[发明专利]恒功率软传动游梁抽油机

说明书

技术领域

本发明涉及油田采油用的游梁抽油机及其传动技术，尤其是涉及一种能高度适应现有游梁抽油机剧烈脉动转矩负载特点的恒功率软传动游梁抽油机。

背景技术

游梁抽油机有结构简单、价格低廉、维修费用少等优点，半个世纪以来，国内外的油田都广泛使用。然而它也存在着较严重的缺点，抽油机是重载启动并长期轻载运行的设备，属于交流力矩电动机的输出特性，但是现有技术中的交流力矩电动机是通过增加转子回路电阻值将过剩转差功率转化成热能后散掉的方式来实现所需转矩特性的，因转子回路电阻很大使其大量发热，迫使交流感应电动机设计的体积大、造价高，又加上运行效率低而使其不适合拖动抽油机设备。因此半个世纪以来，油田一直是在使用普通鼠笼型6极和8极交流感应电动机来拖动抽油机，由于普通鼠笼型6极和8极交流感应电动机的启动转矩只有两倍额定转矩，为能使抽油机正常启动，需按抽油机的启动转矩选配交流感应电动机的规格，可是启动之后正常运行时交流感应电动机的平均负载率只有30％左右，造成严重“大马拉小车”的状况。抽油机的传动系统是由交流感应电动机通过皮带轮、齿轮箱、曲柄轴和四连杆等机构将交流感应电动机在额定转速下的高速旋转运动转换成悬点的低速上下直线往复运动，现在使用的Y2系列笼型交流感应电动机只能在额定转速下才能长时间运行，交流感应电动机的恒速旋转运动通过曲柄轴机构的软换向转换成速度按正弦规律、从零到最大值的变速往复直线运动，通过上千米抽油杆传到井下抽油活塞，达到抽取石油的目的。这种传统的直线变速运动抽油方式难以使井下活塞泵的抽汲参数趋于合理和减少泵的漏失，使进一步提高油泵效率受到限制。由于曲柄轴传动的固有特性，使其直线运动的速比急剧变化，造成拖动抽油机的交流感应电动机是在从零负载到最大负载的特殊周期性脉动负载条件下运行的，再加上四连杆传动机构形成不断变化的传动角，又造成了脉动负载峰值前移和产生负转矩现象，使抽油机的负载特性进一步恶化，靠调节平衡配重已无法实现抽油机的完全平衡运行，从而使交流感应电动机的力能指标大幅度下降，使Y2系列交流感应电动机的平均运行效率由原来的90％下降到60％左右，同时使Y2系列交流感应电动机的平均功率因数下降到0.4左右。

抽油机是一种重型机械，启动时的惯性负载转矩很大，加上交流感应电动机是运行在周期性峰值很高的脉动负载条件下，迫使配套的交流感应电动机规格过大，造成交流感应电动机的启动电流是运行时平均电流的10倍以上，为满足交流感应电动机启动时大电流的需要，供电设备容量也要随交流感应电动机功率增大而相应的增大。

交流感应电动机在零负载或接近零负载运行时，不但交流感应电动机空耗电能，而且单机供电的油井专用变压器等供电设备也空耗电能。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种能高度适应游梁抽油机剧烈脉动转矩负载特点的恒功率软传动游梁抽油机。

本发明的目的之二是提供一种在交流感应电动机后轴伸上固定有大转动惯量钟型飞轮，对剩余脉动转矩进行滤波的恒功率交流感应电动机。

本发明的恒功率软传动游梁抽油机是这样实现的：游梁抽油机由底座、游梁支架、游梁、游梁前端的驴头、钢丝绳、钢丝绳与抽油杆连接的悬点、游梁后部的四连杆机构、曲柄轴、摇臂、平衡配重、齿轮减速箱、皮带轮、交流感应电动机和配电箱组成，其特征在于交流感应电动机是一种能自动跟随抽油机的脉动负载转矩变化，具有自适应调节转矩功能的高力能指标恒功率输出的交流感应电动机，该交流感应电动机转子铁心是由固定在转子轴中段上的中间和两头三段叠片构成，中间一段是等于定子铁心长的深槽笼型转子叠片，两头叠片是在环形冲片的内外圆之间居中位置，有与中间的叠片槽数相等的穿嵌转子导条的转子导条孔，转子导条孔与冲片外圆之间构成两头转子叠片的外磁轭，转子导条孔与冲片内孔之间构成两头转子叠片的内磁轭，三段叠片共用中间宽、两头窄的铝制或铜制绝缘转子导条，转子导条两头伸出转子铁心外的部分，构成转子的自冷风扇，在伸出转子铁心两端的转子导条外侧与两头转子叠片外磁轭之间有电联接焊接在转子导条上的转子电流短路端环，在交流感应电动机后轴伸上固定有设置在交流感应电动机外壳后段外周兼有风扇、风罩功能的大转动惯量钟形飞轮。