本發(fā)明涉及一種抽油機(jī)調(diào)平衡裝置，特別是一種抽油機(jī)動(dòng)態(tài)自動(dòng)調(diào)平衡裝置。屬于抽油機(jī)平衡調(diào)整領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

石油是關(guān)乎國民生計(jì)的重要一次能源，目前油田開采石油的主要設(shè)備是抽油機(jī)。現(xiàn)階段各大油田抽油機(jī)的應(yīng)用以游梁式居多。游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)組成包括驢頭、游梁、橫梁、連桿、曲柄、平衡裝置、底座、減速器、電機(jī)等等。

抽油機(jī)的采油工作過程分為上行程和下行程。上行程過程中，電機(jī)通過做功提升驢頭、抽油桿柱和井內(nèi)液體，電機(jī)工作于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)；下行程過程中，驢頭、抽油桿柱和井內(nèi)液體依靠自重下降，電機(jī)工作于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。理想工況下，電機(jī)在上行程消耗的電能基本等于電機(jī)下行程發(fā)出的電能，電能的消耗很小。同時(shí)在游梁尾部裝設(shè)配重塊，用來平衡抽油機(jī)的負(fù)荷，進(jìn)一步減小電機(jī)消耗的功率。

但在實(shí)際生產(chǎn)中，由于井下工況復(fù)雜、設(shè)備磨損等原因使得抽油機(jī)的負(fù)荷經(jīng)常發(fā)生改變，難以保持平衡。這會(huì)使電機(jī)消耗的電能增加。當(dāng)不平衡超過一定限度，就需要進(jìn)行平衡調(diào)整。

現(xiàn)階段對抽油機(jī)進(jìn)行平衡調(diào)整需要測定平衡值、停機(jī)、人工調(diào)整平衡機(jī)構(gòu)、再開機(jī)測定、校驗(yàn)等步驟，有時(shí)需要反復(fù)多次調(diào)整才能滿足要求，但一般也只能達(dá)到80％的平衡度要求。由此可見，目前普遍應(yīng)用的調(diào)整平衡方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力、機(jī)器啟停次數(shù)多、電能消耗大，且效果一般。因此迫切需要可以實(shí)現(xiàn)方便調(diào)整，甚至在不停機(jī)的情況下進(jìn)行高精度平衡調(diào)整的裝置和技術(shù)。

為了解決這一問題，中國專利“抽油機(jī)的液體配重游碼自動(dòng)調(diào)整平衡裝置” （申請?zhí)枺?01010592342.9）提出了一種抽油機(jī)的液體配重游碼自動(dòng)調(diào)整平衡裝置，實(shí)現(xiàn)不停機(jī)自動(dòng)調(diào)整抽油機(jī)的平衡。但是，該發(fā)明只在游梁尾部裝設(shè)一個(gè)儲(chǔ)液箱，因此只能進(jìn)行增加配重塊側(cè)重量的單方向平衡調(diào)整，當(dāng)不平衡是由配重塊重于懸點(diǎn)載荷引起時(shí)，該裝置無法進(jìn)行平衡調(diào)整；導(dǎo)液管從位于地面的固定端延伸到位于游梁尾部的運(yùn)動(dòng)端，并隨儲(chǔ)液箱做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，長期運(yùn)行容易損壞或受到破壞；儲(chǔ)液箱為開放式結(jié)構(gòu)，易造成液體的蒸發(fā)與污染；調(diào)整重量等于水泵運(yùn)送液量，液體利用率不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種抽油機(jī)動(dòng)態(tài)自動(dòng)調(diào)平衡裝置，根據(jù)實(shí)時(shí)測量的抽油機(jī)平衡度，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)自動(dòng)調(diào)整抽油機(jī)的平衡，從而使抽油機(jī)的平衡一直保持在最佳范圍內(nèi)。不僅可以在負(fù)荷大于配重塊的情況下進(jìn)行調(diào)整，還可以在負(fù)荷小于配重塊的情況下進(jìn)行反方向調(diào)整。具有實(shí)時(shí)檢測、實(shí)時(shí)調(diào)整、反應(yīng)迅速、無需停機(jī)、結(jié)構(gòu)簡單可靠、調(diào)整精確、適應(yīng)范圍廣、操作方便、成本較低、維護(hù)方便的特點(diǎn)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

所述裝置包括第一儲(chǔ)液箱（1）、第二儲(chǔ)液箱（2）、導(dǎo)液管（3）、導(dǎo)氣管（4）、電控閥門（5）電流測量模塊（6）、主控模塊（7），顯示模塊（8），通訊模塊（9）。

