[发明专利]风力直驱抽油机

说明书

技术领域

本发明涉及油田采油设备技术领域，更具体的说涉及一种风力直驱抽油机。

背景技术

有杆抽油机的工作原理，是利用抽油杆上下垂直运动将石油从油井中抽出来，现有的有杆抽油机，一般都包括减速器、平衡系统、换向装置及各种机械传动装置，其能量传递途径是：电动机-皮带轮-减速器-平衡系统-换向装置-各种机械传动装置等，传递环节多，能耗高，浪费严重。这些抽油机在工作的时候，由于其结构特点使得其作功是不均匀的，抽油机上下冲程过程中，抽油杆需要的能量变化巨大，而电动机的输出功率必须与抽油杆运动所需功率对应，具体的说，电动机的功率必须满足上下冲程过程中的最大功率，因此，其装机容量大，一般均超过实际需要的平均功率数倍以上，有的达到七倍以上，同时，由于电动机启动的特性，对电网冲击很大，造成电网的严重污染。授权公告号为CN200982182Y、公告日为2007年11月28日的中国实用新型专利就公开了一种此类的抽油机。

现有风力发电系统的能量传递途径，在并网型风电的条件下是：风能-变速器-发电机-控制器-变流器-电网-负载，在离网型风电的条件下是：风能-变速器-发电机-控制器-蓄电池-逆变器-负载。已经捕获的风能，在多环节传递过程中被自身消耗掉相当大一部分，设备效率偏低；由于电流只能从高电压向低电压流动，现有风电在风速3-4m/s时，其发电机输出电压低于电网或蓄电池电压，虽然发电却不能利用 ，对风能的利用偏低；由于风力的不稳定性，使其输出电流和电压不稳定，对风电设备自身产生很大冲击，增加了技术难度和故障率，降低了可靠性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种风力直驱抽油机，其结构简单、成本低廉、体积小、重量轻，电动机装机容量小、能耗低、效率高、运行平稳、故障率低，对电网几乎没有污染，同时实现了对风能的高效利用。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：风力直驱抽油机，包括电动机、控制装置，还包括旋转主轴；

风叶；所述风叶和所述旋转主轴固定连接；

提升滚筒，用于升降抽油杆，所述提升滚筒套装在所述旋转主轴上，所述旋转主轴与所述提升滚筒通过离合器实现离合；

滚筒传动轮，所述滚筒传动轮和所述提升滚筒固定连接成一整体；

能量调节飞轮；

变速器，所述变速器的低速端和所述旋转主轴相连接，高速端和所述能量调节飞轮相连接；

能量反馈装置，用于将所述抽油杆下降时的能量通过变速器传递给所述能量调节飞轮，以实现所述能量调节飞轮的增速旋转而储能，所述能量调节飞轮的能量能在所述提升滚筒提升所述抽油杆时传递给所述提升滚筒，用于提升抽油杆；

发电机，所述发电机和所述变速器的高速端连接。

在节能、环保的理念深入社会的各个角落的时候，如何节能、环保，对于抽油机来说十分重要，而风能作为一种无污染、可再生、取之不尽用之不竭的能源，完全可以用在抽油机上，本发明的风力直驱抽油机，通过风叶带动旋转主轴旋转，因为旋转主轴和变速器的低速端连接，能量调节飞轮和变速器的高速端连接，能够在风速3-4m/s，甚至更低时候，对风能进行利用，在抽油机工作的时候，其下冲程时抽油杆的势能，通过能量反馈装置传递给能量调节飞轮，能量调节飞轮将这些能量转化为能量调节飞轮的转速增加，从而将能量储存起来，同时，能量反馈装置还可以控制抽油杆下冲程时候的速度，使得其下冲程十分平稳、减小冲击；在抽油杆进行上冲程的时候，则利用能量调节飞轮的转动能量带动抽油杆上升，实现能量释放，这样，电动机的输出功率就不必和抽油杆上升时的即时消耗功率对应，因此，电动机的功率几乎可以接近理论最小值，从而使电动机装机容量大幅度降低，功率输出更加平稳，减小了对电网的冲击、大幅减低对电网的污染。此外，本发明的抽油机没有现有抽油机必不可少的平衡系统、四连杆等构件，其结构简单，体积及重量都大幅度减小，可靠性大幅度提高。同时，本发明的抽油机，首先，实现了对风能的高效利用，不但在风速较高时可以正常工作，而且在风速3-4m/s，甚至更低的时候，也可以对风能进行利用，不会造成浪费；其次，从风能到负载之间的中间环节少，消耗少；当风速较高，超过抽油机自身需要的时候，还可以通过发电机将富裕的风能转变为电能。

作为本发明的一种优选技术方案，所述能量反馈装置包括传动轴及设置在所述传动轴上的第一传动轮和第二传动轮，所述第一传动轮或所述第二传动轮通过能量反馈离合器和所述传动轴相连接，所述第一传动轮和所述滚筒传动轮为一对相啮合的齿轮；所述第二传动轮和所述变速器相连接。