一種節(jié)能且具有安全保護功能的抽油機減速裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于機械行業(yè)，尤其涉及抽油機變速箱的機電一體化設(shè)計領(lǐng)域，具體來說涉及一種節(jié)能且具有安全保護功能的抽油機減速裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)行的減速機裝置有五種。第一種，目前最多應用也是市面上出售最多的一種抽油機的型號是JHL型油田抽油機專用減速機。它采用了雙圓弧齒形圓柱齒輪。第二種，油田用硬齒輪減速機。第三種，抽油機專用擺線針輪減速機。第四種，三環(huán)減速機由三片相同的內(nèi)齒環(huán)板帶動一個外齒齒輪輸出，故稱為三環(huán)減速器，屬平行軸一動軸齒輪傳動減速器，齒輪嚙合運動屬于動軸輪系，具有少齒差行星傳動特征，輸出與輸入軸間平行配置，又有平行軸圓柱齒輪減速器的特征。第五種，組合減速機。即為滿足不同的作業(yè)需求，根據(jù)一定的原理將兩個或多個部件組合在一起使用的減速機。
[0003]這些減速機裝置傳動速比固定，無法根據(jù)實際情況自動化和智能化控制減速機傳動速比和轉(zhuǎn)矩。而且通常選用的電動機功率都很大，造成能源浪費。因為抽油機扭矩的脈動幅值很大。脈動大的結(jié)果是載荷峰值大而平均載荷低。但為了滿足最大負荷的要求，不得不配用大功率電機。在這樣的負荷率下，效率再高的電動機的實際效率也只有80%左右。扭矩脈動大同時使電流脈動大，額外增加了電流流經(jīng)導體的有功損失。也使電動機效率降低，造成能源浪費。脈動大的另一后果是使抽油抽油桿容易折斷，機機體尺寸加大，振動加大，壽命降低。值得注意的是抽油機存在負扭矩，一個周期中一般出現(xiàn)兩次。負扭矩的出現(xiàn)使電動機進入發(fā)電狀態(tài)運行，向電網(wǎng)充電。研究結(jié)果表明，這種向電網(wǎng)反充電的工況不但使電能利用率降低，而且由于充電相位不可能與電網(wǎng)相位完全同步。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于提供了一種降低能耗、提高電動機的工作效率且具有安全保護功能的抽油機減速裝置。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]—種節(jié)能且具有安全保護功能的抽油機減速裝置，由電動機、主動軸、從動軸、飛輪、控制系統(tǒng)、抽油機、傳動齒輪、撥叉、嚙合齒套、空檔連接齒輪組成；
[0007]所述電動機與主動軸連接，電動機帶主動軸轉(zhuǎn)動;主動軸與飛輪固定連接，傳遞電動機的速度與扭矩，帶動飛輪旋轉(zhuǎn);從動軸用于傳遞速度和力矩，與抽油機連接，給抽油機輸入動力；飛輪為儲能機構(gòu)，利用飛輪的旋轉(zhuǎn)慣性能量儲能;控制系統(tǒng)連接撥叉，通過設(shè)定參數(shù)和反饋的參數(shù)對比來控制撥叉撥動嚙合齒套;抽油機用于抽油;撥叉與嚙合齒套固定連接，使其與傳動齒輪連接，以實現(xiàn)換擋目的；嚙合齒套與主動軸花鍵滑動連接，隨著主動軸的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動;傳動齒輪與主動軸非固定連接，與空檔連接齒輪嚙合，切斷傳動動力，保護抽油機的抽油桿不會被拉斷;空檔連接齒輪與從動軸非固定連接。
[0008]進一步地，所述撥叉包括η根撥叉，分別從一級撥叉至η級撥叉，由控制系統(tǒng)發(fā)出信號控制某一級的撥叉以實現(xiàn)無極變速，使撥叉撥動對應的嚙合齒套至嚙合齒套來控制抽油機的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。
[0009]進一步地，所述嚙合齒套與撥叉呈對應關(guān)系。
進一步地，所述減速裝置設(shè)置有多級齒輪傳動，分別為:一級齒輪、二級齒輪、三級齒輪、四級齒輪至η級齒輪；
[0011 ]所述一級齒輪傳動比最小，輸出的速度最小，扭矩最大；
[0012]所述二級齒輪傳遞速度和扭矩，比一級齒輪的傳動比大；
[0013]所述三級齒輪傳遞速度和扭矩，比二級的傳動比大；
[0014]所述四級齒輪傳遞速度和扭矩，比三級的傳動比大；
[0015]它們的傳動比由低到高，隨著級數(shù)的增多以趨近于無極變速。
[0016]所述多級齒輪傳動對應多級固定齒輪鏈接，分別為:一級固定齒輪鏈接、二級固定齒輪鏈接、三級固定齒輪鏈接和四級固定齒輪鏈接至η級固定齒輪鏈接；
