[发明专利]基于重力的曲柄平衡调节装置

说明书

本发明公开了一种基于重力的曲柄平衡调节装置，属于油田开采领域。该装置包括数据处理模块、重力平衡调节模块。数据处理模块获取抽油机工作时的平衡度，并在平衡度超出预定范围时发出命令，使平衡调节模块工作，将平衡度调节至预定平衡度范围内；重力平衡调节模块是利用平衡块自身重力，在曲柄上产生轴向滑动，使平衡块的重力相对于支撑点的力矩发生变化，支撑点为输出轴处；利用连杆机构将两块平衡块连接，实现同步调节，步进电机驱动锥齿轮组，带动丝杆旋转，丝杆与限位器连接，改变限位器位移，利用限位器对平衡块上的连杆进行轴向限制，从而限制平衡块的轴向滑动位移，实现曲柄平衡调节。本发明减小劳动强度、管理难度、省时省力。

技术领域

本发明涉及油田开采领域，特别涉及游梁式抽油机基于重力的曲柄平衡调节装置。

背景技术

在石油开采中,当达到油田开发的中后期，油田不能继续使用自喷生产，需要采用机械采油方法，游梁式抽油机是最为常见的设备，其数量占到采油提升设备80％以上，由游梁、固定于游梁一端的驴头、固定于驴头上的抽油杆、电机、减速箱和曲柄组成。游梁式抽油机可以由电机通过减速箱带动曲柄做低速旋转运动,而曲柄带动游梁摆动,并使驴头随同游梁做上下往复运动并且带动抽油杆也做上下往复运动,从而将石油抽出井筒。在实际工作中，经常出现抽油机不能保持的动态平衡，这是因为在上冲程时，由于需要抽油机同时提起井下的抽油杆和油柱载荷，因而要求电机提供很大的能量；而在下冲程时，由于抽油杆下落时依靠自身就能提供较大的能量，这时不仅不需要电机提供能量，反而多出的能量会对电机做负功，让电机在发电状态运行，这不仅会造成电机功率的浪费,使电机耗能增加,效率降低，还会导致电机、四连杆机构、减速机寿命的降低，更会明显增加抽油杆的断裂。

国内油田调节游梁式抽油机的平衡主要是在抽油机在停机后，以人工方式移动平衡块在曲柄上的位置或改变抽油机自身的游梁平衡重，这种调平衡的最大特点是工作效率低，人员需求量大，消耗的时间长，工作强度高，调整的精度较低，安全性较差等。

在实现本发明的过程中，发现存在一下现有问题：人工操作的方法需要关闭抽油机，调整平衡度耗时较长，工人劳动强度和管理难度较大，并且调整精度有限。

发明内容

为了克服现有技术中调节曲柄平衡块耗时长、劳作强度大、管理难度大、精度较低等缺陷，本发明提供了一种基于重力的曲柄调节装置，利用平衡块的自身重力，在曲柄上产生滑动，从而达到调节目的。

本发明解决其现有问题所述技术方案如下：首先提供了数据处理模块，通过电流、电压传感器获得三相电机参数，通过载荷传感器获得平衡块在曲柄悬点处的载荷，通过角位移传感器获得曲柄角位移，系统约每2分钟采集一次，由预先安装好的传感器自动完成数据采集；采集的数据传输给工控机进行分析处理，通过功图软件绘制示功图，并结合油井参数分析计算得出泵功图，可准确反映实际工况。平衡分析软件计算出平衡度并判断平衡度范围，以其为依据计算出限位器的移动方向和距离，并通过数字控制软件发送给平衡调节机构。

一方面，提供了基于重力的曲柄平衡调节装置，它安装在游梁式抽油机上，主要由步进电机、锥齿轮组、上下丝杆、上下限位器(螺母)、螺栓连杆机构、曲柄及两块平衡块组成。该调节装置可在抽油机不停机情况下调节平衡，抽油机工作运行中，曲柄旋转到一定高度时，平衡块因其自身重力通过燕尾槽导轨而在曲柄上产生轴向滑动，从而改变平衡块在曲柄上的位置，达到调节目的。在执行平衡调节时，平衡分析软件首先通过示功图，计算出平衡块、限位器需要移动方向和距离，丝杠旋转方向、旋转角度，步进电机的旋转方向、旋转的角度，然后步进电机驱动锥齿轮组，带动丝杆旋转，调节限位器(螺母)在丝杆上的轴向位移，利用限位器对平衡块上的连杆进行轴向限制，从而限制平衡块在曲柄上的轴向滑动位移。

上述的基于重力的曲柄平衡调节装置，所述曲柄的上、下两面均加工有燕尾槽导轨，同理两块平衡块均加工出一个燕尾槽，用于和曲柄连接；抽油机在工作状态下运行，当曲柄带动平衡块上升到一定高度时，该连接方式使得平衡块在自身重力下，利用燕尾槽导轨在曲柄上产生轴向滑动，进而改变平衡块在曲柄上的位置。