CN102562002B - 永磁盘式电机直驱式抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁盘式伺服电机直驱式抽油机，包括机架、永磁盘式伺服电机、制动器、同步带轮、驱动轴、驱动轮座、导向滑轮、滑轮座和开口同步带等。采用永磁盘式伺服电机作为动力源，电机输出轴就是驱动轴，直接驱动与其键连接的同步带轮正反转，同步带轮又拉动与其啮合的开口同步带来回往复运动，开口同步带两端各连若干根钢丝绳。本发明的有益效果：传动系统超级精简，无中间减速机构，采用调速性能优良的永磁盘式伺服电机直接驱动、换向，并配以伺服调速系统，采用配重箱直接平衡，使抽油机具有长冲程、低冲次、高效率、低功耗、调参容易、结构简单、操作简便等特点。

Description

永磁盘式电机直驱式抽油机

技术领域：

本发明涉及的是一种油田生产中有杆采油系统使用的抽油机，尤其涉及一种永磁盘式伺服电机直驱式无游梁抽油机，属于采油机械技术领域。

背景技术：

目前国内外使用最为广泛的是游梁式抽油机。游梁式抽油机因传动机构繁琐导致了它的传动效率低，结构笨重，电动机运行功率大，能耗高，而且游梁式抽油机因其结构限制调整冲程冲次困难。无游梁式抽油机主要有宽皮带式抽油机、直线往复式抽油机、天轮式抽油机等等。由于无游梁式抽油机省去了笨重的游梁，容易实现长冲程，冲程相对损失小，有效冲程大，相对冲次低，在提高泵效的同时还提高了系统的工作寿命。由于采用平衡块直接平衡方式，配重调整方便、准确、平衡效果好。但是现有的无游梁式抽油机普遍使用的是调速性能差的三相交流异步电机，在频繁正反转过程中加速度大，惯性载荷大，导致电机消耗功率大，且现有的无游梁式抽油机结构较复杂，运动件多，成本高，维修保养困难，故障率高。这些都大大限制了无游梁式抽油机的推广应用。因此，开发一种结构简单、可靠耐用、操作简便、整机价格低、维护容易、节能效果好、调参方便的新型高效节能抽油机显得越发重要。

发明内容：

本发明的目的是针对现有的抽油机存在的上述问题，提供一种结构简单、可靠耐用、操作简便、维护容易、节能效果好、调参方便的永磁盘式伺服电机直驱式抽油机。

本发明为实现上述目的，采用的技术方案如下：

一种永磁盘式伺服电机直驱式抽油机，包括机架、永磁盘式伺服电机、制动器、同步带轮、驱动轴、驱动轮座、导向滑轮、滑轮座、开口同步带、钢丝绳、配重箱、电气控制柜、护栏、爬梯等，其特征是：采用永磁盘式伺服电机作为动力源，通过电气控制柜中的伺服调速系统控制该盘式电机做低速正反转运动，通过驱动轴直接驱动同步带轮正反转，同步带轮带动与其啮合的开口同步带做来回往复运动，开口同步带两端各连若干根钢丝绳，其中一端的钢丝绳拉动配重箱做来回往复运动，另一端的钢丝绳通过悬绳器拉动光杆在井口中做来回往复运动，实现抽油作业。

所述机架为整体焊接机架，它由型钢及钢板焊接而成，结构简单，牢固可靠。

所述控制柜中安装有伺服调速系统，控制伺服电机按一定的速度模式曲线运行。当需要改变抽油机的运行模式时只需通过伺服调速系统调节参数即可。

所述永磁盘式电机为自行开发的低速大扭矩电机，该永磁盘式伺服电机的输出轴就是驱动轴，驱动轴通过径向滚动轴承安装在驱动轮座上，同步带轮通过键与驱动轴连接。这样就可以使永磁盘式电机直接驱动同步带轮做低速大扭矩转动。

所述驱动轮座通过螺栓连接固定在机架的底板上。

所述制动器本身通过螺栓与驱动轮座连接固定，驱动轴的末端与制动器的内盘通过滑键连接，内盘可以在驱动轴上做轴向滑动。摩擦块镶嵌在内盘表面。内盘由导磁材料制成。当电磁线圈断电时，在制动弹簧的作用下，内盘将摩擦块压紧在制动盘上，驱动轴停转，实现可靠制动。当电磁线圈通电时，在电磁力的作用下，内盘压缩制动弹簧，从而使摩擦块与制动盘脱开，制动器失去制动作用。

所述开口同步带与同步带轮啮合，且开口同步带的一端通过转换接头与一段钢丝绳连接，该段钢丝绳绕过导向滑轮与悬绳器连接，开口同步带的另一端通过转换接头与另一段钢丝绳连接，该段钢丝绳绕过导向滑轮与配重箱连接。

所述导向滑轮安装在滑轮座上。

所述滑轮座通过螺栓安装固定在机架顶部钢板上。

所述护栏通过螺栓安装在机架顶部。

所述爬梯通过螺栓安装在机架一侧。

本发明的有益效果：

1、传动系统应用直驱技术，无中间减速机构，采用调速性能优良的永磁盘式伺服电机直接驱动、换向，提高了系统的传动效率及其可靠性。

2、通过伺服调速系统，调节抽油机运行速度模式方便，使其以较理想的速度曲线运行，减小了抽油机的运行功率，节能效果显著。

3、采用配重箱直接平衡技术，平衡效果好，调整配重方便。

4、通过伺服调速系统调节参数即可实现改变抽油机的运行模式，无需任何机械调整，调节参数简单、方便。

5、结构简单，传动系统精简，同时兼有爬梯护栏等辅助设施，安装维护容易。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是本发明主驱动部分的结构示意图；

