[發明專利]均衡扭矩之節能式游梁抽油機

在審

• 申請號: 201610094182.2
• 申請日: 2016-02-20
• 公開（公告）號: CN105507853A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 張洪延
• 申請（專利權）人: 張洪延
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00
• 代理公司: 丹東匯申專利事務所 21227
• 代理人: 徐楓燕

技術領域

本發明申請涉及石油豎井開采設備——游梁式抽油機，尤其涉及的是匹配扭矩、 降低能耗為核心的游梁式抽油機。

背景技術

原油開采應用較多的仍是游梁式豎井抽油機,其基本組成包括底座、支架、游梁、 游梁的曲柄連桿驅動機構、驢頭及其懸繩器等。游梁式抽油機是石油開采設備中的耗能大 戶，用電量占油田總用電量的40％，而且其拖動電機的負荷率還極為低下，效率低下，加重 了能源浪費；再者，游梁式抽油機采油工作中，因曲柄下降過程中負荷減輕，拖動電機拖動 產生能量無法被負載吸收，而饋入電網，引發對電網的沖擊，致使整體電網供電質量下降。

中國專利CN101598013A公開的游梁式抽油機技術方案，是于分級減速的傳動軸上 設置有一系列周期運轉配重塊的系列平衡塊裝置，用于穩定拖動電機扭矩的作用，提高拖 動電機的負荷效率，以降低電耗量。但其系列平衡塊裝置的一系列運轉配重塊的結構設置， 對抽油機結構改動較大，需要提供較大的回轉空間，更為重要的是難以根據實際油井載荷 變化狀況來便捷、快速實施對應調整，也沒有根本解決拖動電機能量饋入電網所產生的電 網沖擊影響技術問題。

發明內容

本發明申請的發明目的在于提供一種實現穩定拖動電機扭矩、提高拖動電機負荷 率、降低能耗的同時，構成簡單、占用空間小、并易于根據實際載荷變化對應實施快速調整 的均衡扭矩之節能式游梁抽油機。本發明申請提供的均衡扭矩之節能式游梁抽油機技術方 案，其主要技術內容是：一種均衡扭矩之節能式游梁抽油機，以減速器的傳動軸為運轉軸， 軸上設置有彈簧勢能調整系裝置，本彈簧勢能調整系裝置中的曲軸為至少設有一曲軸段的 運轉軸，各曲軸段上牽掛有外端端位固定的彈簧部，所述的各曲軸段及其彈簧部貢獻的周 期性運轉反作用扭矩為：

式中的A_r是第r個彈簧部貢獻的反作用扭矩，是第r個彈簧部固定端距本曲軸段軸心的距離，k_r是第r個彈簧部的彈性系數，是第r個彈簧部牽掛端的旋轉半徑，是第r個彈簧部的自由長度，是第r個彈簧部曲軸牽掛端的旋轉角速度，是初始角，t表示為時間;

由各彈簧部貢獻的反作用扭矩：T(balance)=A₁+A₂+…+A_m來擬合和穩定拖動 電機扭矩，即：

拖動電機輸入扭矩T(input)=抽油機負載扭矩T(demand)-彈簧勢能調整系裝置提 供的扭矩T(balance)=常量C,使拖動電機輸入扭矩T(input)最小且接近常數。

在上述的整體技術方案中，所述的各曲軸段之間經行星齒輪減速器減速聯接。

在上述的整體技術方案中，所述的運轉軸上還設置有系列平衡塊裝置，本系列平 衡塊裝置與彈簧勢能調整系裝置綜合貢獻的反作用扭矩為：

T(balance)=a₀sin(ω0t)+A₁+A₂+…+A_m，

利用T(balance)對已知的T(demand)進行曲線擬合，則可得到使得T(input)最小， 且接近常數的一組ar，kr，Rr，Lr，r，以及r0(r=1,…,m)。

本發明申請公開的均衡扭矩之節能式游梁抽油機技術方案，實現了進一步穩定拖 動電機輸出功率的技術目的，在大幅度提高電動機負荷率、延長拖動電機使用壽命、實現節 能技術目的、提高經濟效益的同時，裝置本身結構簡單、體積和占用空間小、平衡效率高的 技術優點，更方便對已有游梁式抽油機減速箱結構實施改良，而且便于根據油井開采的實 際載荷變化簡捷、快速的調整彈簧勢能調整系裝置的參數配置，最為方便調整本裝置載荷 特征的主要方式包括有調整彈簧部端位固定位置，以改變運轉軸中心與彈簧部固定端間的 距離，或者調整更換不同自由長度的彈簧，使得整套平衡裝置提供與油井抽油開采負載相 匹配的平衡扭矩；本技術方案的另一技術效果是選用小功率電機，進一步實現高效驅動、低 耗工作的技術目的；本技術方案的再一技術優點是可以徹底解決拖動電機對饋入電網沖擊 影響的技術問題。

附圖說明

圖1為本發明申請的總構造圖。

圖2為彈簧勢能調整系裝置的一實施結構圖。

圖3為每一曲軸段和其彈簧部貢獻的反作用扭矩特性曲線圖。

圖4為各曲軸段以三種整數倍于抽油機原平衡塊轉速的特征曲線圖。