一种油井传动系统智能调整装置及方法

1.本发明涉及石油开发工程领域，具体涉及一种油井传动系统智能调整装置及方法。

背景技术：

2.油田机械采油的主要设备是抽油机，抽油机主要依靠电机皮带传递动力，皮带的更换、松紧度及“四点一线”的调整，是抽油机日常维护管理的主要工作。目前虽已实现了油井温度、压力等资料的自动录取和抽油机运行状态的视频监控，降低了工作量，但是仍需要人员到现场定时调整皮带松紧度。更换皮带和调节皮带松紧度操作流程繁琐，耗时耗力。调整所需工具数量较多，凭经验确定，无法进行皮带松紧度的量化。如不及时更换，会造成皮带过度磨损，最终使皮带断裂,导致生产事故。调整皮带涨紧力时需要移动电机，操作时，由于电机所处位置空间狭小，工具使用不便，存在机械伤害等安全风险。

技术实现要素：

3.为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种油井传动系统智能调整装置及方法，其技术方案如下：一种油井传动系统智能调整装置，其包括大u型支架、销轴座、销轴、支撑轮、调整轮、皮带、阻尼器、拉力传感器、螺杆、小u型支架、组合轴承、联轴器、调整电机及自动控制中心；所述销轴座与抽油机支架固定连接，并通过销轴与大u型支架连接；所述大u型支架上面两侧分别安装一个支撑轮，中间自上而下依次安装调整轮、阻尼器、拉力传感器、螺杆、小u型支架、组合轴承、联轴器及调整电机，支撑轮通过皮带与调整轮连接；所述自动控制中心通过信号线分别与拉力传感器及调整电机连接。
4.所述销轴座内安装有销轴座轴承，大u型支架下部设有销轴孔，销轴穿过销轴座轴承和销轴孔，将大u型支架和销轴座铰接在一起；大u型支架可在销轴座的上部空间0-180
°
内转动，通过皮带涨紧力的作用自动调整方向。
5.所述调整轮与两个支撑轮连接的皮带相互平行，并与调整轮中心到销轴中心的连线平行，调整轮所受的拉力是皮带上拉力的二倍。
6.所述调整轮其中心轴通过阻尼器与拉力传感器连接，拉力传感器的读数直接反应调整轮所受的拉力。
7.所述螺杆通过联轴器与调整电机输出轴连接，可随调整电机输出轴转动；调整电机通过调整电机底座固定在大u型支架上。
8.所述小u型支架上端与拉力传感器固定连接，下端设有内螺纹并与螺杆外螺纹组成螺纹副进行配合；通过螺纹副转动可以调整螺杆与小u型支架之间的距离，即拉紧皮带或者放松皮带。
9.所述组合轴承是平面推力轴承与径向扶正轴承的组合，通过轴承座固定在大u型支架上，既能承受轴向拉力，又能承受径向扶正力；组合轴承确保螺杆在自由旋转的同时，
轴向和径向位置在大u型支架上不移动。
10.基于上述的一种油井传动系统智能调整装置的智能调整方法：拉力传感器通过智能控制进行自适应皮带拉力控制，使皮带拉力始终保持在最佳工作状态；利用经验拉力值输入初始皮带拉力，通过拉力传感器实时高速采集，将fmax-fmin定义为动态偏差
△
f；当
△
f大于10n时说明皮带过松，需要拉紧皮带；当
△
f小于5n说明皮带过紧，容易拉断，需要放松；当
△
f大于10n，但是拉力传感器示数f大于等于皮带的最大拉力强度，智能系统停止调整皮带，发出更换皮带报警；当
△
f=0，f=0时，说明皮带已经断裂，发出警报，紧急停止系统主动力，避免复杂事故。
11.与现有技术相比，本发明主要具有以下有益技术效果：1.本发明实现油井传动系统调整智能化，实时动态调整皮带松紧度，使皮带始终处于最佳工作状态。
12.2.工作流程简单，不用人工操作，省时省力，安全高效。
13.3.及时发出皮带拉力超限或已经断裂的警报，避免复杂事故。
14.4.结构合理，成本低廉，有利推广。
附图说明
15.图1为本发明装置在抽油机上的安装位置示意图；图2为本发明装置结构布局示意图；图3为图2中间部分放大示意图；图4为本发明拉力传感器测量值与皮带受力分析图；图5为本发明皮带松紧度自动控制流程图；图中：1-抽油机，2-变速箱，3-电机，4-智能调整装置，5-销轴座，6-销轴，7-大u型支架，8-支撑轮，9-调整轮，10-皮带，11-调整电机，12-联轴器，13-组合轴承，14-小u型支架，15-螺杆，16-拉力传感器，17-阻尼器，18-调整电机底座，19-调整电机输出轴。