第一儲(chǔ)液箱（1）固定于抽油機(jī)游梁尾部附近，第二儲(chǔ)液箱（2）固定于抽油機(jī)游梁上的驢頭附近，第一儲(chǔ)液箱（1）和第二儲(chǔ)液箱（2）容積相同。兩個(gè)儲(chǔ)液箱都固定在游梁上，時(shí)刻保持相對靜止，不存在管道由靜止到運(yùn)動(dòng)的連接，因此不易損壞或被破壞；同時(shí)在兩個(gè)儲(chǔ)液箱距離游梁旋轉(zhuǎn)軸相同的情況下，每次調(diào)整的重量為交換液體重量的2倍，使所有液體都得到2倍的利用率，減少整體體積。

由于裝設(shè)了兩個(gè)儲(chǔ)液箱，所以可以實(shí)現(xiàn)正反兩個(gè)方向平衡調(diào)整，其他相關(guān)技術(shù)只在游梁尾部裝設(shè)一個(gè)儲(chǔ)液箱，因此只能進(jìn)行增加配重塊側(cè)重量的單方向平衡調(diào)整。具體來說，調(diào)整效果X等于第一儲(chǔ)液箱（1）內(nèi)液體重量減去第二儲(chǔ)液箱（2）內(nèi)液體重量，當(dāng)X為正值時(shí)，代表等效在配重塊側(cè)增加了X重量：當(dāng)X為負(fù)值時(shí)，代表等效在懸點(diǎn)載荷側(cè)增加X重量。最大調(diào)整效果X_max=±兩箱內(nèi)液體總重量。

第一儲(chǔ)液箱（1）和第二儲(chǔ)液箱（2）下部通過導(dǎo)液管（3）連通。第一儲(chǔ)液箱（1）和第二儲(chǔ)液箱（2）頂部通過導(dǎo)氣管（4）連通，時(shí)刻保持兩儲(chǔ)液箱連通、壓力一致，避免因兩儲(chǔ)液箱內(nèi)液體體積改變而產(chǎn)生兩儲(chǔ)液箱內(nèi)壓力不均的問題，影響正常工作。

電控閥門（5）安裝于導(dǎo)液管（3）上。電流測量模塊（6）采集抽油機(jī)電機(jī)的實(shí)時(shí)工作電流，送給主控模塊（7）計(jì)算出上行電流和下行電流，據(jù)此得到抽油機(jī)工作的實(shí)時(shí)平衡度，與設(shè)定的平衡度相比較，如果超過閾值需要調(diào)整抽油機(jī)平衡，主控模塊（7）通過控制電控閥門（5）的打開或關(guān)閉實(shí)現(xiàn)。即主控模塊（7）打開電控閥門（5）后，可實(shí)現(xiàn)液體通過導(dǎo)液管（3）在第一儲(chǔ)液箱（1）和第二儲(chǔ)液箱（2）之間流動(dòng)。

所述裝置根據(jù)實(shí)際需求可設(shè)置雙向水泵（6），安裝在導(dǎo)液管（3）上，電流測量模塊（6）采集抽油機(jī)電機(jī)的實(shí)時(shí)工作電流，送給主控模塊（7）計(jì)算出上行電流和下行電流，據(jù)此得到抽油機(jī)工作的實(shí)時(shí)平衡度，與設(shè)定的平衡度閾值相比較，如果超過閾值需要調(diào)整抽油機(jī)平衡，主控模塊（7）控制電控閥門（5）打開，同時(shí)根據(jù)平衡調(diào)整要求確定雙向水泵（10）的旋轉(zhuǎn)方向并上電工作；調(diào)整完畢時(shí)，主控模塊（7）控制電控閥門（5）關(guān)閉、雙向水泵（10）停止工作。

所述裝置包括顯示模塊（8），由主控模塊（7）控制顯示上行電流、下行電流、平衡度，以及電控閥門（5）和雙向水泵（10）的工作狀態(tài)等相關(guān)參數(shù)，便于現(xiàn)場運(yùn)行人員隨時(shí)觀測掌握所述裝置工作狀態(tài)和抽油機(jī)運(yùn)行情況。

所述裝置包括通訊模塊（9），主控模塊（7）在啟動(dòng)電控閥門（5）和雙向水泵（10）調(diào)平衡工作一段時(shí)間后，如果實(shí)時(shí)平衡度無明顯變化或未達(dá)到平衡調(diào)整的要求，經(jīng)通訊模塊（9）向運(yùn)行人員報(bào)警。這時(shí)可能是液體都集中到一個(gè)儲(chǔ)液箱中，超出了所述裝置的調(diào)整范圍，或者是所述裝置發(fā)生故障，需要及時(shí)通知運(yùn)行人員進(jìn)行現(xiàn)場檢查和維修。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）采用電流測量模塊采集抽油機(jī)電機(jī)的實(shí)時(shí)工作電流，送給主控模塊計(jì)算得出實(shí)時(shí)平衡度，再控制平衡度調(diào)整裝置工作的方式，實(shí)現(xiàn)了平衡度的實(shí)時(shí)自動(dòng)精確調(diào)整，使平衡度一直維持在最佳范圍，有效節(jié)約了電能。而且，平衡度調(diào)整過程自動(dòng)進(jìn)行，無需停機(jī)、無需人工參預(yù)，大大提高了生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)和管理成本。

