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1、石油机械—44—CHINAPETROLEUMMACHINERY2005年第33卷第3期!应用技术#滚筒式智能抽油机设计3王建怀张宏英(沈阳金田石油机械制造有限公司)摘要为了更好地实现节能目标,在满足油田采油工艺要求的前提下,在原有电动机换向智能抽油机的基础上,改进设计了滚筒式智能抽油机。该机工作执行机构是4根钢丝绳与内减速摩擦滚筒组成的摩擦传动机构。电动机正反向转动,驱动同轴连接的内减速摩擦滚筒也正反向转动,实现抽油杆柱上下往复运动抽汲油液。该机设计要点有3个方面:(1)采用交流变频控制器,不仅提高了电控系统的可靠性及稳定性,而且调整参数准确快
2、捷;(2)内减速摩擦滚筒在滚筒轴上为悬挂式结构,受力复杂,故对滚筒轴强度、刚性和热胀冷缩后的变形等做了详细设计计算;(3)将内减速摩擦滚筒设计为双层结构,内外层筒体之间有足够的间隙,便于散热。关键词摩擦滚筒智能抽油机交流变频电动机换向节能引言目前,在我国油田使用的采油机械中,游梁式抽油机占91%。但是,游梁机存在能耗高、效率低、安装维修工作量大等缺点。在开采稠油、深层油、特别是高含水油田时,使用常规游梁式抽油机无法实现经济、有效的开采。若对其进行增大行程的改进设计,又存在造价高、外形尺寸大和能耗高等问题。按照采油工艺的要求,国内外都在研制长冲程
3、、大载荷、低冲次、高效节能的抽油机。其中[1]电动机换向智能抽油机具有结构简单、质量轻、图1滚筒式智能抽油机结构示意图耗能少、冲次低、冲程长、调参方便简捷、悬点加1—交流变频电动机;2—内减速摩擦滚筒;3—塔架;4—悬绳器;5—钢丝绳;6—重力平衡装置;7—移机机构;8—电控系统速度变化小、惯性载荷小、运行平稳、减速器额定(1)交流变频电动机交流变频电动机与鼠扭矩小、易于安装和维修简单等优点,因此在国内笼电动机结构及安装尺寸相同,但做了若干改进:各大油田得到了推广应用。为了更好地实现节能目标,在满足采油工艺要求的前提下,在原有电动机①针对鼠笼电
4、动机低速运行时散热条件较差的换向智能抽油机的基础上,2001年沈阳金田石油缺点,交流变频电动机在外部附加了一个接至工频机械制造有限公司改进设计了滚筒式智能抽油机。电源的风扇,实行强制通风;②针对鼠笼电动机在V/F控制时磁路容易饱技术分析和问题,交流变频电动机加大了电磁负荷的裕量,使磁路不易饱和;11结构③针对鼠笼电动机在脉冲波作用下绝缘材料易[2]滚筒式智能抽油机结构如图1所示。被击穿的不足,交流变频电动机加强了槽绝缘。3该产品已申报国家专利,专利号为:0124890619。©1994-2009ChinaAcademicJournalElect
5、ronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net2005年第33卷第3期王建怀等:滚筒式智能抽油机设计—45—“交流变频电动机+变频器”构成调速系统,调整故障率较高而影响推广使用的难题,滚筒式智能抽范围宽,振动小,噪声低,频率<50Hz时具有恒油机采用了交流变频控制器,不仅提高了电控系统转矩调速特性,频率>50Hz时有输出恒功率特的可靠性及稳定性,而且调整参数准确快捷。性,电动机调速平稳,无转矩脉动现象,并有较高21减速摩擦滚筒轴的设计的启动转矩及较小的启动电流。内减速摩擦滚筒
6、在滚筒轴上为悬挂式结构,滚(2)内减速摩擦滚筒此滚筒采用双层筒体筒轴除承受正常工作载荷外,还承受内减速摩擦滚结构,内筒体装有摆线针轮减速装置,外筒体即摩筒等重力,受力较复杂,故对滚筒轴强度、刚性和擦轮,其表面装摩擦衬块,摩擦衬块上设有沟槽,热胀冷缩后的变形等做了详细设计计算。柔性钢丝绳装在摩擦衬块的沟槽内,这样增大钢丝31内减速摩擦滚筒散热绳与摩擦衬块间的摩擦,以传递较大的动力。由于抽油机长期处于恶劣条件下工作,内减速(3)塔架它是支承上平台,并保证光杆具摩擦滚筒内部就产生大量热量。为了解决滚筒散热有最大冲程的桁架结构。塔架内腔有重力平衡箱的问
7、题,将滚筒设计为双层结构,内外层筒体之间有运行导轨;塔架的一侧装有限位开关导轨,其上可足够的间隙,便于散热。固定接近开关和极限限位开关。(4)钢丝绳此绳一端通过悬绳器与光杆连结论接,另一端绕过内减速摩擦滚筒与重力平衡箱连接。(5)移机机构移机机构由2根双螺距推拉(1)“交流变频电动机+变频器”运行稳定、丝杠组成。作业时,由2人同时均衡转动推拉丝可靠,可无级调速,解决了长冲程抽油机采用电动杠,缓慢向后移动机体,达到方便作业的距离。机正反转驱动换向时因重载、频繁启动、制动电流(6)电控系统电控系统由变频控制器、操作过大等损害电动机的难题,且能达到节
8、能之目的。面板、PLC、抽油机专用控制器等组成。本电控系(2)内减速摩擦滚筒使抽油机结构更简单,统除具有冲程、冲次在允许的范围内自由设定外,传动路线更