具体实施方式
16.下面结合实施例及附图对本发明进行详细描述。
17.实施例1参见图1、图2、图3及图4。一种油井传动系统智能调整装置，其包括大u型支架7、销轴座5、销轴6、支撑轮8、调整轮9、皮带10、阻尼器17、拉力传感器16、螺杆15、小u型支架14、组合轴承13、联轴器12、调整电机11及自动控制中心。销轴座5与抽油机1支架固定连接，并通过销轴6与大u型支架7连接。大u型支架7上面两侧分别安装一个支撑轮8，中间自上而下依次安装调整轮9、阻尼器17、拉力传感器16、螺杆15、小u型支架14、组合轴承13、联轴器12及调整电机11，支撑轮8通过皮带10与调整轮9连接。自动控制中心通过信号线分别与拉力传感器16及调整电机11连接。销轴座5内安装有销轴座轴承，大u型支架7下部设有销轴孔，销轴6穿过销轴座轴承和销轴孔，将大u型支架7和销轴座5铰接在一起；大u型支架7可在销轴座5的上部空间0-180
°
内转动，通过皮带10涨紧力的作用自动调整方向。调整轮9与两个支撑轮8连接的皮带10相互平行，并与调整轮9中心到销轴6中心的连线平行，调整轮9所受的拉力是皮带10上拉力的二倍。调整轮9其中心轴通过阻尼器17与拉力传感器16连接，拉力
传感器16的读数直接反应调整轮9所受的拉力。
18.实施例2参见图1、图2、图3及图4。一种油井传动系统智能调整装置，在实施例1的技术方案基础上，螺杆15通过联轴器12与调整电机输出轴19连接，可随调整电机输出轴19转动，调整电机输出轴19只承受旋转扭矩，没有轴向拉力或压力；调整电机11通过调整电机底座18固定在大u型支架7上。上述连接结构比较牢靠，有利于提高装置运行的稳定性。
19.实施例3参见图1、图2、图3及图4。一种油井传动系统智能调整装置，在实施例1的技术方案基础上，小u型支架14上端与拉力传感器16固定连接，下端设有内螺纹并与螺杆15外螺纹组成螺纹副进行配合；通过螺纹副转动可以调整螺杆15与小u型支架14之间的距离，即拉紧皮带或者放松皮带。利用螺纹副调整距离，操作比较方便。
20.实施例4参见图1、图2、图3及图4。一种油井传动系统智能调整装置，在实施例1的技术方案基础上，组合轴承13是平面推力轴承与径向扶正轴承的组合，通过轴承座固定在大u型支架7上，既能承受轴向拉力，又能承受径向扶正力；组合轴承13确保螺杆15在自由旋转的同时，轴向和径向位置在大u型支架7上不移动。
21.实施例5参见图1、图2、图3、图4及图5。基于上述实施例描述的一种油井传动系统智能调整装置的智能调整方法：拉力传感器16通过智能控制进行自适应皮带10拉力控制，使皮带10拉力始终保持在最佳工作状态；利用经验拉力值输入初始皮带10拉力，通过拉力传感器16实时高速采集，将fmax-fmin（即最大拉力-最小拉力）定义为动态偏差
△
f；当
△
f大于10n时说明皮带10过松，需要拉紧皮带10；当
△
f小于5n说明皮带10过紧，容易拉断，需要放松；当
△
f大于10n，但是拉力传感器16示数f大于等于皮带10的最大拉力强度，智能系统停止调整皮带10，发出更换皮带10报警；当
△
f=0，f=0时，说明皮带10已经断裂，发出警报，紧急停止系统主动力，避免复杂事故。
22.本发明的基本工作原理如下：本装置与抽油机1的电机皮带10同时存在的装置，只要皮带10工作，此装置就存在。阻尼器17可以提供拉、压力阻尼，即在皮带10受力波动较大时，可以补偿或平抑皮带10受力的剧烈变化，改善皮带10受力状态。正式运行时，拉力传感器16将调整轮9所受的拉力信号传给自动控制中心，自动控制中心进行数据处理并进行判断后给调整电机11发出正转或翻转的指令，指令转化成调整电机11的驱动电流，调整电机输出轴19带动螺杆15转动，调整螺杆15与小u型支架14之间的相对距离，即拉紧或放松皮带10，从而达到自动调整皮带10松紧的目的。

