[发明专利]压力平衡电机换向抽油机

说明书

技术领域

本发明为一种压力平衡电机换向抽油机，属机电一体化应用新领域。

背景技术

在油田开发中，实现机械采油的主要手段是传统四连杆游梁式抽油机和各类天平平衡立式抽油机。据不完全统计，全世界目前有油井约200万口，其中抽油机机械采油约占95％以上。

传统四连杆游梁式抽油机已逾120多年应用历史，具有疲实可靠、经久耐用、作业让位简单、卸载挂抽方便、失载保护可靠的的优点。该机型虽不断改进，不断创新，但其结构和原理万变不离其宗，至今仍占机械采油的90％左右，成为机械采油的主导机型。

随着人类对节能高效、低碳、环保的需求越来越迫切，各类节能省材、不停机智能调参、安全、环保的天平平衡立式抽油机相继诞生。与传统四连杆游梁式抽油机相比，天平平衡立式抽油机具有节能30-70％，省材30-60％，不停机智能调参提高工效大于1000倍，适于长冲程、低冲次的工作制度，维护工作量减少60％以上的明显技术优势，有更新传统四连杆游梁式抽油机的发展趋势。

上述传统四连杆游梁式抽油机和天平平衡立式抽油机虽然各有优势，但也各有不足。四连杆游梁式抽油机结构庞大、传动链长、效率低、能耗高、调参困难，更新的需求越来必要。

天平平衡立式抽油机机架高、维护不方便、作业让位困难、传动链短但相对脆弱、卸载挂抽和失载保护存在技术瓶颈，也需要技术完善。

不论何种抽油机做功，上下行程都有一个势能和动能相互转化的过程，如果用气平衡取代重物平衡方式，将使势能和动能进一步优化利用，实现抽油机结构更简单、低机架维护更方便、短链传动效率高、节能省材，并集示功图测试、油水计量、远传遥控等多项功能于一机的革命性突破。

发明内容

针对上述传统抽油机存在的不足，本发明的目的是采用柔性光杆悬挂点入井的低机架结构和压力平衡原理，下行程抽油杆位能释放储存压能，上行程平衡装置压能释放帮助做功，实现大幅度节能省材，并彻底攻克作业让位、卸载挂抽、失载保护等技术瓶颈，并通过优化智能控制软件，解决示功图监测、油水计量、远传遥控等方面技术难题，实现采油机械的创新和突破。

本发明的技术解决方案是：

所述的压力平衡电机换向抽油机包括置于设有螺杆举升爬行机构矮机架前上端的平衡轮(1)、平衡轮(1)下部或机架底座中部的驱动装置和后端的压力平衡装置，其中平衡轮(1)为同轴大小轮、其小轮用V形联组带或链条与驱动装置的驱动轮联接，镶嵌耐磨填料的大轮绳槽内披复抽吸平衡绳，或逆时针固定与井内抽油杆连接的柔性抽吸绳，顺时针固定经导向轮通过平衡绳连接器与平衡液压缸(6)柱塞相连接的平衡绳；压力平衡装置的三合一隔离平衡球罐(4)置于矮机架底座内互相串联的压力补偿器(3)和平衡液压缸(6)上部，并与相关联的连接管路定向联接。

所述的驱动装置为异型电机直驱装置或通用电机加对称输出减速器联合驱动装置，其中异型电机直驱装置为异型开关磁阻电机或异型永磁电机，其结构至少为以下六种类型之一：

第一种为图3和图11所示的嵌套式异型外转子结构，其嵌套式异型内定子(16)通过空心轴、键、轴承、密封端盖固定于嵌套式异型外转子(15)空腔内，镶嵌套外圆面圆周上均布如图11所示的偶数条轴向外键槽，嵌套式异型内定子铁心(34)分三段错齿1-6°嵌入外键槽内；嵌套式异型外转子(15)内圆面圆周上均布与嵌套式异型内定子(16)对应的轴向内键槽，嵌套式异型外转子铁心(32)凸极嵌套入三组嵌套式异型内定子铁心(34)间隔槽内，其条型平面嵌套入轴向内键槽内，并用螺栓紧固；嵌套式异型内定子铁心(34)凹槽内放置集中环式绕组(17)；空心轴轴头和密封端盖上设置磁性霍尔传感器(18)或无线遥感传感器；

第二种为图4所示的筒式外转子结构，其筒式外转子外圆表面设置双排链轮，内圆面圆周上固定轴向转子铁心(21)，密封端盖内端面固定径向转子铁心(19)；置于筒式外转子空心轴上的筒式内定子两端面固定径向定子铁心和绕组(20)，外圆面圆周上固定轴向定子铁心和绕组(22)，其绕组接线通过空心轴外接到接线盒；

第三种为图5所示的一端小直径、另一端大直径的台阶式单轮轴异型外转子结构，其小直径一端台阶式单轮轴三用外转子(23)外圆表面设置带轮、V形槽轮和链轮，大直径一端内圆面圆周上固定转子铁心；置于三用外转子(23)大直径一端空心轴上的轮式内定子(24)外圆面圆周上固定定子铁心和绕组，其绕组接线通过空心轴外接到接线盒；