[實用新型]基于飛輪儲能技術的動能平衡節能抽油機

有效

• 申請號: 201821627229.8
• 申請日: 2018-10-08
• 公開（公告）號: CN208950550U
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 李金鈺;王柏公;劉鍇;葛藝
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種基于飛輪儲能技術的動能平衡節能抽油機，具體涉及飛輪儲能技術領域。其解決了目前游梁式抽油機載荷波動較大，電機的工作條件惡劣等問題。該基于飛輪儲能技術的動能平衡節能抽油機，包括游梁式抽油機設備和動能平衡設備，所述游梁式抽油機設備包括抽油桿、懸繩器、驢頭、支架、底座、游梁、曲柄、連桿、橫梁、配重杠鈴、平衡塊、減速箱、皮帶輪、皮帶和電機，所述動能平衡設備包括超越離合器、軸承箱、動態飛輪儲能裝置以及飛輪。電機與皮帶輪之間通過超越離合器、皮帶相連，超越離合器通過皮帶與動態飛輪儲能裝置連接傳動。

技術領域

本實用新型涉及飛輪儲能技術領域，具體涉及一種基于飛輪儲能技術的動能平衡節能抽油機。

背景技術

游梁式抽油機以其結構簡單、操作簡便、維護方便，可靠性高等優點，在油田機械采油中占主導地位，但由于受周期性交變載荷的影響，運行過程減速箱曲柄軸扭矩波動較大甚至出現負扭矩而使電機被拖動加速進入發電狀態，正是由于這種扭矩特性，使游梁式抽油機的電能利用率及系統效率很低。

飛輪儲能技術作為一種清潔、高效、易于控制的新型能源儲備技術，應用于石油領域，可合理耗散能量，能夠提高能量綜合利用率，有效降低能源消耗量，減小環境污染壓力。

發明內容

本實用新型的目的是針對上述現有游梁式抽油機的不足，提出了將飛輪儲能技術利用于抽油機設備中的一種基于飛輪儲能技術的動能平衡節能抽油機。

本實用新型具體采用如下技術方案：

一種基于飛輪儲能技術的動能平衡節能抽油機，包括游梁式抽油機設備和動能平衡設備，所述游梁式抽油機設備包括抽油桿、懸繩器、驢頭、支架、底座、游梁、曲柄、連桿、橫梁、配重杠鈴、平衡塊、減速箱、皮帶輪、皮帶和電機，所述動能平衡設備包括超越離合器、軸承箱、動態飛輪儲能裝置、飛輪；電機與皮帶輪之間通過超越離合器、皮帶相連；超越離合器通過皮帶與動態飛輪儲能裝置連接傳動。

優選地，所述配重杠鈴采用下偏杠鈴，所述支架、減速箱、電機、動態飛輪儲能裝置均固定于底座。

優選地，所述超越離合器通過聯軸器與電機軸連接，控制電機與抽油機、飛輪之間的動力傳輸。

優選地，所述動態飛輪儲能裝置與飛輪、皮帶同軸相連。

優選地，所述飛輪外側設有軸承箱，內有支撐軸承及潤滑油，軸承箱固定于底座。

優選地，所述超越離合器采用單向楔塊超越離合器，所述電機采用三相異步電機。

優選地，所述飛輪采用碳纖維飛輪轉子。

優選地，所述底座在飛輪下方開設有槽。

本實用新型在游梁式抽油機設備的基礎上添加動能平衡設備，工作時電機通過超越離合器帶動皮帶輪和飛輪運轉，飛輪提速后依靠慣性旋轉，耗功極少，隨著抽油機驢頭行程的改變，導致電機負載變化：當抽油機加速運行時，皮帶輪轉速超過電機軸轉速，楔塊式超越離合器脫開使皮帶輪與電機斷開傳動，但皮帶輪與飛輪繼續保持傳動，抽油機一部分能量轉化為動態飛輪的動能，有效的抑制了曲柄運動速度，使其轉速不致過高，從而在不拖動電機發電的情況下，保證抽油機穩定運行，而該過程中飛輪吸收的動能被動態飛輪儲能裝置儲存或輸出，當皮帶輪轉速降低到與電機轉速相同時，超越離合器重新楔合，電機繼續驅動抽油機進行。

本實用新型具有如下有益效果：

本實用新型加入動能平衡設備后，飛輪轉速隨負載力變化而波動，吸收行程中的扭矩沖擊，電機轉速波動和扭矩波動將降低，保證了功率的穩定，對電機具有很好的保護效果。

本實用新型中動態飛輪儲能裝置通過飛輪轉速的升降存儲能量，平衡電機轉速和載荷波動，通過轉速與輸出效率公式計算，本設計可將電動機輸出功率提高8％以上，按照國內電機平均效率90％計算，電機效率可提高七個百分點。