[发明专利]一种数控运行长行程抽油机

说明书

一种数控运行长行程抽油机，它属于油田开采设备，用于油田油井的石油生产中。

现在在油田使用的抽油机，由于采用机械传动的方法使活塞上下运动进行抽油，使活塞运动的力与位移关系不相匹配，因而抽油效率很低。同时，由于曲柄机构的限制，抽油活塞的行程较短，不能得到较高的抽油效率。有个别的抽油机，如专利申请号为CN91109248.X的抽油机，使用液压系统进行抽油活塞的驱动，采用定滑轮组和动滑轮组进行抽油活塞的行程增程，解决了抽油活塞行程问题，并能使抽油活塞在抽油行程时基本处于恒力工作状态，使抽油效率得到一定的提高。但是，由于它的位移和力的关系不能改变，因此不能适应各种不同油质、不同粘度和压力的油井，也不能改变抽油活塞的运动周期，改变油井的生产率，满足最佳抽油效率和生产管理的需要。

本发明的目的是发明一种可自行调节抽油活塞运动速度关系并使之满足最佳位移和力关系的数控运行长行程抽油机。它有最佳的工作效率，并可方便地改变油井的生产率，满足生产管理的需要。

本发明如附图1所示。它有由抽油机缸体1、抽油活塞2、抽油机机架3和连绳4组成的抽油泵装置，有由动力源5、液压缸6、液压活塞7、液压泵9和液箱11组成的动力执行装置以及由支承于抽油机机架3上的定滑轮组12和固定于液压活塞7上的动滑组13组成的抽油活塞增程装置，其特征在于：液箱11是密封的，并充有一定压力的气体，在液箱11上接有可调节液箱11中气体压力的压缩空气源19，动力源5为交流电动机，在电动机的输入端接有可调逆变电源10，在抽油泵装置中装有测量输出石油压力和温度的压力传感器14、温度传感器15和测量抽油活塞2位置的位置传感器16，在动力执行装置中，液压缸6处装有液压压力传感器18，液箱11上装有气压传感器17，有接收传感器14、15、16、17和18信号和对可调逆变电源10和压缩空气源19进行控制的可编程控制器8。

本发明的工作原理如下。当抽油活塞2处于上提抽油行程时，在可编程控制器8的控制下，液压泵9正向旋转工作，输出的高压液进入液压缸6上腔，推动液压活塞7移动，使动滑轮组13和定滑轮组12间的距离增大，从而使连绳3拉抽油活塞2上升。动滑轮组13和定滑轮组12都有n个滑轮，n可以是1、2、3或其它整数。由于动、定滑轮组的作用，连绳3固定于抽油活塞的一端的运动速度是动滑轮组13运动速度的2n倍，使得抽油活塞2运动行程是液压活塞7运动行程的2n倍。当抽油活塞2上升到顶位后，可编程控制器8接收活塞位置传感器16的信号，控制可调逆变电源10的输出，使其反相，使动力源5的电机和液压泵9反向旋转。在液压泵9的反向输送下，液压缸6上腔的液压液被压入液箱11。在抽油活塞2下降到回程底位时，可编程控制器8接收到活塞位置传感器16的信号，控制可调逆变电源10输出再次反相，使动力源5的电机正向转动，带动液压泵9正向工作，输出高压液压液，推动液压活塞移动，完成动作循环。

在本发明中，采用可调逆变电源10给作为动力源5的交流电动机供电，通过可编程控制器8的控制，改变可调逆变电源10的输出频率和相位关系，便可以改变交流电动机的转速和旋转方向，进而改变液压泵的排液方向。这样，用可编程控制器8可以调节抽油活塞2的运动速度和工作方向。此外，可编程控制器8还对压缩空气源19进行控制。它通过控制压缩空气源19对液箱11的补气而使液箱11具有一定的压力。在抽油活塞2等下降回程时，重力经过定滑轮组12和动滑轮组13的扩力而作用在液压缸6上腔，其产生的压力可以与液箱11中气压近似平衡。这样，一方面回收了抽油活塞2等的位能，另一方面也使液压泵9在反向工作时，也处于正功率（做功）状态，可以使用调整电动机转速的方法，方便控制其反向输出排量。由于液箱11中具有一定的压力，在抽油活塞2回程时被压入的液压液具有一定的能量（包括抽油活塞2位能和液压泵9反向工作时输入的能量）。在抽油活塞2转入抽油行程后，液箱11给液压泵9提供了一个背压，减小了液压泵9的工作负荷，把所存储的能量提供给液压缸6。