游梁抽油机低速无级调速拖动系统技术方案

本发明专利技术公开了一种专用地油田低产油井的游梁抽油机低速无级调速拖动系统。主要包括动力装置、电磁转差离合器和速度控制系统。由于对电磁转差离合器外壳作了较大改进和设计了双负瓜馈速度控制系统，所以该系统不但适用于野外恶劣环境无人值守长期连续工作，并且能与抽油机的交变负荷机械特性很好匹配。既满足了不停产低冲次无级调节，又能节省大量电能。该系统还具有电机过流过压自动保护和停电后自动延时开机功能。具有非常显著的经济效益和社会效益，可广泛用于各油田。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油田游梁抽油机调速拖动装置，特别是一种低速无级调速电机拖动装置。多年来，国内外游梁抽油机动力装置一直是采用普通电机拖动。其主要缺点是电机转速不可调整，只得改变皮带轮对抽油机冲次进行有级粗调。尤其对于低产油井，有的要求抽油机冲次在每分钟6次以下，并要求随该井产量的波动，对抽油机冲次经常进行调整，这种传统的拖动装置是达不到这种要求的。日本久保田机器株式会社研制的一种天然气发动机，低速可调性好，曾试图用于低产油井的游梁抽油机拖动装置，但由于这种发动机对于天然气气源质量要求高，管理和维修难度大，许多相应的技术问题没有解决，至今仍无法应用。苏联《石油工业》1989年第9期有一篇文献曾提出增加一级皮带轮增大抽油机传动比的可能性，并在油井上进行试验。其主要缺点仍是有级调速，传动效率低，并且需要对原有的抽油机底座和井场进行技术改造。所以也难推广应用。经石油大学检索1990年前的《中国石油文摘》及有关专利文献，未曾发现其它有关于游梁抽油机拖动装置的文献资料。目前在纺织、化工、冶金、造纸等工业领域虽然已广泛采用电磁转差离合器无级调速电机技术，但它只适用于恒定转矩负载或递减转矩负载上，轻载易失控，并且只用于室内及无易燃易爆气体的场合。对于游梁抽油机拖动装置而言，不但具有交变载荷机械特性，而且是在野外露天恶劣环境中无人值守长期连续工作。游梁抽油机拖动装置至今未见到采用电磁转差离合器无级调速电机-->技术的先例。本专利技术的目的在于提供一种新的游梁抽油机低速无级调速拖动装置。它既可避免上述已有技术的缺点和不足之处，又能满足低产油井低冲次无级可调的具体要求并适应这种特殊负载特性，还能合理匹配油井供排能力，降低吨液耗能量和原油成本，既提高经济效益，又便于维修和管理。本专利技术的上述目的是通过下述技术方案实现的：该装置主要由动力装置、电磁转差离合器和速度控制系统组成。其中，动力装置包括低速电机及其过流过压保护和停电来电后自动延时开机电路;电磁转差离合器包括外壳、输入轴、前端盖、导磁体、磁极、电枢和励磁线圈;速度控制系统包括测速发电机、出线盒和速度控制器。电磁转差离合器的外壳为圆柱形，其上部有散热片，两侧和底部均有进气口和排气口。进气口有净化空气填料，既可净化空气、防尘、防雨，又扩大了散热面积。排气口内孔与外壳的内圆相切，并具有防护安全钢板网，既有利于内部热空气排出，又有防止异物进入和扩大散热效果的作用。进气口和排气口相邻处有一挡板，该挡板与外壳的内圆相切，使进入的空气与排出的空气分开，以免排出的热空气直接返回到进气口。外壳底部的进、排气口更有利于冷热空气的循环和对流，并能及时排出电磁转差离合器内部的水份，使其更加适用于野外露天工作环境。速度控制系统为双负反馈系统。其中主回路包括给定调速信号电路、信号比较器、电压信号放大器、积分器、矩形波发生器、调压电路、电磁转差离合器励磁线圈及其输出轴、外负反馈回路包括测速发电机及其整流电路。内负反馈回路包括-->计数电路和给定特殊波形交变信号电路。其速度控制过程是：首先根据游梁抽油机要求的冲次，给定一个相应电压信号并送到信号比较器，与外负反馈回路的反馈信号进行比较（相减）。其差值信号经过放大，再经过积分器积分，然后去触发矩形波电路产生矩形波电压。再去控制调压电路中的晶闸管导通角，实现自动调整电磁转差离合器励磁电压和励磁线圈电流，从而达到稳定电磁转差离合器输出轴转速的目的。由负反馈回路中的计数电路对励磁电压分析并计数，用来判断出抽油机冲次和确定出每个冲次周期所用的时间。在一个周期中抽油机负载有特殊的交变规律，给定特殊波形电路则输出一个相应的特殊交变电压信号，负反馈到积分器，使电磁转差离合器输出特性与抽油机的机械特性相一致，既利于稳速又利于节电。本专利技术与已有技术对比具有以下主要优点：1.解决了游梁抽油机低速无级调整问题，能合理匹配油井供排能力，延长了检泵周期，延长了机、杆、泵及井口盘根使用寿命，每口油井每年可节约成本3万元;2.