图4是制动器部分的剖视图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参照图1与图2，一种永磁盘式伺服电机直驱式抽油机，包括机架7、永磁盘式电机17、制动器14、同步带轮16、驱动轴19、驱动轮座18、导向滑轮8、滑轮座10、开口同步带4、钢丝绳6、配重箱12、电气控制柜13、护栏9、爬梯11等。所述机架7为整体焊接机架，它由型钢及钢板焊接而成，结构简单，牢固可靠。所述永磁盘式电机17为自行开发的低速大扭矩电机。所述制动器14为电磁型摩擦制动器，失电制动。所述护栏9通过螺栓安装在机架7顶部。所述爬梯11通过螺栓安装在机架一侧。

参照图3，永磁盘式电机17、制动器14、同步带轮16、驱动轮座18、驱动轴19组成了该抽油机的主驱动部分。该永磁盘式伺服电机17的输出轴就是驱动轴19，驱动轴19通过径向滚动轴承安装在驱动轮座18上，同步带轮16通过键与驱动轴19连接。这样就可以使永磁盘式电机17直接驱动同步带轮16做低速大扭矩转动。

开口同步带4与同步带轮16啮合，且开口同步带4的一端通过转换接头5与一段钢丝绳6连接，该段钢丝绳6绕过导向滑轮8与悬绳器3连接，开口同步带4的另一端通过转换接头5与另一段钢丝绳6连接，该段钢丝绳6绕过导向滑轮8与配重箱12连接。所述导向滑轮8安装在滑轮座10上，滑轮座10通过螺栓安装固定在机架7顶部钢板上。

参照图4，制动器14本身通过螺栓15将制动器主体26与驱动轮座18连接固定，驱动轴19的末端与制动器14的内盘21通过滑键25连接，内盘21可以在驱动轴19上做轴向滑动。摩擦块22镶嵌在内盘21表面。内盘21由导磁材料制成。当电磁线圈23断电时，在制动弹簧24的作用下，内盘21将摩擦块22压紧在制动盘20上，驱动轴19停转，实现可靠制动。当电磁线圈23通电时，在电磁力的作用下，内盘21压缩制动弹簧24，从而使摩擦块22与制动盘20脱开，制动器失去制动作用。

本发明的工作原理为：

本发明采用自行研发的永磁盘式伺服电机17作为动力源，该永磁盘式伺服直驱式抽油机运行时通过电气控制柜13控制该盘式电机做低速正反转运动，电机17通过驱动轴19带动同步带轮16做低速正反转运动，同步带轮16带动与其啮合的开口同步带4做来回往复运动，开口同步带4一端通过与其连接的钢丝绳6拉动配重箱12做来回往复运动，同时开口同步带4另一端通过与其连接的钢丝绳6及悬绳器3拉动光杆2在井口1中做来回往复运动，实现抽油作业。

该永磁盘式伺服电机直驱式抽油机运行时通过往配重箱12中增加或者减少沙石来调节配重，直接平衡工作载荷，平衡效果好。通过电气控制柜13中的伺服调速系统调节抽油机的冲程冲次等运行参数，调节参数简单方便，避免了传统抽油机调整运行状况时还需调整机械结构。当需要制动或紧急制动时，永磁盘式伺服电机17断电的同时制动器14通过制动弹簧24把摩擦块22与制动盘20压紧从而使驱动轴19停止转动，实现可靠制动。该永磁盘式伺服电机直驱式抽油机结构简单，传动系统精简，同时兼有爬梯护栏等辅助设施，安装维护容易。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种永磁盘式伺服电机直驱式抽油机，包括机架、永磁盘式伺服电机、制动器、同步带轮、驱动轴、驱动轮座、导向滑轮、滑轮座、开口同步带、钢丝绳、配重箱、电气控制柜、护栏和爬梯；

其特征在于：采用永磁盘式伺服电机作为动力源，电机输出轴就是驱动轴，直接驱动与其键连接的同步带轮正反转，同步带轮又拉动与其啮合的开口同步带来回往复运动，开口同步带两端各连若干根钢丝绳，其中一端的钢丝绳通过悬绳器与光杆连接，另一端的钢丝绳与配重箱连接，配重箱中装填沙石；

所述永磁盘式伺服电机的输出轴就是驱动轴，永磁盘式伺服电机通过驱动轴直接带动同步带轮正反转；制动器为电磁型摩擦制动器，为失电制动器；制动器内盘通过滑键直接安装在驱动轴上，内盘可以在驱动轴上做轴向滑动；摩擦块镶嵌在内盘表面；内盘由导磁材料制成；当电磁线圈断电时，在制动弹簧的作用下，内盘将摩擦块压紧在制动盘上，驱动轴停转，实现可靠制动，当电磁线圈通电时，在电磁力的作用下，内盘压缩制动弹簧，从而使摩擦块与制动盘脱开，制动器失去制动作用；

所述同步带轮与驱动轴键连接，通过开口同步带与同步带轮的啮合运动把永磁盘式伺服电机输出的正反旋转运动转化成开口同步带的来回往复直线运动，开口同步带两端各通过转换接头与若干根钢丝绳连接，钢丝绳绕过若干个导向滑轮拉动光杆做来回往复运动；

所述导向滑轮安装在滑轮座上。

2.根据权利要求1所述的永磁盘式伺服电机直驱式抽油机，其特征在于：所述驱动轮座通过螺栓连接固定在机架的底板上。

3.根据权利要求1所述的永磁盘式伺服电机直驱式抽油机，其特征在于：所述滑轮座通过螺栓安装固定在机架顶部钢板上。