技术特征：

1.一种油井传动系统智能调整装置，其特征在于：包括大u型支架、销轴座、销轴、支撑轮、调整轮、皮带、阻尼器、拉力传感器、螺杆、小u型支架、组合轴承、联轴器、调整电机及自动控制中心；所述销轴座与抽油机支架固定连接，并通过销轴与大u型支架连接；所述大u型支架上面两侧分别安装一个支撑轮，中间自上而下依次安装调整轮、阻尼器、拉力传感器、螺杆、小u型支架、组合轴承、联轴器及调整电机，支撑轮通过皮带与调整轮连接；所述自动控制中心通过信号线分别与拉力传感器及调整电机连接。2.根据权利要求1所述的一种油井传动系统智能调整装置，其特征在于：所述销轴座内安装有销轴座轴承，大u型支架下部设有销轴孔，销轴穿过销轴座轴承和销轴孔，将大u型支架和销轴座铰接在一起；大u型支架可在销轴座的上部空间0-180
°
内转动，通过皮带涨紧力的作用自动调整方向。3.根据权利要求1所述的一种油井传动系统智能调整装置，其特征在于：所述调整轮与两个支撑轮连接的皮带相互平行，并与调整轮中心到销轴中心的连线平行，调整轮所受的拉力是皮带上拉力的二倍。4.根据权利要求1所述的一种油井传动系统智能调整装置，其特征在于：所述调整轮其中心轴通过阻尼器与拉力传感器连接，拉力传感器的读数直接反应调整轮所受的拉力。5.根据权利要求1所述的一种油井传动系统智能调整装置，其特征在于：所述螺杆通过联轴器与调整电机输出轴连接，可随调整电机输出轴转动；调整电机通过调整电机底座固定在大u型支架上。6.根据权利要求1所述的一种油井传动系统智能调整装置，其特征在于：所述小u型支架上端与拉力传感器固定连接，下端设有内螺纹并与螺杆外螺纹组成螺纹副进行配合；通过螺纹副转动可以调整螺杆与小u型支架之间的距离，即拉紧皮带或者放松皮带。7.根据权利要求1所述的一种油井传动系统智能调整装置，其特征在于：所述组合轴承是平面推力轴承与径向扶正轴承的组合，通过轴承座固定在大u型支架上，既能承受轴向拉力，又能承受径向扶正力；组合轴承确保螺杆在自由旋转的同时，轴向和径向位置在大u型支架上不移动。8.基于权利要求1-7任一所述的一种油井传动系统智能调整装置的智能调整方法，其特征在于：拉力传感器通过智能控制进行自适应皮带拉力控制，使皮带拉力始终保持在最佳工作状态；利用经验拉力值输入初始皮带拉力，通过拉力传感器实时高速采集，将fmax-fmin定义为动态偏差
△
f；当
△
f大于10n时说明皮带过松，需要拉紧皮带；当
△
f小于5n说明皮带过紧，容易拉断，需要放松。9.根据权利要求8所述的基于一种油井传动系统智能调整装置的智能调整方法，其特征在于：当
△
f大于10n，但是拉力传感器示数f大于等于皮带的最大拉力强度，智能系统停止调整皮带，发出更换皮带报警。10.根据权利要求8所述的基于一种油井传动系统智能调整装置的智能调整方法，其特征在于：当
△
f=0，f=0时，说明皮带已经断裂，发出警报，紧急停止系统主动力，避免复杂事故。

技术总结

本发明涉及石油开发工程领域，公开了一种油井传动系统智能调整装置及方法。该智能调整装置包括大U型支架、销轴座、销轴、支撑轮、调整轮、皮带、阻尼器、拉力传感器、螺杆、小U型支架、组合轴承、联轴器、调整电机及自动控制中心；所述大U型支架上面两侧分别安装一个支撑轮，中间自上而下依次安装调整轮、阻尼器、拉力传感器、螺杆、小U型支架、组合轴承、联轴器及调整电机，支撑轮通过皮带与调整轮连接。本发明实现油井传动系统调整智能化，实时动态调整皮带松紧度，使皮带始终处于最佳工作状态；工作流程简单，不用人工操作，省时省力，安全高效；及时发出皮带拉力超限或已经断裂的警报，避免复杂事故。事故。事故。