实现了空载低速启动抽油机，减少对电网冲击，所配电机功率小于原用电机，提高了设备利用率并且节省了电能;3.解决了低产油井因间隙出油时间过长造成的出油管线堵塞及井口盘根漏油问题，减少了停产维修的人力、物力和时间，既降低了成本，又增加了产量;4.实现了抽油机不停机无级调节冲次，减少了热力采油转入抽油阶段需要经常调冲次的很大工作量，减轻了劳动强度;5.解决了电磁转差离合器的散热和防尘问题，为电磁转差离-->合器调速电机及其控制系统在野外恶劣环境使用，并且适应抽油机这种特殊的交变负荷开辟了一个新的应用领域。附图1是本专利技术的系统示意框图。附图2是其速度控制系统原理框图。附图3是其电磁转差离合器调速电机示意图。附图4是其电磁转差离合器外壳结构示意图。结合附图对本专利技术的实施例详述如下：附图1中，1是电机的过流过压保护及停电自动开机电路，2是电机，3是电磁转差离合器，4是皮带传动机构，5是抽油机，6是测速发电机，7是速度控制系统。以上各部分组成了游梁抽油机低速无级调速拖动系统。其中电机过流过压保护及停电自动开机电路1，既能对电机起保护作用，又能在停电后再恢复供电时自动延时启动电机，也可手动启停电机。自动延时开机电路可在150秒之内人为地任意选定开机时间，可避免全油田停电后再恢复供电时大量电机在同一瞬间同时启动而造成电网电压波动太大。低速电机2带动电磁转差离合器3的电枢21（见图3）同步运转。该电机选用8极或6极低速电机每分钟750转或980转，既可满足抽油机冲次小于每分钟6次的特殊要求，又可提高系统电效率，减轻电磁转差离合器电枢发热，有利于适应环境温度。皮带传动机构4将电磁转差离合器3输出的动力传递给游梁抽油机5。测速发电机6将电磁转差离合器3的输出轴15的转数转换成电压信号，并反馈到速度控制系统7，速度控制系统的作用是对电磁转差离合器实现无级调速及稳定速度。附图2的主回路中，8是给定调速信号电路，9是信号比较-->器，10是电压信号放大器，11是积分器，12是矩形波发生器，13是调压电路，14是电磁转差离合器3的励磁线圈，15是其输出轴。外负反馈回路中，6是测速发电机，16是其整流电路。内负反馈回路中，17是计数电路，18是特殊波形信号电路。以上各部分组成了游梁抽油机低速无级调速拖动系统的双负反馈速度控制系统7。由电路8可任意给定所需的调速信号并送至信号比较器9。此信号从信号比较器出来，再经电压放大器10放大，再经积分器11积分，然后去触发矩形波发生器12产生矩形波。利用该矩形波去控制调压电路13中的晶闸管导通角，达到调节电磁转差离合器励磁电压的目的。通过调节励磁电压也就调节了其励磁线圈14的电流，从而改变了电磁转差离合器输出轴15的转速。但是，如果只有上述主回路，该速度控制系统是不能满足稳速要求的，所以又增加了两个负反馈回路。当由于某种原因使得电磁转差离合器的输出轴15的转速比要求的转速增高时，由测速发电机6转换成的电压信号也相应增高。该电压信号经整流电路16整流后负反馈到信号比较器9，与原来给定的调速信号进行比较（负反馈即相减，多抵消原给定信号一部分），使放大器10的输入电压信号相应降低，该信号经过上述主回路处理之后，使得电磁转差离合器3的励磁线圈14的励磁电流比原来相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种游梁抽油机低速无级调速拖动系统，包括动力装置、电磁转差离合器和速度控制系统，其特征在于动力装置包括低速电机及其过流过压保护和停电来电后自动延时开机电路；电磁转差离合器的外壳为圆柱形，其上部有散热片，两侧和底部均有进气口和排气口；速度控制系统为双负反馈系统，其中主回路包括给定调速信号电路、信号比较器、电压信号放大器、积分器、矩形波生器、调压电路、电磁转差离合器励磁线圈及其输出轴，外负反馈回路包括测速发电机及其整流电路，内负反馈回路包括计数电路和给定特殊波形交变信号电路。

【技术特征摘要】
1、一种游梁抽油机低速无级调速拖动系统，包括动力装置、电磁转差离合器和速度控制系统，其特征在于动力装置包括低速电机及其过流过压保护和停电来电后自动延时开机电路；电磁转差离合器的外壳为圆柱形，其上部有散热片，两侧和底部均有进气口和排气口；速度控制系统为双负反馈系统，其中主回路包括给定调速信号电路、信号比较器、电压信号放大器、积分器、矩形波发生器、...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡龙光，刘瑞卿，刘希华，陈复生，乜冠祯，
申请(专利权)人：胜利石油管理局纯梁采油厂，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]