[实用新型]游梁式抽油机液压混合动力驱动系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种油田采油设备的节能装置，特别涉及常规游梁式抽油机的动力单元以及该动力单元的液压系统。

背景技术

目前中国有抽油机井近10万台，耗电占油田总耗电量的1/3，年耗电100×10⁸kWh左右。而游梁式抽油机在抽油机井机械设备中占90％，居于主导地位。由于其结构上特点，游梁式抽油机一直存在“大马拉小车”、能耗高的缺点。目前游梁式抽油机普遍采用四连杆机构，随着负载不断变化电动机负载转矩波动大，负载率变化大，导致功率因数和效率偏低。另外，负载通过电动机反馈回电网的电压对电网造成破坏。目前国内外减小抽油机动力系统的负载波动常采用以下几种方法：(1)基于结构优化和复合平衡的方法：包括游梁下偏复合平衡、杠铃复合平衡、四连杆结构优化、电动机匹配优化等方法。(2)电动机节能：采用变频电动机、改变电动机机械特性、提高电动机负载率和功率因数等。这些方法虽然具有一定效果，但均无法从根本上解决结构不平衡而导致的电动机负载转矩波动问题。专利公告号CN203685785U所述的混合动力抽油机采用了一种单变量式液压泵驱动的并联式混合动力系统，在一定程度上实现了电动机节能，但由于变量式液压泵响应速度慢的特点，节能效果受到了一定的限制。

发明内容

本实用新型提供一种游梁式抽油机液压混合动力驱动系统，以解决因电动机负载率变化大和功率因数高而导致的高能耗问题，以及抽油机负载通过电动机向电网反馈电压对电网造成破坏的问题，提供了一种抽油机负载较低或反向负载时的系统能量并在系统负载较大时释放该能量以联合驱动负载的解决方案。

本实用新型采取的技术方案是：包括机械驱动单元、液压蓄能单元、控制器，所述机械驱动单元结构是：驱动电机输出轴与齿轮泵马达组中的I号齿轮泵马达的输入轴通过联轴器刚性连接，其余各齿轮泵马达采用通轴连接，其共同输出轴通过超越离合器与皮带轮连接；

所述齿轮泵马达组共有n个不同排量的齿轮泵马达组成，n为大于2的自然数，可得到2ⁿ-1级排量级数，不包括零排量，齿轮泵马达的排量从小到大排列为q1、q2、q3…..qn，第n个齿轮泵马达的排量与最小排量的数学关系为：qn＝q1×2^n-1；

所述超越离合器采用滚珠式超越离合器和棘轮式超越离合器；

所述驱动电机为三相异步交流电动机，其功率与型号与所采用的游梁式抽油机匹配；

所述的液压蓄能单元由油箱、电磁换向阀组、溢流阀、蓄能器组成，其中油箱用于向系统提供液压油液；

所述电磁换向阀组中采用的换向阀是具有Y型或P型中位机能的三位四通电磁换向阀；

所述蓄能器的体积是10L-40L；

所述的控制器用于采集信号，该信号包括蓄能器压力信号、抽油机曲柄轴转角信号，输出控制信号，该输出控制信号为电磁换向阀组的数字开关信号。

本实用新型的优点是：

1.本实用新型所述的游梁式抽油机液压混合动力驱动系统可直接提高原驱动电机的功率因数，降低电动机的驱动功率，节约电能。

2.本实用新型所述的游梁式抽油机液压混合动力驱动系统结构简单，维护方便，可以在现有常规游梁式抽油机直接安装，降低成本。

3.本实用新型所述的游梁式抽油机液压混合动力驱动系统及其控制方法采用n个(n为大于2的自然数)不同排量的齿轮泵马达可得到2ⁿ-1级(不包括零排量)排量级数，该种控制方法较现有抽油机液压节能系统具有更快的响应速度，能高效地回收系统能量。

附图说明

图1是本实用新型所述的该液压混合动力驱动系统的液压系统图，图中是以3个齿轮泵马达为例；

图2是本实用新型所述的该液压混合动力驱动系统控制方法所涉及的控制策略分析图；

图3是本实用新型所述的该液压混合动力驱动系统安装位置图；

图4是本实用新型所述的该液压混合动力驱动系统的机械结构图。

图中，驱动电机1，超越离合器2，I号齿轮泵马达3，II号齿轮泵马达4，III号齿轮泵马达5，皮带轮6，油箱7，I号换向阀8，II号换向阀9，III号换向阀10，溢流阀11，蓄能器12，压力检测表13，控制器14，齿轮泵马达组20，电磁换向阀组30。

具体实施方式

包括机械驱动单元、液压蓄能单元、控制器14；