專利名稱：超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)，在本專利權(quán)人《高效、低耗、智能式抽油機(jī)》(ZL00246414.4)和《低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)高效低耗智能抽油機(jī)》(ZL 02 2 57259.7)的基礎(chǔ)上改進(jìn)創(chuàng)新而成，是對(duì)經(jīng)典四連桿游梁式抽油機(jī)及改進(jìn)的無(wú)梁式抽油機(jī)采油工藝的革命性突破，屬機(jī)電一體化應(yīng)用新領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
人類原始的采油活動(dòng)為“汲油”，進(jìn)而發(fā)明了木制抽油機(jī)。隨著油田開發(fā)年限的延長(zhǎng)，油井最終都要轉(zhuǎn)入機(jī)械采油方式，原始的采油工藝已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人類對(duì)石油能源的需求。自拉夫金(Lufkin)第一臺(tái)四連桿游梁式抽油機(jī)誕生，開始了真正意義上的大工業(yè)采油，迄今已有120年歷史。據(jù)國(guó)內(nèi)外資料統(tǒng)計(jì)，在全球100多萬(wàn)口各類油井中，機(jī)采井占95％左右，而抽油機(jī)管式泵采油占機(jī)采井的85％以上。目前，管式泵采油多采用經(jīng)典四連桿游梁式抽油機(jī)或由此演變而來(lái)的類似機(jī)型。上百年來(lái)，機(jī)械工程師和采油工程師絞盡腦汁，企圖發(fā)明更先進(jìn)的抽油機(jī)取代四連桿機(jī)構(gòu)的游梁機(jī)，諸如雙驢頭異型抽油機(jī)、曲游梁抽油機(jī)、杠鈴平衡式抽油機(jī)等數(shù)十種不同類型的抽油機(jī)也先后應(yīng)用于礦場(chǎng)實(shí)踐，但游梁式抽油機(jī)的原理和結(jié)構(gòu)沒(méi)有實(shí)質(zhì)性突破。繼而改進(jìn)的無(wú)梁式抽油機(jī)如鏈條機(jī)、寬皮帶機(jī)等也因結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積龐大影響了大面積推廣，甚至具有重大突破的電機(jī)換向抽油機(jī)、直線電機(jī)抽油機(jī)也因機(jī)械和制造方面的原因而孤軍奮戰(zhàn)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠耐用、操作維護(hù)方便是四連桿游梁式抽油機(jī)百年經(jīng)久不衰的根本原因。隨著高新技術(shù)的發(fā)展和采油工藝的需要，對(duì)大載荷、長(zhǎng)沖程、低沖次機(jī)型的要求越來(lái)越迫切，能源短缺和投資緊張對(duì)高能耗、低效率的機(jī)型限制越來(lái)越苛刻，但受游梁機(jī)結(jié)構(gòu)的限制，沖程長(zhǎng)度與減速箱扭矩成正比例增加，難以實(shí)現(xiàn)高效低耗的要求。在確定的工作制度下，游梁機(jī)無(wú)法隨機(jī)改變工作參數(shù)、停機(jī)調(diào)整又費(fèi)時(shí)費(fèi)力，使工作制度難以與地層供液能力動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)，導(dǎo)致游梁機(jī)系統(tǒng)效率低、沖擊負(fù)荷大、機(jī)桿泵故障多，亟待開發(fā)一種優(yōu)于目前各類機(jī)型的全新抽油機(jī)取代現(xiàn)有機(jī)型。
對(duì)于管式泵抽油機(jī)機(jī)械采油，其關(guān)鍵技術(shù)主要有三項(xiàng)1.巧妙地用毋須消耗動(dòng)力的方法解決上下行程載荷不平衡問(wèn)題；2.用最方便省力的機(jī)構(gòu)將拖動(dòng)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)槌橛蜅U上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；3.用現(xiàn)代微電子技術(shù)解決抽汲參數(shù)的隨機(jī)智能調(diào)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是探索一種毋須消耗動(dòng)力的物體作平衡載體，巧妙地設(shè)計(jì)一種全新的傳動(dòng)方式代替減速箱和四連桿機(jī)構(gòu)，利用微電子技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)化控制，為管式泵采油開發(fā)一種突破性的機(jī)電一體化采油設(shè)備。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明從根本上突破了上百年來(lái)傳統(tǒng)的經(jīng)典四連桿游梁式抽油機(jī)和其它各類抽油機(jī)的設(shè)計(jì)模式，巧妙地設(shè)計(jì)出一種超低速大扭矩異型轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，用別具一格的一機(jī)八用傳動(dòng)方式取代減速箱和四連桿機(jī)構(gòu)；利用重力和彈力帶復(fù)合式天平柔性平衡，解決了上下載荷不平衡的技術(shù)難題；用數(shù)字智能控制技術(shù)解決了超低速大扭矩異型轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、換向和抽汲參數(shù)的隨機(jī)調(diào)控，為管式泵采油發(fā)明了一種突破性的機(jī)電一體化機(jī)械采油設(shè)備，打破了大負(fù)載機(jī)械設(shè)備不用減速箱和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)就無(wú)法運(yùn)行的定論，開創(chuàng)了機(jī)電一體化和機(jī)械采油工藝的新領(lǐng)域。
本發(fā)明超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)的技術(shù)解決方案是1.工作原理構(gòu)思本發(fā)明超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)工作原理獨(dú)辟蹊徑，簡(jiǎn)化了所有中間環(huán)節(jié)，直接由固定在塔筒頂平臺(tái)(15)上的異型電機(jī)(20)的對(duì)稱輪軸式雙端驅(qū)動(dòng)異型變矩滾筒以摩擦方式驅(qū)動(dòng)載荷提升帶(12)正反向傳遞扭矩，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)、摩擦傳動(dòng)、無(wú)級(jí)變速、換向、平衡、制動(dòng)、保護(hù)、發(fā)電一機(jī)八用的功能。通過(guò)數(shù)字智能控制柜(7)將電機(jī)的正反向轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為抽油桿的垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)；重力與彈力平衡帶(6)復(fù)合天平柔性平衡方式可實(shí)現(xiàn)最佳平衡；數(shù)字智能控制柜(7)還可根據(jù)油井供液情況適時(shí)智能無(wú)級(jí)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)矩，以沖程、沖次等工作制度的最佳配合實(shí)現(xiàn)與地層供液能力的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)，高效、低耗、智能地實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的抽汲循環(huán)。
2.整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整機(jī)結(jié)構(gòu)有別于目前國(guó)內(nèi)外已有的所有機(jī)型，其整機(jī)由固定在水泥基礎(chǔ)上的塔筒(9)、數(shù)字智能控制柜(7)、塔筒頂平臺(tái)(15)、異型電機(jī)(20)組成。各部連接關(guān)系為移機(jī)導(dǎo)軌(2)用螺栓固定于水泥基礎(chǔ)上，其上固定移機(jī)螺桿(1)，與塔筒(9)焊為一體的塔筒底座(3)用螺栓與移機(jī)導(dǎo)軌(2)或水泥基礎(chǔ)緊固，塔筒底內(nèi)部裝有防撞膠墊(4)，塔筒底外部開有平衡調(diào)節(jié)門(圖上未標(biāo)出)。塔筒(9)上依次裝有爬梯(10)、爬梯護(hù)欄(14)、上、下死點(diǎn)傳感器(24)、(26)、塔筒頂平臺(tái)(15)。塔筒頂平臺(tái)(15)上依次裝有移機(jī)螺桿(16)、維修支架(17)、無(wú)動(dòng)力排風(fēng)扇(18)、護(hù)欄(19)、異型電機(jī)(20)、摩擦式發(fā)電機(jī)(22)。異型電機(jī)底座(23)用螺栓與塔筒頂平臺(tái)(15)緊固。異型定子(33)外(內(nèi))輪緣上設(shè)置散熱片(36)，輪輻孔處設(shè)置的散熱片(21)為太陽(yáng)、齒輪、寶石花造型，兼具勵(lì)磁繞組和機(jī)體散熱、異型定子支撐負(fù)重、機(jī)體密封保護(hù)、藝術(shù)裝飾多種功能。維修支架(17)上的無(wú)動(dòng)力排風(fēng)扇(18)為地球儀造型，兼具排風(fēng)散熱、無(wú)線發(fā)射、避雷減災(zāi)、藝術(shù)裝飾多種功能。異型電機(jī)(20)的對(duì)稱輪軸式雙端驅(qū)動(dòng)異型變矩滾筒懸繩(帶)槽(40)繞載荷提升帶(12)，其一端固定懸繩(帶)器(25)，另一端連接塔筒(9)內(nèi)的平衡箱(8)，該箱體上設(shè)置卸載緊急制動(dòng)裝置，上部連接保護(hù)繩(11)，下部連接彈力平衡帶(6)和保險(xiǎn)繩(5)，兩側(cè)用平衡箱扶正繩(13)扶正。整機(jī)懸點(diǎn)載荷30-200KN，沖程0-8M(或更長(zhǎng))無(wú)級(jí)調(diào)定，沖次0-6次無(wú)級(jí)調(diào)定，通過(guò)數(shù)字智能控制柜(7)適時(shí)調(diào)控異型電機(jī)(20)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)抽油循環(huán)和高效低耗節(jié)能的目的。
