[发明专利]静平衡永磁步进游梁抽油机

说明书

技术领域

本发明属于静平衡式抽油机技术领域，尤其涉及一种游梁式结构的步进电机传动的抽油机。

背景技术

1、游梁抽油机简介

该抽油机由抽油杆、钢丝绳、驴头、游梁、连杆、变速箱、曲柄、平衡块、电动机等几部分组成，运行时由电动机带动减速箱轴旋转，减速箱输出轴带动曲柄及平衡块旋转，曲柄再带动连杆拉着游梁绕支点轴承旋转，游梁另一端的驴头带动钢丝绳作圆弧运动，从而拉着抽油杆上下运动，完成抽油任务。

该抽油机的优点是结构简单，抵抗恶劣环境的能力较强，还有一个其它抽油机所无法比拟的优点，就是它的传动是靠两根简单的钢丝绳完成的。该钢丝绳在露天工作，不怕风雪，不怕沙尘，同时因驴头的曲率半径≥2.5m，与其它抽油机的天轮相比要大4～5倍，钢丝绳不易疲劳折断，寿命是其它抽油机钢丝绳使用寿命的5～10倍。维修周期可大大延长。但该抽油机是动平衡的，即抽油杆和抽的油的重力矩是通过圆弧结构的驴头实现的，其值恒定不变(忽略排入管线的几公斤油)，而与其平衡的配重是曲柄、连杆及平衡块的重力矩和平衡块的转动动力矩。该部分是按正弦规律变化的，无论怎么调平衡块，该系统都达不到静平衡的水平，因此，为解决不平衡问题，势必配大容量电机，同时抽油机电机因系统不平衡而超同步速发电，产生大量高次谐波，严重时，烧毁抽油机电机，烧毁变频器内的电力电子元件，并且污染电网。

2、静平衡抽油

针对游梁抽油机无法实现静平衡产生的问题，研制成功了塔架抽油机和宽皮带抽油机等静平衡抽油机，不仅所配电动机的额定容量大大减小，同时杜绝了抽油机的超同步速发电问题。但是上述各类型抽油机又都产生了新的问题，制约了它的发展和推广：

a、链条抽油机，链条箱内有一个由电机轴带动的主动链轮，和一个置于主动链轮上方的从动链轮，之间连接一条循环的链条，链条上固定一个圆销子，圆销子固定在换向器的滑块上，滑块放在配重块的滑道内，圆销子跟随链条作椭圆形运动时，通过滑块带动配重块上下运动，配重块上端固定两根钢丝绳，通过天轮拉动抽油杆上下运动，完成抽油任务。

该抽油机优点是可实现静平衡，配电机容量减小，同时杜绝抽油机超同步速发电，缺点是机加工要求很严格，配重块实际上是一个十几吨重的大滑块，换向器也是滑块与滑道配合完成的，为减轻滑块的摩擦，需大量喷加润滑油。由于地质构造的原因，所有油田的环境都很恶劣，不是在沼泽碱滩，就是在戈壁沙漠，尽管配重块和换向器外加了一层链条箱，仍挡不住碱土细砂的侵袭，上述滑道很容易被破坏而卡井。另外，该抽油机的平衡力矩是由两根钢丝绳，通过天轮传递的，因天轮无法作大，曲率半径一般≤1m，所以钢丝绳很快被折断。因此该类抽油机的事故率很高，限制了它的推广。

b、塔架抽油机

该抽油机，是针对链条机而改进的，它仍延用了链条传动，但平衡块不再需要精加工，而是吊在外面露天放置，换向器也不再靠滑块滑道，而是将配重绳和抽油绳都固定在一个销柱上，销柱固定在链条上，构成了简单的换向器，为使链条受力平衡，配重绳绕在抽油机底部的地轮上，通过天轮接在平衡块上，而抽油绳则通过天轮接在抽油杆上。电动机驱动主动链轮，带动链条绕从动轮循环运转，带动换向器，拉动两条钢丝绳作反方向运动，使平衡块向下运动时，抽油杆向上运动抽油，平衡块向上运动时，抽油杆下行抽油泵吸油，如此往复运动，完成抽油任务。

该抽油机具有链条抽油机已有的全部优点，克服了链条抽油机加工困难及运行易坏的弊病，但由于天轮、地轮曲率半径无法做大，故钢丝绳易断问题依然无法解决，同样也制约了它的推广应用。

c、宽皮带变频抽油机

基本结构同塔架抽油机，但有了很大改进，其一不设换向器，往返运动由变频电机驱动减速机带动传动轴，其二传动不设钢丝绳，以宽皮带代替，仍通过天轮和底轮改变受力方向。该抽油机与上述静平衡抽油机相比，性能基本相同，结构更简单。宽皮带的寿命比钢丝绳长，事故率有所下降。但与游梁抽油机的钢丝绳相比，使用寿命还是短的多，而且宽皮带是用多根优质细钢丝绳排成一排，周围掛优质橡胶而成，加工成本较高，仍制约其推广。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种既保留了游梁抽油机的优点，又具有静平衡抽油机的优点的静平衡永磁步进游梁抽油机。