[实用新型]异相游梁平衡抽油机

说明书

本实用新型涉及一种异相游梁平衡抽油机，用于开采石油。

目前，我国油田广泛使用的游梁式抽油机主要由底座、支架、动力装置、减速机构、平衡装置、游梁、驴头等部分组成。游梁式抽油机有近百年的历史，由于其结构简单，可靠耐用，且使用、维护方便，在世界各国油田开采中占主导地位，在我国，游梁式抽油机占在用抽油机总数的90％以上；但是，游梁式抽油机也有其不可忽视的缺点，即：能耗高，增加了使用成本；机构载荷波动大，动力性能差，降低了抽油机、抽油杆、抽油泵的使用寿命，体积大，重量较重，增加了制造、销售成本。为此，许多年来，国内外学者对其进行了深入细致地研究并作了改进，中国专利CN-87105369所公开的异相型曲柄平衡式抽油机是在常规型抽油机的基础上开发、设计出的一种节能抽油机，它保持了常规抽油机的基本结构和主要优点，并且较常规型抽油机节能10-15％，但其连杆和曲柄销轴的受力较大，整机振动大，底座寿命短。

本实用新型的目的是为了克服上述不足而设计一种在游梁尾部设有可调节位置的平衡重支杆及可调节重量的平衡重的异相游梁平衡抽油机。改善了承载构件受力状况，提高了寿命，节省了能源。

本实用新型内容，异相游梁平衡抽油机的游梁尾部装有平衡重，平衡重支杆相对游梁的位置可以调节，平衡重的重量可以调节，平衡重的重心与游梁支架间的连线对游梁呈一夹角。

异相游梁平衡抽油机的平衡重的重心与支架轴承中心间的连线对游梁的夹角λ为10°-30°。

本实用新型优点，异相游梁平衡抽油机具有以下优点：

1、由于本实用新型无滑动构件和挠性件，整机的可靠性高，使用寿命长。

2、由于采用异相游梁平衡，曲柄轴的工作扭矩峰值小，扭矩波动小，不仅改善了抽油机的工作状况，而且使曲柄轴的最大工作扭矩比常规型抽油机下降35％以上，比异相型抽油机下降20％以上。

3、具有明显的节能效果，在相同的工况下，比常规型抽油机节能30％以上，比异相型抽油机节能18％以上。

4、由于采用了异相游梁平衡，大幅度地降低了抽油机主要承载构件如连杆、曲柄销及支架的受力，所以承载构件截面尺寸设计得较小，就能满足强度要求，与同型号的常规型抽油机相比，装机总重量降低12％以上。