3.鋼結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)整機(jī)鋼結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)由移機(jī)導(dǎo)軌(2)、塔筒底座(3)、塔筒(9)、塔筒頂平臺(tái)(15)、異型電機(jī)底座(23)組成。塔筒(9)或者為圓柱形塔筒；或者為圓臺(tái)形塔筒；或者為棱柱形塔筒；或者為棱臺(tái)形塔筒；或者為桁架式塔架。塔筒(9)通徑800-2000mm，壁厚10-30mm，高度5-30m。塔筒內(nèi)外上下兩端與塔筒頂平臺(tái)(15)和塔筒底座(3)焊接處各焊若干加強(qiáng)板，塔筒外表面軸向視強(qiáng)度焊3-12條空心加強(qiáng)筋，兼顧筒體加固和放置上、下死點(diǎn)傳感器(24)、(26)或作為電源電纜和控制電纜穿線管之用。支撐系統(tǒng)各連接部位用雙面焊焊牢，或用強(qiáng)力螺栓緊固。整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)承載為機(jī)型最大懸點(diǎn)載荷的2-3倍。
4.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)整機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)異型電機(jī)(20)由支座(27)、接線盒(28)、主軸(29)、軸承(30)、鍵(31)、軸承端蓋(32)、異型定子(33)、異型轉(zhuǎn)子(34)、定子鐵芯(35)、散熱片(36)、轉(zhuǎn)子鐵芯(37)、密封環(huán)(38)、保護(hù)繩槽和保護(hù)繩孔(39)、懸繩(帶)槽(40)、剎車盤(41)、角度齒盤(42)、傳感器(43)、鎖定銷(44)等部件組成。其中異型轉(zhuǎn)子(34)的外觀型式為對(duì)稱輪軸式雙端驅(qū)動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子變矩滾筒(圖2)；或者為對(duì)稱輪軸式雙端驅(qū)動(dòng)硅鋼片鐵芯外轉(zhuǎn)子變矩滾筒(圖4)；或者為對(duì)稱輪軸式雙端驅(qū)動(dòng)高導(dǎo)磁率型鋼鐵芯外轉(zhuǎn)子變矩滾筒；或者為筒狀異型外轉(zhuǎn)子滾筒；或者為單端驅(qū)動(dòng)外(內(nèi))轉(zhuǎn)子變矩滾筒。異型轉(zhuǎn)子(34)的構(gòu)造為中空輪輻式結(jié)構(gòu)，其徑向?qū)ΨQ中心開軸孔，各受力部位用加強(qiáng)筋加固；其軸向?qū)ΨQ中心設(shè)懸繩(帶)槽(40)，槽外表面為鑄造糙面，或固定或硫化耐磨橡膠，懸繩(帶)槽(40)兩側(cè)為剎車盤(41)，剎車盤(41)外側(cè)為保護(hù)繩槽和保護(hù)繩孔(39)，保護(hù)繩槽和保護(hù)繩孔(39)用剎車盤(41)和密封環(huán)(38)遮擋，密封環(huán)(38)外端對(duì)稱設(shè)置轉(zhuǎn)子鐵芯(37)，該鐵芯為硅鋼片疊片成型或者為高導(dǎo)磁率的鋼材成型。異型轉(zhuǎn)子(34)支撐方式為定子與支座連體式(圖2)；或者為定子與支座分體式(圖4)；或者為支座與主軸獨(dú)立支撐式。軸承(30)裝配于轉(zhuǎn)子軸孔內(nèi)；或者裝配于定子軸孔內(nèi)。
異型定子(33)與異型轉(zhuǎn)子(34)對(duì)應(yīng)為不同的外、內(nèi)輪輻式結(jié)構(gòu)，兩軸端對(duì)稱設(shè)置，各受力部位用加強(qiáng)筋加固。異型定子(33)裝配圖外側(cè)下部設(shè)接線盒(28)，上部設(shè)鎖定銷(44)；裝配圖內(nèi)側(cè)上部小于180度的外圓弧面外加厚，鉆螺孔，用弧形蓋板固定兩端定子外殼，內(nèi)側(cè)下部小于180度的外圓弧面外加厚，鉆螺孔，與底座緊固。異型定子(33)內(nèi)(外)輪緣固定定子鐵芯(35)，定子鐵芯(35)齒間裝有集中勵(lì)磁繞組(47)。異型定子(33)軸孔開鍵槽。
異型轉(zhuǎn)子(34)和異型定子(33)的鐵芯為雙凸極、大小齒或定、轉(zhuǎn)子等齒距或轉(zhuǎn)子等齒距，定子不等齒距短磁路特殊結(jié)構(gòu)，即定子與轉(zhuǎn)子等齒距處磁路閉合，而非通電相的定、轉(zhuǎn)子齒距不等，適時(shí)控制導(dǎo)通相時(shí)間產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩使電機(jī)或電動(dòng)或發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行。定(轉(zhuǎn))子大齒上開設(shè)兩齒、三齒或更多小齒。相應(yīng)各齒極由緊固條、定位槽、端面臺(tái)階、外擋圈固定在定(轉(zhuǎn))子內(nèi)(外)輪緣或轉(zhuǎn)子本體上。定子鐵芯(35)沖片極間不連續(xù)(僅一個(gè)相極間連續(xù)即可)，且定子相鄰齒距不等，定子齒間裝有按一定相序構(gòu)成的集中勵(lì)磁繞組(47)，勵(lì)磁繞組(47)引出線由接線板固定，并通過(guò)接線盒(28)外接到控制柜的控制電路。
按上述結(jié)構(gòu)形式和機(jī)理，裝配不同的轉(zhuǎn)子鐵芯和定子繞組，可擴(kuò)展為多種驅(qū)動(dòng)類型的超低速大扭矩異型轉(zhuǎn)子短磁路調(diào)速電機(jī)。按圖2的結(jié)構(gòu)形式裝配圖3的轉(zhuǎn)子鐵芯和定子繞組，其驅(qū)動(dòng)類型為超低速大扭矩異型內(nèi)轉(zhuǎn)子短磁路開關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)；或者按圖4的結(jié)構(gòu)形式裝配圖5的轉(zhuǎn)子鐵芯和定子繞組，其驅(qū)動(dòng)類型為超低速大扭矩異型外轉(zhuǎn)子短磁路開關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)；或者按上述結(jié)構(gòu)形式將轉(zhuǎn)子各齒極與轉(zhuǎn)子本體間用非導(dǎo)磁材料(如非導(dǎo)磁不銹鋼)屏蔽，在轉(zhuǎn)子各齒極間按N、S極性依次嵌入磁鋼，并配置與其對(duì)應(yīng)的定子繞組，其驅(qū)動(dòng)類型為超低速大扭矩異型轉(zhuǎn)子交流永磁同步調(diào)速電機(jī)；或者按上述結(jié)構(gòu)形式裝配對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子鼠籠和定子繞組，其驅(qū)動(dòng)類型為超低速大扭矩異型轉(zhuǎn)子交流異步調(diào)速電機(jī)；或者按上述結(jié)構(gòu)形式裝配對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子繞組、定子繞組和碳刷、滑環(huán)等，其驅(qū)動(dòng)類型為超低速大扭矩異型轉(zhuǎn)子直流電機(jī)；或者按上述結(jié)構(gòu)形式裝配對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子永磁體、定子繞組、無(wú)刷、無(wú)滑環(huán)，其驅(qū)動(dòng)類型為超低速大扭矩異型轉(zhuǎn)子直流無(wú)刷調(diào)速電機(jī)；或者按上述結(jié)構(gòu)形式裝配對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子主繞組、調(diào)節(jié)繞組、定子副繞組，其驅(qū)動(dòng)類型為超低速大扭矩異型轉(zhuǎn)子交流整流子電機(jī)；或者按上述結(jié)構(gòu)形式配置電磁滑差離合器，其驅(qū)動(dòng)類型為超低速大扭矩異型轉(zhuǎn)子電磁調(diào)速電機(jī)；或者按上述結(jié)構(gòu)形式擴(kuò)展為更多驅(qū)動(dòng)方式。按上述結(jié)構(gòu)形式裝配的不同驅(qū)動(dòng)類型的電機(jī)，其勵(lì)磁繞組(47)根據(jù)不同工況對(duì)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的要求，或者為單相繞組；或者為兩相繞組；或者為三相繞組；或者為四相繞組；或者為更多相繞組，其配電方式或者為交流供電；或者為直流供電。
