换皮带传动件23中的一个或两个皮带轮即可。
当需要调整抽油机的冲次次数时，只需调整驱动电机7的转速即可实现，操作非常简单。该抽油机由于平衡系数的提高，不仅可以大幅减少动力消耗，而且使整机结构更加简单，大大减轻整机重量，降低制造成本。