[发明专利]抽油机柔性自限式平衡拖动系统和方法

说明书

本发明涉及抽油机拖动控制领域，目的是提供抽油机柔性自限式平衡拖动系统和方法，本发明电机的输出轴依次设置有磁轭、挡板和皮带轮，变频器分别与电机和磁轭电气连接，电机输出轴带动挡板和皮带轮转动，当电机的输出轴超出同步转速转动时产生再生发电状态，变频器与磁轭通电产生磁力，吸附挡板上的磁极，电机的输出轴受到挡板的制动力，电机输出轴的旋转速度下降直至低于同步转速，磁轭与变频器电连接断开，本发明遏制了现有技术中再生发电系统，无机械损耗，使用寿命长，能够使得电机输出功率一直处于平衡状态。

技术领域

本发明涉及抽油机拖动控制技术领域，具体涉及抽油机柔性自限式平衡拖动系统和方法。

背景技术

抽油机是石油开采中的一种必备设备，俗称“磕头机”，通过提捞的方法使石油出井，常用的抽油机多为游梁式抽油机，该游梁式抽油机在工作时，采用电动机带动皮带轮再经过减速机拖动抽油机装置做上下运动实现抽油工作。但由于抽油机结构等原因，抽油机设备会在运行过程出现供液不足的现像，供液不足会破坏抽油机原有的平衡状态。主要表现在下冲程时，悬点载荷大于曲柄重量。导致出现再生发电状态，以提升机的应用为例，当提升重物时，四象限变频器拖动电机克服重力做工，电动机处于电动状态。当下放重物时，逆变侧产生励磁电流，重力牵引电机发电，电动机处于发电状态。势能转化为电能通过整流侧回馈的电网，抽油机本质上像是一个天平，平衡块(悬点载荷)向下走的时候，如果平衡块(悬点载荷)重量大于悬点载荷(平衡块)，电机不是在电动的状态下运行，而是被负载力拖动的旋转，这个状态叫再生发电状态。

公告号为CN104948142B，该发明公开了一种游梁式抽油机节能装置，包括节能装置连杆、节能装置曲柄、齿轮箱和配重块，齿轮箱内设有通过齿牙相互咬合的大、小齿轮；节能装置连杆一端铰接于抽油机连杆和抽油机曲柄的铰接点上，另一端铰接节能装置曲柄一端，节能装置曲柄另一端固定于大齿轮的轮轴上；配重块通过配重块曲柄固定于小齿轮的轮轴上。该游梁式抽油机节能装置将抽油机游梁在上下冲程达到顶点及附近区域时的电机电能转化为配重块的机械势能储存，并在游梁上行程抽油和下行程提升平衡块做功以将该机械势能释放，降低了抽油机游梁上行程抽油和下行程的负荷峰值，合理利用能源，减少电机运转过程中的能耗，提升电能转化机械能的效率。上述节能装置仅仅是基于对抽油机的节能连杆改进，得到节能的技术效果，但整体上增大了抽油机的体积，且机械结构之间摩擦多，损耗大，不适合推广应用。

因此，特定对四象限电机进行改进，减少电机空负荷运转造成的损耗。

发明内容

本发明目的在于提供抽油机柔性自限式平衡拖动系统，通过电机系统的改造，不改变抽油机的结构，避免产生的电能冲击电网，通过将电能抽出来，输送给磁轭，磁轭带动磁极上的挡板产生制动力，阻止电机输出轴继续转动，消除再生发电状态，；

本发明所采用的技术方案是：一方面，抽油机柔性自限式平衡拖动系统，电机的输出轴依次设置有磁轭、挡板和皮带轮，变频器分别与电机和磁轭电气连接，电机输出轴带动挡板和皮带轮转动，当电机的输出轴超出同步转速转动时产生再生发电状态，变频器与磁轭通电产生磁力，吸附挡板上的磁极，电机的输出轴受到挡板的反向作用力直至再生发电状态消失。

优选的，所述所述皮带轮远离电机输出轴的一侧设置有挡片，挡片通过固定螺栓与皮带轮连接。

优选的，所述磁轭设置在法兰盘上，所述法兰盘的面积与所述挡板的面积适配。

优选的，所述磁轭的置入端与所述磁极的置入端相向设置。

优选的，所述挡板通过固定螺栓与皮带轮固定连接，所述挡板的中心设置有固定孔，所述挡板通过所述固定孔与所述电机的输出轴过盈配合，所述法兰盘通过固定螺栓与电机的外壳固定连接，所述法兰盘上设置有通孔，所述通孔与所述电机的输出轴过隙配合。

另一方面，抽油机柔性自限式平衡拖动方法，在抽油机进行下冲程工作时，电机具体平衡控制内容包括下列步骤：