2）采用兩個(gè)儲(chǔ)液箱分別固定在游梁上兩端的結(jié)構(gòu)，第一儲(chǔ)液箱、第二儲(chǔ)液箱、游梁三者時(shí)刻保持相對靜止，相關(guān)管道不存在管道由靜止到運(yùn)動(dòng)的連接，且位于高處，整個(gè)裝置不易損壞或被破壞，結(jié)構(gòu)簡單可靠、成本低廉、維護(hù)方便；每次調(diào)整的重量約為交換液體重量的2倍，液體利用率高、調(diào)整效率高、有效降低了整個(gè)裝置的體積，節(jié)約了成本。

3）采用兩個(gè)儲(chǔ)液箱都參與平衡調(diào)整的方式，實(shí)現(xiàn)了正反兩個(gè)方向的平衡調(diào)整，即使在基礎(chǔ)配重大于懸點(diǎn)載荷的情況下，也能進(jìn)行平衡調(diào)整，這是其他相關(guān)技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的，因此拓寬了抽油機(jī)平衡可調(diào)整的范圍。

4）采用完全封閉式的儲(chǔ)液箱，避免了液體的蒸發(fā)和污染，有效延長了所述裝置的維護(hù)周期和使用壽命，減少了工作量、降低了維護(hù)成本；儲(chǔ)液箱內(nèi)部填充防止液體震蕩的材料，防止液體震蕩影響抽油機(jī)平衡。

5）所述裝置可根據(jù)實(shí)際情況選擇是否裝設(shè)雙向水泵，適用范圍廣、成本可控。工作人員可據(jù)油田現(xiàn)場工作環(huán)境的不同，選擇最合適的結(jié)構(gòu)和平衡調(diào)整方式。

6）采用顯示模塊現(xiàn)場顯示、采用通訊模塊遠(yuǎn)程報(bào)警，方便工作人員隨時(shí)監(jiān)測抽油機(jī)運(yùn)行情況和調(diào)平衡裝置的工作狀態(tài)，并能及時(shí)獲取所述裝置超限和故障信息，及時(shí)通知運(yùn)行人員進(jìn)行現(xiàn)場檢查和維修。

附圖說明

圖1：采用電控閥門的調(diào)整方式示意圖。

圖2：采用電控閥門和雙向水泵的調(diào)整方式示意圖。

圖中：1-第一儲(chǔ)液箱，2-第二儲(chǔ)液箱，3-導(dǎo)液管，4-導(dǎo)氣管，5-電控閥門，6-電流測量模塊，7-主控模塊，8-顯示模塊，9-通訊模塊，10-雙向水泵。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

具體實(shí)施例一：如圖1所示為采用電控閥門（5）時(shí)利用重力勢能的不停機(jī)調(diào)整方式。裝置的電控閥門（5）安裝于導(dǎo)液管（3）上。電流測量模塊（6）一般為電流互感器，采集抽油機(jī)電機(jī)的實(shí)時(shí)工作電流送給主控模塊（7），主控模塊（7）一般為普通的單片機(jī)及其外圍電路，考慮到控制需要，還包含繼電器，控制電控閥門（5）的驅(qū)動(dòng)電源通斷。

主控模塊（7）計(jì)算出上行電流和下行電流，據(jù)此得到抽油機(jī)工作的實(shí)時(shí)平衡度，與設(shè)定的平衡度相比較，如果超過閾值，需要使液體由第一儲(chǔ)液箱（1）流向第二儲(chǔ)液箱（2）時(shí)，則在抽油機(jī)上下運(yùn)動(dòng)過程中，當(dāng)?shù)谝粌?chǔ)液箱（1）處于上升狀態(tài)，且高度與第二儲(chǔ)液箱（2）相同時(shí)，通過主控模塊（7）控制電控閥門（5）打開，此時(shí)第一儲(chǔ)液箱（1）中的液體在重力的作用下經(jīng)導(dǎo)液管（3）向第二儲(chǔ)液箱（2）流動(dòng)，此時(shí)導(dǎo)氣管（4）起到時(shí)刻保證兩個(gè)儲(chǔ)液箱內(nèi)部的壓力一致的作用；當(dāng)?shù)谝粌?chǔ)液箱（1）處于下降狀態(tài)，且高度與第二儲(chǔ)液箱（2）相等時(shí)，主控模塊（7）控制電控閥門（5）關(guān)閉，液體停止流動(dòng)。重復(fù)上述控制過程，直到兩儲(chǔ)液箱內(nèi)的液量滿足平衡調(diào)整要求后，主控模塊（7）控制電控閥門（5）一直關(guān)閉，結(jié)束本次平衡調(diào)整工作。