異型轉(zhuǎn)子超低速大扭矩短磁路調(diào)速電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)依據(jù)下列經(jīng)驗(yàn)公式確定Da=WM1PemBδAnλ3]]>Nr＝WM2f/nLCm(Ns，Nr)＝qNr(＞Ns＞Nr)式中Da-電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯外徑；Pem-電機(jī)電磁功率；Bδ-電機(jī)計(jì)算磁密；A-電機(jī)計(jì)算線負(fù)荷；n-電機(jī)轉(zhuǎn)速；λ-硅鋼片直徑與疊厚之比；Nr-轉(zhuǎn)子齒數(shù)；Ns-定子齒數(shù)；q-電機(jī)相數(shù)；f-供電頻率；LCm-最小公倍數(shù)；WM1-經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)；WM2-齒極優(yōu)化系數(shù)。
優(yōu)化后的技術(shù)參數(shù)為Mn＞6KNm；n＝0-50r/s；Da≥800mm；定、轉(zhuǎn)子齒極優(yōu)化的“WM黃金組合”為四相繞組3×16/90或3×32/180，三相繞組3×18/120。
5.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)整機(jī)控制系統(tǒng)由數(shù)字智能控制柜(7)、上、下死點(diǎn)傳感器(24)、(26)、角度齒盤(42)、紅外光電管元件傳感器(43)以及工況模擬器等組成一集微機(jī)控制器、變頻調(diào)速裝置、溫度傳感器、角位移和轉(zhuǎn)速傳感器、載荷傳感器、換向傳感器和異型電機(jī)運(yùn)行、制動(dòng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制于一體的智能控制器，其控制面板主要有控制鍵(49)啟動(dòng)、停止、制動(dòng)、順時(shí)針點(diǎn)動(dòng)、逆時(shí)針點(diǎn)動(dòng)、確定等；數(shù)字鍵(50)0-9、·、▲、等；功能鍵(51)沖程、沖次、防沖距、示功圖等；清除鍵(52)C；顯示屏(53)。異型定子(33)繞組槽內(nèi)埋設(shè)熱敏傳感元件，采集溫度信號(hào)；與轉(zhuǎn)子齒形相同的角度齒盤(42)與其對(duì)應(yīng)定子部位裝設(shè)的高性能紅外光電管元件傳感器(43)配合采集角位移和轉(zhuǎn)速信號(hào)；工況模擬器采集負(fù)載信號(hào)；上、下死點(diǎn)傳感器(24)、(26)采用無(wú)觸點(diǎn)電子感應(yīng)換向開關(guān)，采集換向信號(hào)。上述信號(hào)通過(guò)電纜反饋到控制電路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，或者以觸摸屏或遙控方式實(shí)現(xiàn)智能控制，達(dá)到電機(jī)保護(hù)、適時(shí)控制轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和定量分析示功圖的目的。參數(shù)調(diào)整按顯示屏(53)提示“傻瓜”操作，參數(shù)輸出具有液晶顯示、紙質(zhì)打印、語(yǔ)音報(bào)警多種方式，并具有計(jì)算機(jī)接口、數(shù)據(jù)無(wú)線遠(yuǎn)傳、遙測(cè)遙控功能。
6.提升、平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)整機(jī)提升、平衡系統(tǒng)由異型電機(jī)(20)、載荷提升帶(12)、懸繩(帶)器(25)、平衡箱(8)、平衡調(diào)節(jié)門和彈力平衡帶(6)組成。異型電機(jī)(20)的對(duì)稱輪軸式雙端驅(qū)動(dòng)異型轉(zhuǎn)子(34)變矩滾筒懸繩(帶)槽(40)上繞載荷提升帶(12)，其一端通過(guò)懸繩(帶)器(25)懸掛提升載荷，另一端懸掛平衡箱(8)，形成天平平衡摩擦傳動(dòng)構(gòu)架。載荷提升帶(12)或者為強(qiáng)力纖維膠帶；或者為硫化橡膠耐磨保護(hù)層的扁鋼絲帶；或者為鋼絲繩，其帶寬范圍200-1200mm，帶厚10-30mm，帶長(zhǎng)略大于沖程長(zhǎng)度加繞帶輪周長(zhǎng)之半的和，抗拉強(qiáng)度30-100t。懸繩(帶)器(25)用高強(qiáng)度鋼材制造，其一端用抗剪切鉚釘組或螺栓組與載荷提升帶(12)鉚緊或拴緊；或者用膨脹膠灌注壓實(shí)，另一端通過(guò)卡緊裝置懸掛提升載荷。平衡箱(8)用普通灰鐵或金屬下腳料鑄造，或者用鋼管焊制，其徑向外側(cè)各開一個(gè)扶正孔或扶正槽，孔內(nèi)鑲嵌耐磨橡膠環(huán)，平衡箱扶正繩(13)為防腐耐磨鋼絲繩，穿過(guò)平衡箱(8)兩側(cè)鑲有耐磨橡膠環(huán)的扶正孔固定于塔筒(9)內(nèi)的塔筒底座(3)、塔筒頂平臺(tái)(15)上，其上下兩端固定有調(diào)節(jié)和緊固裝置。彈力平衡帶(6)為高強(qiáng)度橡膠彈力帶，必要時(shí)可連接在塔筒底座(3)和平衡箱(8)之間做柔性平衡微調(diào)。
7.移機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)移機(jī)系統(tǒng)由移機(jī)螺桿(1)、移機(jī)導(dǎo)軌(2)、塔筒(9)、塔筒頂平臺(tái)(15)、移機(jī)螺桿(16)、異型電機(jī)(20)組成。移機(jī)導(dǎo)軌(2)、塔筒頂平臺(tái)(15)上銑有移機(jī)導(dǎo)向槽(或在塔筒底座和異型電機(jī)底座上裝設(shè)滾輪)。移機(jī)時(shí)，或轉(zhuǎn)動(dòng)移機(jī)螺桿(1)進(jìn)行整機(jī)移動(dòng)；或轉(zhuǎn)動(dòng)移機(jī)螺桿(16)只移動(dòng)異型電機(jī)(20)，以保證修井作業(yè)空間。
8.保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)整機(jī)保護(hù)系統(tǒng)由防撞膠墊(4)、保險(xiǎn)繩(5)、保護(hù)繩(11)、平衡箱扶正繩(13)、塔筒(9)、護(hù)欄(14)、(19)、上、下死點(diǎn)傳感器(24)、(26)、數(shù)字智能控制柜(7)、塔筒頂平臺(tái)(15)、平衡箱卸載緊急制動(dòng)裝置、異型電機(jī)剎車裝置和電機(jī)自制動(dòng)裝置組成。保險(xiǎn)繩(5)和保護(hù)繩(11)為耐腐蝕抗拉鋼絲繩，其長(zhǎng)度略大于沖程長(zhǎng)度，正常工作時(shí)不受拉力。剎車裝置安裝于異型轉(zhuǎn)子(34)剎車盤(41)內(nèi)外側(cè)，兼?zhèn)涫謩x和電剎兩種功能，用聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接于塔筒底部的控制箱側(cè)。塔筒頂平臺(tái)(15)外緣和下部爬梯(10)處焊接護(hù)欄(19)、(14)，兼具藝術(shù)裝飾和勞動(dòng)保護(hù)功能。塔筒(9)為高強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)塔筒，所有運(yùn)動(dòng)件都置于塔筒內(nèi)。上述結(jié)構(gòu)和裝置確?？深A(yù)見的任意工況下安全保護(hù)萬(wàn)無(wú)一失。
9.維護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)整機(jī)維護(hù)系統(tǒng)由爬梯(10)、爬梯護(hù)欄(14)、塔筒頂平臺(tái)(15)、維修支架(17)和平衡調(diào)節(jié)門或裝卸平衡塊人孔組成。爬梯(10)或者為旋梯；或者為直立式或斜立式爬梯。塔筒頂平臺(tái)(15)開有可鎖緊天窗。平衡調(diào)節(jié)門或裝卸平衡塊人孔開設(shè)于塔筒(9)底部與井口平面垂直的一側(cè)；或者用桁架式結(jié)構(gòu)作平衡調(diào)節(jié)門。借助上述機(jī)構(gòu)，完成對(duì)異型電機(jī)(20)的巡檢、潤(rùn)滑、移機(jī)和平衡箱的懸掛、加、減載等維護(hù)作業(yè)。
10.散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)異型電機(jī)(20)的散熱系統(tǒng)由異型定子(33)外(內(nèi))輪緣設(shè)置的散熱片(36)和輪輻孔上設(shè)置的散熱片(21)、無(wú)動(dòng)力排風(fēng)扇(18)、中空主軸(29)和摩擦式發(fā)電機(jī)(22)組成。定子鐵芯(35)、勵(lì)磁繞組(47)的散熱由異型定子(33)外(內(nèi))輪緣設(shè)置的散熱片(36)通過(guò)大氣自然對(duì)流散熱；異型轉(zhuǎn)子(34)為無(wú)導(dǎo)條和繞組的冷轉(zhuǎn)子，主軸(29)為軸向中部密封的空心軸，軸兩端開一至數(shù)個(gè)進(jìn)、排氣孔，電機(jī)內(nèi)腔的余熱既可通過(guò)異型定子(33)輪輻孔上設(shè)置的散熱片(21)大氣自然對(duì)流散熱，又可使自然風(fēng)由主軸(29)一端的進(jìn)氣孔進(jìn)入電機(jī)內(nèi)腔，攜帶內(nèi)腔余熱通過(guò)中空輪輻式異型轉(zhuǎn)子(34)進(jìn)入電機(jī)另一內(nèi)腔，并同時(shí)攜帶另一內(nèi)腔余熱經(jīng)排氣孔排出機(jī)外，或者外接無(wú)動(dòng)力排風(fēng)扇(18)或有動(dòng)力排風(fēng)扇或利用摩擦式發(fā)電機(jī)(22)的自發(fā)電力強(qiáng)制排出機(jī)外。