[0017]所述一級固定齒輪鏈接把主動軸速度和扭矩傳遞到從動軸，傳動比最?。?br>[0018]所述二級固定齒輪鏈接把主動軸速度和扭矩傳遞到從動軸，傳動比比一級大；
[0019]所述三級固定齒輪鏈接把主動軸速度和扭矩傳遞到從動軸，傳動比比二級大；
[0020]所述四級固定齒輪鏈接把主動軸速度和扭矩傳遞到從動軸，傳動比比三級大。
[0021 ]根據(jù)控制系統(tǒng)分析的實際工作狀態(tài)來實時改變多級齒輪嚙合的級數(shù)。
[0022]所述電動機的電流、功率或扭矩達極限值、或抽油桿的拉力或油井壓力達極限值，抽油桿和電動機會反饋信號至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)為了保護抽油桿不被拉斷，會使嚙合齒套與傳動齒輪嚙合，實現(xiàn)空擋狀態(tài)，使得動力被切斷、抽油桿拉力下降、油井壓力下降，抽油桿不會被拉斷。
[0023]在電動機轉(zhuǎn)軸處增加了扭力感應裝置和在抽油桿下端增加了壓力感應裝置，工作時將信號反饋到控制系統(tǒng)，再由控制系統(tǒng)控制撥叉撥動齒輪，改變齒輪嚙合，從而實現(xiàn)自動化和智能化控制減速機傳動速比和轉(zhuǎn)矩。
[0024]本實用新型的節(jié)能且具有安全保護功能的抽油機減速裝置完全不同于以往的減速機裝置:
[0025](1)在齒輪軸上加一個飛輪，目的是利用飛輪的旋轉(zhuǎn)慣性能量儲能，這樣就將電動機選用功率從原來很大的功率降到實際需用的功率，能耗也得到極大的節(jié)約。
[0026](2)本裝置設(shè)置了很多根撥叉，分別為從一級到Ν級，工作狀態(tài)時控制系統(tǒng)會發(fā)出信號控制某一級的撥叉，使它撥動對應的嚙合齒套來控制減速機的傳動比。
[0027](3)本裝置設(shè)置了多級齒輪傳動，它們的傳動比由低到高，因為級數(shù)很多，趨近于無極變速。可以通過控制系統(tǒng)分析的實際工作狀態(tài)來實時改變齒輪嚙合的級數(shù)。
[0028](4)在電動機轉(zhuǎn)軸處增加了扭力感應裝置和在抽油桿下端增加了壓力感應裝置，工作時將信號反饋到控制系統(tǒng)，再由控制系統(tǒng)控制撥叉撥動齒輪，改變齒輪嚙合，從而實現(xiàn)自動化和智能化控制減速機傳動速比和轉(zhuǎn)矩。不僅能提高電動機效率還能減少抽油機的脈動幅度和扭矩，還減少了額外電流經(jīng)導體的有功損失，減少了抽油機機體尺寸，震動減小，壽命延長。
[0029](5)當電動機的電流、功率或扭矩達極限值時，或抽油桿的拉力或油井壓力達極限值時，抽油桿和電動機將會反饋的信號達到控制系統(tǒng)，系系統(tǒng)為了保護抽油桿不被拉斷，將會使嚙合齒套3與傳動齒輪2嚙合，實現(xiàn)空擋狀態(tài)。此時動力被切斷，抽油桿拉力下降，油井壓力下降，抽油桿便不會被拉斷。
[0030]本實用新型的有益效果在于:
[0031]本實用新型將原有的減速機進行升級改造，通過加裝飛輪作為儲能機構(gòu)，改變減速機內(nèi)部結(jié)構(gòu)加撥叉撥動齒輪實現(xiàn)無極變速，再通過感應裝置反饋的參數(shù)與控制系統(tǒng)的設(shè)定參數(shù)對比來控制撥叉的運動從而改變減速箱的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。不僅能提高電動機效率還能減少抽油機的脈動幅度和扭矩，減少了額外電流經(jīng)導體的有功損失，減少了抽油機機體尺寸，震動減小，壽命延長。還將電動機選用功率從原來很大的功率降到實際需用的功率，能耗也得到極大的節(jié)約。
【附圖說明】
[0032]圖1為本實用新型的節(jié)能且具有安全保護功能的抽油機減速裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0033]其中，1:電動機;2:主動軸；3:從動軸;4:飛輪;5:控制系統(tǒng)；6:抽油機;7:傳動齒輪;8_1: 一級撥叉;8_2: 二級撥叉;8_3: 二級撥叉;8_η: η級撥叉;9_1: 一級齒輪;9_2: 二級齒輪;9-3:三級齒輪;9-4:四級齒輪；10-1:嚙合齒套；11-1: 一級固定連接齒輪；11_2: 二級固定連接齒輪;11 _3:三級固定連接齒輪;11 _4:四級固定連接齒輪;12:空檔連接齒輪。
【具體實施方式】
[0034]下面將結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明:本實施例在以本實用新型技術(shù)方案為前提下進行實