附图说明：

图1为本实用新型结构示意图。

图2为游梁平衡重结构示意图。

图3为常规型抽油机扭矩曲线图。

图4为异相型抽油机扭矩曲线图。

图5为异相游梁平衡抽油机扭矩曲线图。

下面结合附图进一步说明本实用新型实施例，异相游梁平衡抽油机主要由动力装置1、底座2、减速器3、曲柄平衡装置4、连杆5、横梁6、支架7、平衡重8、游梁9、驴头10、吊绳11、悬绳器12和平衡重支杆13组成。其中，游梁是由钢板组焊而成的的箱形结构，它的前端与驴头用销轴固联在一起，尾端与平衡重支杆用销轴固联在一起，本实施例中平衡重支杆上做有四个销孔，平衡重由一定数量的单个重块套装在平衡重支杆上，所以平衡重的重量及平衡重支杆与游梁的连接位置都是可调的，整个游梁通过支架轴承座安装在支架上，支架、动力装置及减速器与底座连成一体，从而构成抽油机的主体；图2是游梁平衡重与游梁联接的示意图，其中，件9为游梁，件8为游梁的平衡重，O-支架轴承中心，D-尾轴承中心，G-游梁的平衡重中心。支架轴承中心与尾轴承中心的连线为OD，支架轴承中心与游梁的平衡重中心的连线为OG。由于OD与OG不重合，即游梁后臂与游梁平衡臂不重合，且它们之间存在一个夹角λ，故称这种平衡方式为异相游梁平衡，λ为异相游梁平衡相位角，相位角λ的取值范围为10-30°从图2还可以看出，改变游梁平衡重、平衡重支杆与游梁联接销孔的位置，即可改变游梁平衡相位角λ；同时，增减游梁平衡重重块的数量，即可调节游梁平衡重的大小。由此可见，游梁平衡重的重量和相位角均是可调的，在实际使用的过程中，可根据需要予以必要的调节。动力装置可为电动机或天然气发动机，本实施例采用电动机，减速机构为两级双圆弧人字齿轮减速器，支架和底座是由各种不同型号的型钢及钢板组焊而成的抽油机固定装置；驴头是由钢板组焊而成的，其作用是将游梁的往复摆动转换为悬绳器的上、下往复直线运动，保证抽油机悬点始终对准抽油机井口。在抽油机正常运转的过程中，由曲柄、连杆、横梁、游梁、支架和底座等组成的四连杆机构的作用是完成将曲柄的旋转运动转换为游梁的往复摆动，并承受相应的载荷。由于异相游梁平衡抽油机采用异相游梁平衡，当驴头绕支架轴承中心由下向上摆动时，即抽油机处于提液状态，游梁平衡重则绕支架轴承中心由上向下摆动，此时游梁平衡重处于作功状态；当驴头绕支架轴承中心由上向下摆动时，游梁平衡重则绕支架轴承中心由下向上摆动，此时平衡重处于蓄能状态。在整个工作过程中，游梁相当于一个扛杆，支架轴承中心则相当于一个支点，悬点载荷和游梁平衡重则相当于两个不同重量的重物。由于悬点载荷对支架轴承中心的力臂是恒定不变的，那么，它产生的力矩随悬点载荷的变化而变化。另外，由于游梁平衡重与游梁后臂存在一个相位角λ，使得游梁平衡重产生的平衡扭矩也可随载荷的变化而变化，根据悬点载荷的变化特点，可以确定一个理想的游梁平衡相位角λ，以使平衡效果最佳，故异相游梁平衡抽油机具有节能特性。异相游梁平衡抽油机经异相游梁平衡以后，其曲柄轴的工作扭矩、电动机的功率将大幅度降低，同时改善了各承载构件的受力状况，大大减小了支架在水平方向上的受力。由于机构受力状况的改善，故可以适当增加游梁的摆动角度，以增加抽油机的冲程长度，本游梁摆动角度的取值范围为40-65°，从而使其具有增程的特性。故异相游梁平衡抽油机体积小，重量轻。异相游梁平衡抽油机曲柄的旋转方向规定如下：曲柄在12点钟位置时倒向支架开始运转，即：当井口在右，支架在左时，曲柄按顺时针方向旋转。图3、图4及图5分别为相同型号的常规型抽油机扭矩曲线、异相型抽油机扭矩曲线及异相游梁平衡抽油机扭矩曲线，它们是在冲程S=6m，冲次N=5spm，泵径D=51mm同一条件下做出的，其中，1-工作扭矩曲线，3-平衡扭矩曲线，2-净扭矩曲线。从图3、图4及图5的对比可以看出：常规型抽油机的净扭矩峰值大、波动大，且有较大的负扭矩；异相游梁平衡抽油机的净扭矩峰值小、波动小。本实用新型的平衡重被设计成可调的。这样，在实际工作中，根据悬点载荷的大小调整适当的平衡重，以保证抽油机始终在良好的平衡状态下工作。下面简单介绍本实用新型的异相游梁平衡抽油机的工作过程：电动机输出的动力经皮带传动装置及减速器装置减速后带动曲柄作旋转运动，由曲柄、连杆、横梁、游梁及支架、底座组成的四连杆机构将曲柄的旋转运动转换成游梁的往复摆动，然后，安装在游梁上的驴头通过钢索带动光杆悬绳器上下往复运动进行抽油。