11.自發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)自發(fā)電系統(tǒng)由摩擦式發(fā)電機(jī)(22)、異型轉(zhuǎn)子(34)耐磨橡膠輪和配套電容及大功率蓄電池組組成。在較小功率的抽油工況，可配置一至數(shù)臺(tái)摩擦式發(fā)電機(jī)(22)，形成以系統(tǒng)電源做第一推動(dòng)力，借助于蓄電池組充放電，靠抽油機(jī)自發(fā)電系統(tǒng)循環(huán)做功的“恒動(dòng)機(jī)械”。
在人類科學(xué)史上，自從力學(xué)基本定律確立之后，尤其是電磁理論發(fā)現(xiàn)之后，就有人致力于永動(dòng)機(jī)的研究。雖然這種癡人說(shuō)夢(mèng)的徒勞研究已被科學(xué)界定性為偽科學(xué)，但自然界恒久運(yùn)動(dòng)的物體并非罕見，宏觀世界的天體旋轉(zhuǎn)，微觀世界的粒子運(yùn)動(dòng)，我們生活的地球就正以每小時(shí)1600多公里的速度在不知不覺(jué)中日夜不停地自轉(zhuǎn)并圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。這種不靠人為施加外力或補(bǔ)充能量而靠自然力產(chǎn)生的恒久運(yùn)動(dòng)(雖然在不可預(yù)見的久遠(yuǎn)未來(lái)有可能消失)，完全可以稱為“恒動(dòng)”。本發(fā)明就利用抽油機(jī)在抽汲過(guò)程中抽油桿上行儲(chǔ)存勢(shì)能，平衡重下行釋放動(dòng)能，而平衡重上行儲(chǔ)存勢(shì)能，抽油桿下行釋放動(dòng)能循環(huán)做功的原理，以摩擦方式帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，形成以系統(tǒng)電源做第一推動(dòng)力，而后轉(zhuǎn)入熱備用，靠抽油機(jī)自發(fā)電系統(tǒng)循環(huán)做功的“恒動(dòng)機(jī)械”(在蓄電池組壽命周期內(nèi))，其循環(huán)做功過(guò)程如下抽油機(jī)上下行程做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，電容濾波，整流，對(duì)蓄電池組充電，蓄電池組供電，再驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)上下行程做功。
超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)高效、低耗、節(jié)能機(jī)理是高效率機(jī)理由于超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)采用高塔筒(9)和異型電機(jī)(20)與載荷提升帶(12)摩擦傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，可以最大限度地增加沖程長(zhǎng)度，減少因沖程損失降低的泵效。根據(jù)泵效損失簡(jiǎn)化計(jì)算公式η＝λ/h，在一定的載荷下，其沖程損失λ為常數(shù)，因而沖程h越長(zhǎng)，泵效損失η越小，即實(shí)際泵效越高。與經(jīng)典四連桿游游機(jī)比較，平均泵效可提高3-8％。另外，其數(shù)字智能控制柜(7)可隨機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)矩、加速度進(jìn)行全方位適時(shí)控制，使地面動(dòng)力與井下設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)及供液狀況取得最佳動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)，較經(jīng)典四連桿游游機(jī)提高系統(tǒng)效率10％以上。
低消耗機(jī)理由于超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)采用異型電機(jī)(20)對(duì)稱輪軸式雙端驅(qū)動(dòng)變矩滾筒作驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，一個(gè)異型轉(zhuǎn)子(34)實(shí)現(xiàn)了原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、變速裝置、換向裝置、平衡裝置、制動(dòng)裝置、保護(hù)裝置、發(fā)電裝置一機(jī)八用，省去了常規(guī)四連桿游梁機(jī)的電機(jī)小皮帶輪、傳動(dòng)皮帶、大皮帶輪、三軸減速箱、減速箱底座、曲柄銷、曲柄、連桿、橫椽、尾軸總承、游梁、中軸總承、驢頭等近20個(gè)部件，較常規(guī)四連桿游梁機(jī)節(jié)省鋼材30-50％。在數(shù)字智能控制裝置(7)隨機(jī)適時(shí)調(diào)控下，整機(jī)處于慢速優(yōu)化狀態(tài)下運(yùn)行，大大減輕了各種機(jī)械轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的沖擊負(fù)荷和不均衡性，改善了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，延長(zhǎng)各運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)轉(zhuǎn)壽命100倍以上。搬運(yùn)、安裝、維護(hù)省時(shí)、省力、省材，屬全天候免維護(hù)機(jī)型。
節(jié)能機(jī)理
1.異型電機(jī)的超低速運(yùn)動(dòng)特性是超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)高效低耗的節(jié)能本質(zhì)。
電機(jī)所耗功率與扭矩和轉(zhuǎn)速的乘積成正比，即P＝Tn/9550。當(dāng)扭矩T一定時(shí)，由于異型電機(jī)的異型轉(zhuǎn)子成百上千倍地降低了轉(zhuǎn)速n，因而所耗功率P大幅度降低。
2.“理想的平衡效應(yīng)”Wf/2+Wz抵消掉大部分提升載荷，電動(dòng)機(jī)只需克服Wf/2的不平衡力作功，從而大大減少了電動(dòng)機(jī)的配用功率在管式泵抽油機(jī)采油裝置中，其上行程最大載荷等于液柱載荷(Wf)、桿柱載荷(Wr)、動(dòng)載荷(Wrα)、摩擦力(Ff)之和減去浮力(Fb)，即最大載荷＝Wf+Wr(1+α)+Ff-Fb下行程最小載荷等于桿柱載荷(Wr)減去動(dòng)載荷(Wrα)和浮力(Fb)及摩擦力(Ff)之和，即最小載荷＝Wr(1-α)-(Fb+Ff)如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)钠胶猓瑒t電動(dòng)機(jī)必須在上行程完成全部有效功，而在下行程，由于重力作用，最小載荷拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)滑行，這就必須使用大功率的電動(dòng)機(jī)及減速裝置，同時(shí)其效率也很差。為了解決上下行程載荷嚴(yán)重不平衡造成的高能耗、高物耗和低效率問(wèn)題，必須輔之以適當(dāng)?shù)钠胶?。上下行程的平均載荷即“理想的平衡效應(yīng)”為(CI)＝1/2(最大載荷+最小載荷)＝1/2[Wf+Wr(1+α)+Wr(1-α)-2Fb]＝Wf/2+Wr-Fb如果將抽油桿在液中的重量用Wz表示，則“理想的平衡效應(yīng)”公式可簡(jiǎn)化為CI＝Wf/2+Wz。于是在上沖程，在舉升有浮力的抽油桿和液體的綜合重量時(shí)，電動(dòng)機(jī)會(huì)得到這種平衡力的幫助，結(jié)果只需要一個(gè)相當(dāng)于液重之半的不平衡力，即(Wz+Wf)-(Wz+Wf/2)＝Wf/2。下沖程時(shí)，有浮力的抽油桿下行，會(huì)受到平衡力的阻抗，結(jié)果還剩下一個(gè)相當(dāng)于液重之半的不平衡力由電動(dòng)機(jī)完成，即(Wz++Wf/2)-Wz＝Wf/2。經(jīng)理論計(jì)算，Wf/2只相當(dāng)于最大載荷的17％左右，這就大大減少了電動(dòng)機(jī)的提升負(fù)荷，從而減少電動(dòng)機(jī)的配用功率。
3.輪軸驅(qū)動(dòng)方式可獲得R/r倍的機(jī)械利益，從而大大減少了電動(dòng)機(jī)的提升載荷，又進(jìn)一步減少了電動(dòng)機(jī)的配用功率超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)的異型轉(zhuǎn)子是一個(gè)對(duì)稱輪軸式雙端驅(qū)動(dòng)大直徑變矩滾筒，其輪半徑R和軸半徑r之比設(shè)計(jì)大于1.6。根據(jù)輪軸原理，其機(jī)械利益為P/F＝R/r，由于R總是大于r，因此輪沿切向力F總是小于軸提升載荷P，則電機(jī)實(shí)際需要驅(qū)動(dòng)的提升載荷只有F＝Pr/R＝Wfr/2R＝Wf/3.2。理論計(jì)算Wf/3.2只相當(dāng)于最大載荷的10％左右，這又進(jìn)一步減少了電動(dòng)機(jī)的提升載荷。