反之，如果需要使液體由第二儲(chǔ)液箱（2）流向第一儲(chǔ)液箱（1），在抽油機(jī)上下運(yùn)動(dòng)過程中，當(dāng)?shù)诙?chǔ)液箱（2）處于上升狀態(tài)，且高度與第一儲(chǔ)液箱（1）相同時(shí)，通過主控模塊（7）控制電控閥門（5）打開，此時(shí)第二儲(chǔ)液箱（2）中的液體在重力的作用下經(jīng)導(dǎo)液管（3）向第一儲(chǔ)液箱（1）流動(dòng)，此時(shí)導(dǎo)氣管（4）同樣起到時(shí)刻保證兩個(gè)儲(chǔ)液箱內(nèi)部的壓力一致的作用；當(dāng)?shù)诙?chǔ)液箱（2）處于下降狀態(tài)，且高度與第一儲(chǔ)液箱（1）相等時(shí)，主控模塊（7）控制電控閥門（5）關(guān)閉，液體停止流動(dòng)。重復(fù)上述控制過程，直到兩儲(chǔ)液箱內(nèi)的液量滿足平衡調(diào)整要求后，主控模塊（7）控制電控閥門（5）一直關(guān)閉，結(jié)束本次平衡調(diào)整工作。

上述調(diào)整平衡過程是自動(dòng)監(jiān)測、自動(dòng)調(diào)整，且一直進(jìn)行的，而且抽油機(jī)一直處于工作狀態(tài)，不必停機(jī)，從而可使抽油機(jī)平衡度一直維持在最佳水平。

在平衡自動(dòng)調(diào)整期間，顯示模塊（8）由主控模塊（7）控制，實(shí)時(shí)顯示上行電流、下行電流、平衡度，以及電控閥門（5）工作狀態(tài)等。工作一段時(shí)間后，如果主控模塊（7）測得的實(shí)時(shí)平衡度無明顯變化或未達(dá)到平衡調(diào)整的要求，經(jīng)通訊模塊（9）向運(yùn)行人員報(bào)警。報(bào)警的方式可采用就地安裝的聲光報(bào)警器，實(shí)時(shí)性較差；或者通訊模塊（9）采用3G、GPRS模塊等向運(yùn)行人員的手機(jī)發(fā)送短信等，實(shí)時(shí)性較強(qiáng)。

具體實(shí)施例二：如圖2所示為利用電控閥門（5）和雙向水泵（10）的不停機(jī)調(diào)整方式。裝置的導(dǎo)液管（3）上安裝有雙向水泵（10），電控閥門（5）安裝于導(dǎo)液管（3）上。電流測量模塊（6）采集抽油機(jī)電機(jī)的實(shí)時(shí)工作電流，送給主控模塊（7）計(jì)算出上行電流和下行電流，據(jù)此得到抽油機(jī)工作的實(shí)時(shí)平衡度，與設(shè)定的平衡度相比較，如果超過閾值，需要增加第一儲(chǔ)液箱（1）的液量時(shí)，主控模塊（7）打開電控閥門（5），啟動(dòng)雙向水泵（10），控制雙向水泵（10）的旋轉(zhuǎn)方向，使液體由第二儲(chǔ)液箱（2）流向第一儲(chǔ)液箱（1）。調(diào)整完成后，主控模塊（7）關(guān)閉電控閥門（5），停止雙向水泵（10）。

如果需要增加第二儲(chǔ)液箱（2）的液量，重復(fù)上述操作，主控模塊（7）控制雙向水泵（10）反方向旋轉(zhuǎn)即可。此時(shí)導(dǎo)氣管（4）同樣起到時(shí)刻保證兩個(gè)儲(chǔ)液箱內(nèi)部的壓力一致的作用。

上述調(diào)整平衡過程是自動(dòng)監(jiān)測、自動(dòng)調(diào)整，且一直進(jìn)行的，而且抽油機(jī)一直處于工作狀態(tài)，不必停機(jī)，從而可使抽油機(jī)平衡度一直維持在最佳水平。

在平衡自動(dòng)調(diào)整期間，顯示模塊（8）由主控模塊（7）控制，實(shí)時(shí)顯示上行電流、下行電流、平衡度，以及電控閥門（5）工作狀態(tài)等。工作一段時(shí)間后，如果主控模塊（7）測得的實(shí)時(shí)平衡度無明顯變化或未達(dá)到平衡調(diào)整的要求，經(jīng)通訊模塊（9）向運(yùn)行人員報(bào)警。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施實(shí)例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。