[发明专利]一种节能且具有安全保护功能的抽油机减速装置

说明书

技术领域

本发明属于机械行业，尤其涉及抽油机变速箱的机电一体化设计领域，具体来说涉及一种节能且具有安全保护功能的抽油机减速装置。

背景技术

现行的减速机装置有五种。第一种，目前最多应用也是市面上出售最多的一种抽油机的型号是JHL型油田抽油机专用减速机。它采用了双圆弧齿形圆柱齿轮。第二种，油田用硬齿轮减速机。第三种，抽油机专用摆线针轮减速机。第四种，三环减速机由三片相同的内齿环板带动一个外齿齿轮输出，故称为三环减速器，属平行轴一动轴齿轮传动减速器，齿轮啮合运动属于动轴轮系，具有少齿差行星传动特征，输出与输入轴间平行配置，又有平行轴圆柱齿轮减速器的特征。第五种，组合减速机。即为满足不同的作业需求，根据一定的原理将两个或多个部件组合在一起使用的减速机。

这些减速机装置传动速比固定，无法根据实际情况自动化和智能化控制减速机传动速比和转矩。而且通常选用的电动机功率都很大，造成能源浪费。因为抽油机扭矩的脉动幅值很大。脉动大的结果是载荷峰值大而平均载荷低。但为了满足最大负荷的要求，不得不配用大功率电机。在这样的负荷率下，效率再高的电动机的实际效率也只有80％左右。扭矩脉动大同时使电流脉动大，额外增加了电流流经导体的有功损失。也使电动机效率降低，造成能源浪费。脉动大的另一后果是使抽油抽油杆容易折断，机机体尺寸加大，振动加大，寿命降低。值得注意的是抽油机存在负扭矩，一个周期中一般出现两次。负扭矩的出现使电动机进入发电状态运行，向电网充电。研究结果表明，这种向电网反充电的工况不但使电能利用率降低，而且由于充电相位不可能与电网相位完全同步。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种降低能耗、提高电动机的工作效率且具有安全保护功能的抽油机减速装置。

为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种节能且具有安全保护功能的抽油机减速装置，由电动机、主动轴、从动轴、飞轮、控制系统、抽油机、传动齿轮、拨叉、啮合齿套、空档连接齿轮组成；

所述电动机与主动轴连接，电动机带主动轴转动；主动轴与飞轮固定连接，传递电动机的速度与扭矩，带动飞轮旋转；从动轴用于传递速度和力矩，与抽油机连接，给抽油机输入动力；飞轮为储能机构，利用飞轮的旋转惯性能量储能；控制系统连接拨叉，通过设定参数和反馈的参数对比来控制拨叉拨动啮合齿套；抽油机用于抽油；拨叉与啮合齿套固定连接，使其与传动齿轮连接，以实现换挡目的；啮合齿套与主动轴花键滑动连接，随着主动轴的转动而转动；传动齿轮与主动轴非固定连接，与空档连接齿轮啮合，切断传动动力，保护抽油机的抽油杆不会被拉断；空档连接齿轮与从动轴非固定连接。

进一步地，所述拨叉包括n根拨叉，分别从一级拨叉至n级拨叉，由控制系统发出信号控制某一级的拨叉以实现无极变速，使拨叉拨动对应的啮合齿套至啮合齿套来控制抽油机的输出转速和转矩。

进一步地，所述啮合齿套与拨叉呈对应关系。

进一步地，所述减速装置设置有多级齿轮传动，分别为：一级齿轮、二级齿轮、三级齿轮、四级齿轮至n级齿轮；

所述一级齿轮传动比最小，输出的速度最小，扭矩最大；

所述二级齿轮传递速度和扭矩，比一级齿轮的传动比大；

所述三级齿轮传递速度和扭矩，比二级的传动比大；

所述四级齿轮传递速度和扭矩，比三级的传动比大；

它们的传动比由低到高，随着级数的增多以趋近于无极变速。

所述多级齿轮传动对应多级固定齿轮链接，分别为：一级固定齿轮链接、二级固定齿轮链接、三级固定齿轮链接和四级固定齿轮链接至n级固定齿轮链接；

所述一级固定齿轮链接把主动轴速度和扭矩传递到从动轴，传动比最小；

所述二级固定齿轮链接把主动轴速度和扭矩传递到从动轴，传动比比一级大；

所述三级固定齿轮链接把主动轴速度和扭矩传递到从动轴，传动比比二级大；

所述四级固定齿轮链接把主动轴速度和扭矩传递到从动轴，传动比比三级大。

根据控制系统分析的实际工作状态来实时改变多级齿轮啮合的级数。

所述电动机的电流、功率或扭矩达极限值、或抽油杆的拉力或油井压力达极限值，抽油杆和电动机会反馈信号至控制系统，控制系统为了保护抽油杆不被拉断，会使啮合齿套与传动齿轮啮合，实现空挡状态，使得动力被切断、抽油杆拉力下降、油井压力下降，抽油杆不会被拉断。