4.傳動(dòng)鏈簡(jiǎn)化86％，大大減少了機(jī)械損耗，提高機(jī)械效率15％以上常規(guī)四連桿游梁機(jī)傳動(dòng)鏈由電動(dòng)機(jī)輸出軸→小皮帶輪→皮帶→大皮帶輪→一級(jí)齒輪→二級(jí)齒輪→三級(jí)齒輪→曲柄(銷)→連桿→橫椽→尾軸→游梁→中軸→驢頭→毛辮子共15個(gè)環(huán)節(jié)，7組軸承摩擦，機(jī)械效率低于75％。而超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)傳動(dòng)鏈只有異型電機(jī)→載荷提升帶2個(gè)環(huán)節(jié)，1組軸承摩擦，傳動(dòng)鏈較常規(guī)四連桿游梁機(jī)減少了86％，軸承摩擦減少了86％，機(jī)械效率高于90％，比常規(guī)四連桿游梁機(jī)提高機(jī)械效率15％以上。
5.飛輪慣性效應(yīng)和電動(dòng)機(jī)換向停機(jī)節(jié)電20％由于超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)采用異型轉(zhuǎn)子超低速大扭矩異型調(diào)速電機(jī)大飛輪驅(qū)動(dòng)，重力與彈力帶復(fù)合天平平衡方式可實(shí)現(xiàn)理想的“平衡效應(yīng)”，運(yùn)動(dòng)狀況得到最佳優(yōu)化。在接近上死點(diǎn)時(shí)，由于飛輪的慣性效應(yīng)，需要提前幾秒鐘停機(jī)，靠飛輪慣性效應(yīng)使抽油桿上行一段距離，直至到達(dá)上死點(diǎn)。而停機(jī)后的提升載荷大于平衡效應(yīng)，因而在上死點(diǎn)飛輪慣性效應(yīng)消失的瞬間，提升載荷拖動(dòng)平衡箱和彈力帶反向轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)可順勢(shì)接近于空載反向啟動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)動(dòng)接近下死點(diǎn)時(shí)，又要提前幾秒鐘停機(jī)，抽油桿靠飛輪慣性效應(yīng)到達(dá)下死點(diǎn)，停機(jī)后的平衡效應(yīng)又大于桿柱載荷，于是電動(dòng)機(jī)接近于空載平穩(wěn)換向，如此往返復(fù)始。以沖次為每分鐘3次的抽油系統(tǒng)為例，一個(gè)完整的沖程循環(huán)為20秒，如果接近上死點(diǎn)提前2秒鐘停機(jī)，接近下死點(diǎn)提前2秒鐘停機(jī)，則全行程需停機(jī)4秒鐘。這樣，一天需停機(jī)4.8小時(shí)，即純停機(jī)節(jié)電20％。
6.高性能節(jié)能電機(jī)較常規(guī)異步電機(jī)節(jié)電8-15％由于超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)采用高性能開關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)或無(wú)勵(lì)磁永磁異型電機(jī)或滾切式電機(jī)作驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、起動(dòng)電流小，效率高達(dá)95％以上，最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為3.8倍，與普通異步電機(jī)相比，其啟動(dòng)力矩和過(guò)載能力提高1-2倍，平均運(yùn)行電流下降50％以上，自然功率因數(shù)由0.5左右提高到0.95以上，不但使無(wú)功節(jié)電率達(dá)85％以上，有功節(jié)電率達(dá)8-15％以上，而且有效降低了電機(jī)的裝機(jī)功率，大大提高了電網(wǎng)的利用率和潛在容量。
7.數(shù)字智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了做功和耗能的最佳匹配超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)采用數(shù)字智能控制裝置實(shí)現(xiàn)隨機(jī)調(diào)控，可根據(jù)地層供液能力智能無(wú)級(jí)調(diào)定抽油機(jī)的長(zhǎng)沖程、低沖次運(yùn)動(dòng)特性，油多多抽，油少少抽，無(wú)油不抽，使工作制度與地層供液能力動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)了做功和耗能的最佳匹配，大大減少了不必要的無(wú)用功，最大限度地降低了能源消耗。
8.自發(fā)電裝置提供大量系統(tǒng)電源之外的額外電力由于超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)采用異型轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)，可根據(jù)需要在置于高塔筒之上的異型轉(zhuǎn)子輪緣耐磨橡膠輪處配置一定數(shù)量的小功率摩擦式發(fā)電機(jī)，依靠勢(shì)能的儲(chǔ)存和動(dòng)能的釋放摩擦發(fā)電，解決照明、散熱、保溫設(shè)備的用電，大大節(jié)約系統(tǒng)電源的電力。
本發(fā)明超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)與同規(guī)格的經(jīng)典四連桿游梁機(jī)及其派生機(jī)比較，在電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)、平衡方式、安全保護(hù)、數(shù)字智能控制、整機(jī)結(jié)構(gòu)等方面都有革命性突破，在九個(gè)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。
1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化得幾乎達(dá)到極致與常規(guī)四連桿游梁式抽油機(jī)相比，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化78％。
2.構(gòu)思精巧得出乎意料異型轉(zhuǎn)子一機(jī)八用，構(gòu)思獨(dú)辟百年抽油機(jī)研究蹊徑。
3.節(jié)能省材成倍突現(xiàn)較常規(guī)四連桿游梁式抽油機(jī)節(jié)材30-50％，節(jié)能60％。
4.高度智能與傻瓜操作完美結(jié)合智能控制器設(shè)有全自動(dòng)、手動(dòng)、遙控三種控制方式，無(wú)須培訓(xùn)借助顯示屏提示即可自如完成全部操作，實(shí)現(xiàn)了高度智能與傻瓜操作完美結(jié)合。
5.調(diào)參維護(hù)變成了享受該機(jī)型用數(shù)字智能控制柜實(shí)現(xiàn)全參數(shù)智能控制，瞬間全自動(dòng)完成，沖程、沖次等調(diào)參工作較常規(guī)四連桿游梁式抽油機(jī)效率提高上千倍乃至上萬(wàn)倍；龐大的野外礦場(chǎng)重型機(jī)械只有兩個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)，而且可長(zhǎng)年不潤(rùn)滑；全機(jī)無(wú)易損件。拉運(yùn)、安裝、使用、維護(hù)省時(shí)省力，真正把繁雜苦臟累的野外勞動(dòng)變成了一種享受。
6.安全保護(hù)萬(wàn)無(wú)一失該機(jī)型機(jī)械部分設(shè)有手剎，運(yùn)動(dòng)過(guò)程設(shè)有防碰、防撞裝置，控制部分設(shè)有卸載，人為停機(jī)或意外故障時(shí)的自動(dòng)制動(dòng)，并具有過(guò)載、過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、缺相等自動(dòng)保護(hù)，全部運(yùn)動(dòng)件均設(shè)在堅(jiān)固防盜的塔筒內(nèi)或頂平臺(tái)上，頂平臺(tái)設(shè)置安全天窗和避雷裝置，所有可能設(shè)想到的機(jī)械、控制、人為事故均置于“0”狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了萬(wàn)無(wú)一失。
7.工作制度與地層供液能力動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)，處處體現(xiàn)高效低耗該機(jī)工作制度長(zhǎng)沖程、低沖次，調(diào)參自動(dòng)化，工作制度與地層供液能力動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)；天平構(gòu)架產(chǎn)生理想的“平衡效應(yīng)”；電機(jī)超低速大扭矩，運(yùn)行平穩(wěn)可靠；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、體積小、重量輕、效率高；運(yùn)輸方便、安裝簡(jiǎn)單、調(diào)試快捷，省時(shí)省力，處處體現(xiàn)高效低耗。
8.造型美觀宛如力和美的風(fēng)景線該機(jī)用塔筒、旋梯和動(dòng)感太陽(yáng)、齒輪、寶石花造型，寓意奉獻(xiàn)能源，創(chuàng)造和諧的企業(yè)精神，運(yùn)動(dòng)中象綻開的鮮花與日爭(zhēng)輝，沿旋梯拾級(jí)而上，登高工作，象力的抒情詩(shī)，美的風(fēng)景畫，不由得發(fā)出勞動(dòng)和創(chuàng)造的感嘆！9.全天候免維護(hù)該機(jī)型是總結(jié)了百多年管式泵機(jī)械采油理論和經(jīng)驗(yàn)發(fā)明創(chuàng)新的理想的全天候免維護(hù)方向型換代機(jī)型。


圖1為超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，其中1.移機(jī)螺桿；2.移機(jī)導(dǎo)軌；3.塔筒底座；4.防撞膠墊；5.保險(xiǎn)繩；6.彈力平衡帶；7.數(shù)字智能控制柜；8.平衡箱；9.塔筒；10.爬梯；11.保護(hù)繩；12.載荷提升帶；13.平衡箱扶正繩；14.護(hù)欄；15.塔筒頂平臺(tái)；16.移機(jī)螺桿；17.維護(hù)支架；18.無(wú)動(dòng)力排風(fēng)扇；19.護(hù)欄；20.異型電機(jī)；21.散熱片；22.摩擦式發(fā)電機(jī)；23.異型電機(jī)底座；24.上死點(diǎn)傳感器；25.懸繩(帶)器；26.下死點(diǎn)傳感器。
圖2為超低速大扭矩異型內(nèi)轉(zhuǎn)子連體式支撐短磁路開關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，其中27.支座；28.接線盒；29.主軸；30.軸承；31.鍵；32.軸承端蓋；33.異型外定子；34.異型內(nèi)轉(zhuǎn)子；35.定子鐵芯；36.散熱片；37.轉(zhuǎn)子鐵芯；38.密封環(huán)；39.保護(hù)繩槽和保護(hù)繩孔；40.懸繩(帶)槽；41.剎車盤；42.角度齒盤；43.傳感器；44.鎖定銷。
圖3為超低速大扭矩異型內(nèi)轉(zhuǎn)子連體式支撐短磁路開關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)大小齒結(jié)構(gòu)磁路示意圖，其中45.定子不等距齒極(大小齒)；46.轉(zhuǎn)子等齒距齒極；47.勵(lì)磁繞組；48.通電相閉合磁路。
圖4為超低速大扭矩異型外轉(zhuǎn)子分體式支撐短磁路開關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，其中27.支座；28.接線盒；29.主軸；30.軸承；31.鍵；32.軸承端蓋；33.異型內(nèi)定子；34.異型外轉(zhuǎn)子；35.定子鐵芯；36.散熱片；37.轉(zhuǎn)子鐵芯；38.密封環(huán)；39.保護(hù)繩槽和保護(hù)繩孔；40.懸繩(帶)槽；41.剎車盤；42.角度齒盤；43.傳感器；44.鎖定銷。
圖5為超低速大扭矩異型外轉(zhuǎn)子分體式支撐短磁路開關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)定轉(zhuǎn)子鐵芯磁路示意圖，其中45.定子不等距齒極；46.轉(zhuǎn)子等齒距齒極；47.勵(lì)磁繞組；48.通電相閉合磁路。
圖6為數(shù)字智能控制柜控制面板操作鍵布置示意圖，其中49.控制鍵；50.數(shù)字鍵；51.功能鍵；52.清除鍵；53.顯示屏。
實(shí)施方案1本發(fā)明超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)的塔筒(9)用1200、壁厚20mm螺紋管焊制；移機(jī)導(dǎo)軌(2)、塔筒頂平臺(tái)(15)用工字鋼焊接；異型電機(jī)(20)采用超低速大扭矩異型內(nèi)轉(zhuǎn)子短磁路開關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)，異型內(nèi)轉(zhuǎn)子、異型外定子用鑄鋼一次澆鑄成型，外定子最大外徑∮1600，內(nèi)轉(zhuǎn)子最大外徑∮1380，主軸用空心軸，外定子鐵芯采用一大齒三小齒結(jié)構(gòu)，定、轉(zhuǎn)子齒極采用“WM黃金組合”，即四相繞組3×32/180，電機(jī)額定轉(zhuǎn)速0-20轉(zhuǎn)/分，額定扭矩大于20kNm，額定輸出功率37kW；載荷提升帶(12)用強(qiáng)力纖維膠帶制作；平衡箱(8)用普通灰鐵鑄造；保護(hù)繩(11)和保險(xiǎn)繩(5)用6吩鋼絲繩制作；控制系統(tǒng)采用數(shù)字智能控制柜(7)；上、下死點(diǎn)傳感器(24)、(26)采用無(wú)觸點(diǎn)電子感應(yīng)換向開關(guān)；其它組件采用市售產(chǎn)品。上述組件單體測(cè)試合格后，工廠組裝，調(diào)試達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)。
整機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)為最大提升載荷 120kN；電動(dòng)機(jī)功率37KW；最大沖程 8M；沖次 0-6次/分無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)；整機(jī)質(zhì)量 16T；外型尺寸 2.5×1.5×11(m)。
實(shí)施方案2本發(fā)明超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)的塔筒(9)用1000、壁厚20mm螺紋管焊制；移機(jī)導(dǎo)軌(2)、塔筒頂平臺(tái)(15)用工字鋼焊接；異型電機(jī)(20)采用超低速大扭矩異型外轉(zhuǎn)子短磁路開關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)，異型外轉(zhuǎn)子、異型內(nèi)定子用鑄鋼一次澆鑄成型，外轉(zhuǎn)子最大直徑∮1412，內(nèi)定子最大外徑∮1210，主軸用空心軸，外轉(zhuǎn)子鐵芯采用等齒距齒極，定、轉(zhuǎn)子齒極采用“WM黃金組合”，即三相繞組3×18/120，電機(jī)額定轉(zhuǎn)速0-50轉(zhuǎn)/分，額定扭矩大于16kNm，額定功率22kW；載荷提升帶(12)用扁鋼絲帶制作；平衡箱(8)用螺紋鋼管焊接；保護(hù)繩(11)和保險(xiǎn)繩(5)用6吩鋼絲繩制作；控制系統(tǒng)采用數(shù)字智能控制柜(7)；上、下死點(diǎn)傳感器(24)、(26)采用無(wú)觸點(diǎn)電子感應(yīng)換向開關(guān)；其它組件采用市售產(chǎn)品。上述組件單體測(cè)試合格后，工廠組裝，調(diào)試達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)。
整機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)為最大提升載荷 100kN；電動(dòng)機(jī)功率22KW；最大沖程 8M；沖次 0-6次/分無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)；整機(jī)質(zhì)量 15T；外型尺寸 2.5×1.5×11(m)。
權(quán)利要求
1.一種超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)，其特征在于整機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理有別于目前國(guó)內(nèi)外已有所有機(jī)型，其結(jié)構(gòu)特征為該抽油機(jī)由固定在水泥基礎(chǔ)上的塔筒(9)、數(shù)字智能控制柜(7)、塔筒頂平臺(tái)(15)、異型電機(jī)(20)組成；其工作原理是該抽油機(jī)做功簡(jiǎn)化了所有中間環(huán)節(jié)，直接由固定在塔筒頂平臺(tái)(15)上的異型電機(jī)(20)的對(duì)稱輪軸式雙端驅(qū)動(dòng)異型變矩滾筒以摩擦方式驅(qū)動(dòng)載荷提升帶(12)正反向傳遞扭矩，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)、摩擦傳動(dòng)、無(wú)級(jí)變速、換向、平衡、制動(dòng)、保、發(fā)電一機(jī)八用的功能。各部連接關(guān)系為移機(jī)導(dǎo)軌(2)用螺栓固定于水泥基礎(chǔ)上，其上固定移機(jī)螺桿(1)，與塔筒(9)焊為一體的塔筒底座(3)用螺栓與移機(jī)導(dǎo)軌(2)或水泥基礎(chǔ)緊固，塔筒底內(nèi)部裝有防撞膠墊(4)，塔筒底外部開有平衡調(diào)節(jié)門(圖上未標(biāo)出)。塔筒(9)上依次裝有爬梯(10)、爬梯護(hù)欄(14)、上、下死點(diǎn)傳感器(24)、(26)、塔筒頂平臺(tái)(15)。塔筒頂平臺(tái)(15)上依次裝有移機(jī)螺桿(16)、維修支架(17)、無(wú)動(dòng)力排風(fēng)扇(18)、護(hù)欄(19)、異型電機(jī)(20)、摩擦式發(fā)電機(jī)(22)。異型電機(jī)底座(23)用螺栓與塔筒頂平臺(tái)(15)緊固。異型定子(33)外(內(nèi))輪緣上設(shè)置散熱片(36)，輪輻孔處設(shè)置的散熱片(21)為太陽(yáng)、齒輪、寶石花造型，兼具勵(lì)磁繞組和機(jī)體散熱、異型定子支撐負(fù)重、機(jī)體密封保護(hù)、藝術(shù)裝飾多種功能。維修支架(17)上的無(wú)動(dòng)力排風(fēng)扇(18)為地球儀造型，兼具排風(fēng)散熱、無(wú)線發(fā)射、避雷減災(zāi)、藝術(shù)裝飾多種功能。異型電機(jī)(20)的對(duì)稱輪軸式雙端驅(qū)動(dòng)異型變矩滾筒懸繩(帶)槽(40)繞載荷提升帶(12)，其一端固定懸繩(帶)器(25)，另一端連接塔筒(9)內(nèi)的平衡箱(8)，該箱體上設(shè)置卸載緊急制動(dòng)裝置，上部連接保護(hù)繩(11)，下部連接彈力平衡帶(6)和保險(xiǎn)繩(5)，兩側(cè)用平衡箱扶正繩(13)扶正。整機(jī)懸點(diǎn)載荷30-200KN，沖程0-8M(或更長(zhǎng))無(wú)級(jí)調(diào)定，沖次0-6次無(wú)級(jí)調(diào)定，通過(guò)數(shù)字智能控制柜(7)適時(shí)調(diào)控異型電機(jī)(20)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)抽油循環(huán)和高效低耗節(jié)能的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)，其特征在于整機(jī)鋼結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)由移機(jī)導(dǎo)軌(2)、塔筒底座(3)、塔筒(9)、塔筒頂平臺(tái)(15)、異型電機(jī)底座(23)組成。塔筒(9)或者為圓柱形塔筒；或者為圓臺(tái)形塔筒；或者為棱柱形塔筒；或者為棱臺(tái)形塔筒；或者為桁架式塔架。塔筒(9)通徑800-2000mm，壁厚10-30mm，高度5-30m。塔筒內(nèi)外上下兩端與塔筒頂平臺(tái)(15)和塔筒底座(3)焊接處各焊若干加強(qiáng)板，塔筒外表面軸向視強(qiáng)度焊3-12條空心加強(qiáng)筋，兼顧筒體加固和放置上、下死點(diǎn)傳感器(24)、(26)或作為電源電纜和控制電纜穿線管之用。支撐系統(tǒng)各連接部位用雙面焊焊牢，或用強(qiáng)力螺栓緊固。整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)承載為機(jī)型最大懸點(diǎn)載荷的2-3倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)，其特征在于整機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)異型電機(jī)(20)由支座(27)、接線盒(28)、主軸(29)、軸承(30)、鍵(31)、軸承端蓋(32)、異型定子(33)、異型轉(zhuǎn)子(34)、定子鐵芯(35)、散熱片(36)、轉(zhuǎn)子鐵芯(37)、密封環(huán)(38)、保護(hù)繩槽和保護(hù)繩孔(39)、懸繩(帶)槽(40)、剎車盤(41)、角度齒盤(42)、傳感器(43)、鎖定銷(44)等控制、保護(hù)部件組成。其中異型轉(zhuǎn)子(34)的外觀型式為對(duì)稱輪軸式雙端驅(qū)動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子變矩滾筒(圖2)；或者為對(duì)稱輪軸式雙端驅(qū)動(dòng)硅鋼片鐵芯外轉(zhuǎn)子變矩滾筒(圖4)；或者為對(duì)稱輪軸式雙端驅(qū)動(dòng)高導(dǎo)磁率型鋼鐵芯外轉(zhuǎn)子變矩滾筒；或者為筒狀異型外轉(zhuǎn)子滾筒；或者為單端驅(qū)動(dòng)外(內(nèi))轉(zhuǎn)子變矩滾筒。異型轉(zhuǎn)子(34)的構(gòu)造為中空輪輻式結(jié)構(gòu)，其徑向?qū)ΨQ中心開軸孔，各受力部位用加強(qiáng)筋加固；其軸向?qū)ΨQ中心設(shè)懸繩(帶)槽(40)，槽外表面為鑄造糙面，或固定或硫化耐磨橡膠，懸繩(帶)槽(40)兩側(cè)為剎車盤(41)，剎車盤(41)外側(cè)為保護(hù)繩槽和保護(hù)繩孔(39)，保護(hù)繩槽和保護(hù)繩孔(39)用剎車盤(41)和密封環(huán)(38)遮擋，密封環(huán)(38)外端對(duì)稱設(shè)置轉(zhuǎn)子鐵芯(37)，該鐵芯為硅鋼片疊片成型或者為高導(dǎo)磁率的鋼材成型。異型轉(zhuǎn)子(34)的支撐方式為定子與支座連體式(圖2)；或者為定子與支座分體式(圖4)；或者為支座與主軸獨(dú)立支撐式。軸承(30)裝配于轉(zhuǎn)子軸孔內(nèi)；或者裝配于定子軸孔內(nèi)。異型定子(33)與異型轉(zhuǎn)子(34)對(duì)應(yīng)為不同的外、內(nèi)輪輻式結(jié)構(gòu)，兩軸端對(duì)稱設(shè)置，各受力部位用加強(qiáng)筋加固。異型定子(33)裝配圖外側(cè)下部設(shè)接線盒(28)，上部設(shè)鎖定銷(44)；裝配圖內(nèi)側(cè)上部小于180度的外圓弧面外加厚，鉆螺孔，用弧形蓋板固定兩端定子外殼，內(nèi)側(cè)下部小于180度的外圓弧面外加厚，鉆螺孔，與底座緊固。異型定子(33)內(nèi)(外)輪緣固定定子鐵芯(35)，定子鐵芯(35)齒間裝有集中勵(lì)磁繞組(47)。異型定子(33)軸孔開鍵槽。異型轉(zhuǎn)子(34)和異型定子(33)的鐵芯為雙凸極、大小齒或定、轉(zhuǎn)子等齒距或轉(zhuǎn)子等齒距，定子不等齒距短磁路特殊結(jié)構(gòu)，即定子與轉(zhuǎn)子等齒距處磁路閉合，而非通電相的定、轉(zhuǎn)子齒距不等，適時(shí)控制導(dǎo)通相時(shí)間產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩使電機(jī)或電動(dòng)或發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行。定(轉(zhuǎn))子大齒上開設(shè)兩齒、三齒或更多小齒，相應(yīng)各齒極由緊固條、定位槽、端面臺(tái)階、外擋圈固定在定(轉(zhuǎn))子內(nèi)(外)輪緣或轉(zhuǎn)子本體上。定子鐵芯(35)沖片極間不連續(xù)(僅一個(gè)相極間連續(xù)即可)，且定子相鄰齒距不等，定子齒間裝有按一定相序構(gòu)成的集中勵(lì)磁繞組(47)，勵(lì)磁繞組(47)引出線由接線板固定，并通過(guò)接線盒(28)外接到控制柜的控制電路。按上述結(jié)構(gòu)形式和機(jī)理，裝配對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子鐵芯和定子繞組，可擴(kuò)展為超低速大扭矩異型內(nèi)轉(zhuǎn)子短磁路開關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)；或者為超低速大扭矩異型外轉(zhuǎn)子短磁路開關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)；或者為超低速大扭矩異型轉(zhuǎn)子交流永磁同步調(diào)速電機(jī)；或者為超低速大扭矩異型轉(zhuǎn)子交流異步調(diào)速電機(jī)；或者為超低速大扭矩異型轉(zhuǎn)子直流電機(jī)；或者為超低速大扭矩異型轉(zhuǎn)子直流無(wú)刷永磁調(diào)速電機(jī)；或者為超低速大扭矩異型轉(zhuǎn)子交流整流子電機(jī)；或者為超低速大扭矩異型轉(zhuǎn)子電磁調(diào)速電機(jī)等等多種驅(qū)動(dòng)類型。其勵(lì)磁繞組(47)根據(jù)不同工況對(duì)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的要求，或者為單相繞組；或者為兩相繞組；或者為三相繞組；或者為四相或更多相繞組，其配電方式或者為交流供電；或者為直流供電。異型電機(jī)(20)的主要技術(shù)參數(shù)依據(jù)下列經(jīng)驗(yàn)公式確定Nr＝WM2f/nDa=WM1PemBδAnλ3]]>優(yōu)化后的技術(shù)參數(shù)為Mn＞6KNm；n＝0-50r/s；Da≥800mm；定、轉(zhuǎn)子齒極優(yōu)化的“WM黃金組合”為四相繞組3×16/90或3×32/180，三相繞組3×18/120。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求3所述的超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)，其特征在于整機(jī)控制系統(tǒng)由數(shù)字智能控制柜(7)、上、下死點(diǎn)傳感器(24)、(26)、角度齒盤(42)、紅外光電管元件傳感器(43)以及工況模擬器等組成一集微機(jī)控制器、變頻調(diào)速裝置、溫度傳感器、角位移和轉(zhuǎn)速傳感器、載荷傳感器、換向傳感器和異型電機(jī)運(yùn)行、制動(dòng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制于一體的智能控制器，其控制面板主要有控制鍵(49)啟動(dòng)、停止、制動(dòng)、順時(shí)針點(diǎn)動(dòng)、逆時(shí)針點(diǎn)動(dòng)、確定等；數(shù)字鍵(50)0-9、·、▲、等；功能鍵(51)沖程、沖次、防沖距、示功圖等；清除鍵(52)C；顯示屏(53)。異型定子(33)繞組槽內(nèi)埋設(shè)熱敏傳感元件，采集溫度信號(hào)；與轉(zhuǎn)子齒形相同的角度齒盤(42)與其對(duì)應(yīng)定子部位裝設(shè)的高性能紅外光電管元件傳感器(43)配合采集角位移和轉(zhuǎn)速信號(hào)；工況模擬器采集負(fù)載信號(hào)；上、下死點(diǎn)傳感器(24)、(26)采用無(wú)觸點(diǎn)電子感應(yīng)換向開關(guān)，采集換向信號(hào)。上述信號(hào)通過(guò)電纜反饋到控制電路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，或者以觸摸屏或遙控方式實(shí)現(xiàn)智能控制，達(dá)到電機(jī)保護(hù)、適時(shí)控制轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和定量分析示功圖的目的。參數(shù)調(diào)整按顯示屏(53)提示“傻瓜”操作，參數(shù)輸出具有液晶顯示、紙質(zhì)打印、語(yǔ)音報(bào)警多種方式，并具有計(jì)算機(jī)接口、數(shù)據(jù)無(wú)線遠(yuǎn)傳、遙測(cè)遙控功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求3所述的超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)，其特征在于整機(jī)提升、平衡系統(tǒng)由異型電機(jī)(20)、載荷提升帶(12)、懸繩(帶)器(25)、平衡箱(8)、平衡調(diào)節(jié)門和彈力平衡帶(6)組成。異型電機(jī)(20)的對(duì)稱輪軸式雙端驅(qū)動(dòng)異型轉(zhuǎn)子(34)變矩滾筒懸繩(帶)槽(40)上繞載荷提升帶(12)，其一端通過(guò)懸繩(帶)器(25)懸掛提升載荷，另一端懸掛平衡箱(8)，形成天平平衡摩擦傳動(dòng)構(gòu)架。載荷提升帶(12)或者為強(qiáng)力纖維膠帶；或者為硫化橡膠耐磨保護(hù)層的扁鋼絲帶；或者為鋼絲繩，其帶寬范圍200-1200mm，帶厚10-30mm，帶長(zhǎng)略大于沖程長(zhǎng)度加繞帶輪周長(zhǎng)之半的和，抗拉強(qiáng)度30-100t。懸繩(帶)器(25)用高強(qiáng)度鋼材制造，其一端用抗剪切鉚釘組或螺栓組與載荷提升帶(12)鉚緊或拴緊；或者用膨脹膠灌注壓實(shí)，另一端通過(guò)卡緊裝置懸掛提升載荷。平衡箱(8)用普通灰鐵或金屬下腳料鑄造，或者用鋼管焊制，其徑向外側(cè)各開一個(gè)扶正孔或扶正槽，孔內(nèi)鑲嵌耐磨橡膠環(huán)，平衡箱扶正繩(13)為防腐耐磨鋼絲繩，穿過(guò)平衡箱(8)兩側(cè)鑲有耐磨橡膠環(huán)的扶正孔固定于塔筒(9)內(nèi)的塔筒底座(3)、塔筒頂平臺(tái)(15)上，其上下兩端固定有調(diào)節(jié)和緊固裝置。彈力平衡帶(6)為高強(qiáng)度橡膠彈力帶，必要時(shí)可連接在塔筒底座(3)和平衡箱(8)之間做柔性平衡微調(diào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)，其特征在于移機(jī)系統(tǒng)由移機(jī)螺桿(1)、移機(jī)導(dǎo)軌(2)、塔筒(9)、塔筒頂平臺(tái)(15)、移機(jī)螺桿(16)、異型電機(jī)(20)組成。移機(jī)導(dǎo)軌(2)、塔筒頂平臺(tái)(15)上銑有移機(jī)導(dǎo)向槽(或在塔筒底座和異型電機(jī)底座上裝設(shè)滾輪)。移機(jī)時(shí)，或轉(zhuǎn)動(dòng)移機(jī)螺桿(1)進(jìn)行整機(jī)移動(dòng)；或轉(zhuǎn)動(dòng)移機(jī)螺桿(16)只移動(dòng)異型電機(jī)(20)，以保證修井作業(yè)空間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求3所述的超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)，其特征在于整機(jī)保護(hù)系統(tǒng)由防撞膠墊(4)、保險(xiǎn)繩(5)、保護(hù)繩(11)、平衡箱扶正繩(13)、塔筒(9)、護(hù)欄(14)、(19)、上、下死點(diǎn)傳感器(24)、(26)、數(shù)字智能控制柜(7)、塔筒頂平臺(tái)(15)、平衡箱卸載緊急制動(dòng)裝置、異型電機(jī)剎車裝置和電機(jī)自制動(dòng)裝置組成。保險(xiǎn)繩(5)和保護(hù)繩(11)為耐腐蝕抗拉鋼絲繩，其長(zhǎng)度略大于沖程長(zhǎng)度，正常工作時(shí)不受拉力。剎車裝置安裝于異型轉(zhuǎn)子(34)剎車盤(41)內(nèi)外側(cè)，兼?zhèn)涫謩x和電剎兩種功能，用聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接于塔筒底部的控制箱側(cè)。塔筒頂平臺(tái)(15)外緣和下部爬梯(10)處焊接護(hù)欄(19)、(14)，兼具藝術(shù)裝飾和勞動(dòng)保護(hù)功能。塔筒(9)為高強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)塔筒，所有運(yùn)動(dòng)件都置于塔筒內(nèi)。上述結(jié)構(gòu)和裝置確?？深A(yù)見的任意工況下安全保護(hù)萬(wàn)無(wú)一失。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)，其特征在于整機(jī)維護(hù)系統(tǒng)由爬梯(10)、爬梯護(hù)欄(14)、塔筒頂平臺(tái)(15)、維修支架(17)和平衡調(diào)節(jié)門或裝卸平衡塊人孔組成。爬梯(10)或者為旋梯；或者為直立式或斜立式爬梯。塔筒頂平臺(tái)(15)開有可鎖緊天窗。平衡調(diào)節(jié)門或裝卸平衡塊人孔開設(shè)于塔筒(9)底部與井口平面垂直的一側(cè)；或者用桁架式結(jié)構(gòu)作平衡調(diào)節(jié)門。借助上述機(jī)構(gòu)，完成對(duì)異型電機(jī)(20)的巡檢、潤(rùn)滑、移機(jī)和平衡箱的懸掛、加、減載等維護(hù)作業(yè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求3所述的超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)，其特征在于異型電機(jī)(20)的散熱系統(tǒng)由異型定子(33)外(內(nèi))輪緣設(shè)置的散熱片(36)和輪輻孔上設(shè)置的散熱片(21)、無(wú)動(dòng)力排風(fēng)扇(18)、中空主軸(29)和摩擦式發(fā)電機(jī)(22)組成。定子鐵芯(35)、勵(lì)磁繞組(47)的散熱由異型定子(33)外(內(nèi))輪緣設(shè)置的散熱片(36)通過(guò)大氣自然對(duì)流散熱；異型轉(zhuǎn)子(34)為無(wú)導(dǎo)條和繞組的冷轉(zhuǎn)子，主軸(29)為軸向中部密封的空心軸，軸兩端開一至數(shù)個(gè)進(jìn)、排氣孔，電機(jī)內(nèi)腔的余熱既可通過(guò)異型定子(33)輪輻孔上設(shè)置的散熱片(21)大氣自然對(duì)流散熱，又可使自然風(fēng)由主軸(29)一端的進(jìn)氣孔進(jìn)入電機(jī)內(nèi)腔，攜帶內(nèi)腔余熱通過(guò)中空輪輻式異型轉(zhuǎn)子(34)進(jìn)入電機(jī)另一內(nèi)腔，并同時(shí)攜帶另一內(nèi)腔余熱經(jīng)排氣孔排出機(jī)外，或者外接無(wú)動(dòng)力排風(fēng)扇(18)或有動(dòng)力排風(fēng)扇或利用摩擦式發(fā)電機(jī)(22)的自發(fā)電力強(qiáng)制排出機(jī)外。
10.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求9所述的超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)，其特征在于自發(fā)電系統(tǒng)由摩擦式發(fā)電機(jī)(22)、異型轉(zhuǎn)子(34)耐磨橡膠輪和配套電容及大功率蓄電池組組成。在較小功率的抽油工況，可配置一至數(shù)臺(tái)摩擦式發(fā)電機(jī)(22)，形成以系統(tǒng)電源做第一推動(dòng)力，借助于蓄電池組充放電，靠抽油機(jī)自發(fā)電系統(tǒng)循環(huán)做功的“恒動(dòng)機(jī)械”。
全文摘要
本發(fā)明為一種超低速大扭矩異型電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)，屬機(jī)電一體化應(yīng)用新領(lǐng)域。該機(jī)由塔筒式支架、對(duì)稱輪軸式雙端驅(qū)動(dòng)超低速大扭矩異型電機(jī)、數(shù)字智能控制柜組成。異型電機(jī)轉(zhuǎn)子表面繞有載荷提升帶，提升帶一端懸掛載荷，另一端懸掛平衡重及保護(hù)繩。整機(jī)運(yùn)動(dòng)由數(shù)字智能控制柜進(jìn)行調(diào)控，具有驅(qū)動(dòng)、摩擦傳動(dòng)、無(wú)級(jí)變速、換向、平衡、制動(dòng)、保護(hù)、發(fā)電一機(jī)八用的功能和大幅度節(jié)能降耗的優(yōu)點(diǎn)，是有桿泵機(jī)械采油方向性的換代機(jī)型。
文檔編號(hào)E21B43/00GK1840904SQ20051012342
公開日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2005年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月18日
發(fā)明者王鋼 申請(qǐng)人:王鋼