一种曲柄销子松动预警装置的制作方法

本实用新型属于油田钻采配套设备技术领域，尤其涉及一种曲柄销子松动预警装置。

背景技术：

游梁式抽油机作为一种较为常见的油田生产设备，其关键部件包括有曲柄、连杆以及游梁等等。其中，曲柄与连杆的传动连接是通过曲柄销子总成来实现的，曲柄销子总成又通过曲柄销子的紧固螺母和防松螺母等与曲柄相固定。值得注意的是，由于抽油机的工作环境特殊，其运转过程中各个动力传动部分承受着较大的交变载荷；随着运转周期不断延长，承受载荷交替变化，以及外界气温条件等因素的影响，曲柄销子连接、紧固部位常会发生松动、脱出、断裂的情况。据不完全统计，约80%的抽油机故障和事故都是因为曲柄销子的松动所致。因此一旦曲柄销子出现松动退扣，在摩擦力作用下防松螺母和曲柄销子紧固螺母势必同时发生退扣，致使曲柄销子脱出甚至造成翻机等重大机械事故。

为了及时发现曲柄销子紧固螺母和防松螺母的变化情况，现有技术大多采用目测监控方式，即在曲柄销子上用白漆画一条通过曲柄销子中心的白线，并由技术人员确认曲柄销子的松动、错位情况。但发明人发现，上述现有目测监控检测效率低下；只有在曲柄销子螺母发生较大距离的错位后才能被发现，并未从根本上起到检测曲柄销子引发的问题。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种曲柄销子松动预警装置，该曲柄销子松动预警装置结构紧凑合理，实时监测效率更高，可为避免曲柄销子螺母松动引发的问题提供有效的预防干预措施，为抽油机安全平稳运行提供了保障。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：

曲柄销子松动预警装置，包括有：

发射器；发射器由底座、发射器探头以及发射信号传输线构成；其中，发射器探头通过底座固定安装在抽油机曲柄上；

接收器；接收器由接收器探头以及接收信号传输线构成；其中，接收器探头固定连接在曲柄销子紧固螺母上；

以及报警电路；报警电路中包括有一干簧管kr、可调电阻rp、第一比较器u1、第二比较器u2、igbt开关单元以及报警器；其中，干簧管kr的第一端与接收信号传输线的信号输出端相连接，干簧管kr的第二端与可调电阻rp的第一端相连接，可调电阻rp的第二端接地；第一比较器u1的正极输入端与基准电压v1相连接，第一比较器u1的负极输入端与可调电阻rp的调节端相连接相连接；第二比较器u2的正极输入端与第一比较器u1的输出端相连接，第二比较器u2的负极输入端与可调电阻rp的调节端相连接；igbt开关单元的栅极端与第二比较器u2的输出端相连接，igbt开关单元的源极端与报警器供电电源相连接，igbt开关单元的漏极端与报警器相连接。

较为优选的，还包括有：第一磁极；其中，第一磁极安装在发射器底座位置处。

较为优选的，还包括有：第二磁极；其中，第二磁极安装在曲柄销子紧固螺母位置处。

进一步可选择的，第二比较器u2的正极输入端与第一比较器u1的输出端之间还设置有限流电阻r0。

较为优选的，第一比较器u1的正极输入端与基准电压v1还设置有点动复位开关sb。

可选择的，发射器的底座与抽油机曲柄通过点焊或铆固或粘接的方式固定接连。

可选择的，发射器探头与接收器探头通过无线电波、红外线或激光射线中的任意一种方式实现非接触数据传输。

可选择的，发射器探头的长度设定在2cm－15cm之间，发射器的工作功率设定在6－8mw之间；干簧管选取塑封干簧管。

可选择的，接收器与发射器使用的载波频率为315mhz、发射功率小于10mw、覆盖范围小于100m。

本实用新型提供了一种曲柄销子松动预警装置，该曲柄销子松动预警装置结构中包括有发射器、接收器、报警电路、第一磁极、第二磁极等结构单元。具有上述结构特征的曲柄销子松动预警装置，其在抽油机曲柄上设置有发射器探头，在曲柄销子紧固螺母上设置有接收器探头，发射器探头与接收器探头之间实现非接触式数据传输；在抽油机曲柄发射器底座位置处安装第一磁极，在曲柄销子紧固螺母安装第二磁极，并借由报警电路中干簧管对抽油机曲柄与曲柄销子紧固螺母之间（因错位位移）磁场变化的响应，完成触发报警过程。

本实用新型所述曲柄销子松动预警装置至少具有如下优选效果：

1、报警电路稳定性高，且具有较高的灵敏度以及较强的抗干扰能力；

2、接收器与发射器的工作频段、工作功率等均适用于油田现场工作环境，可直接运作而无需再进行审批；

3、接收器与发射器采用非接触式数据传输，传输距离远并可适应井场多变复杂的天气以及工作环境的影响。

附图说明

图1为本实用新型曲柄销子松动预警装置发射器探头、接收器探头与抽油机曲柄、曲柄销子紧固螺母之间的配合结构示意图；

图2为本实用新型曲柄销子松动预警装置中报警电路的电路示意图。

附图标记：1、接收器的接收器探头；2、发射器的发射器探头；3、曲柄销子紧固螺母；4、抽油机曲柄。

具体实施方式

本实用新型提供了一种曲柄销子松动预警装置，该曲柄销子松动预警装置结构紧凑合理，实时监测效率更高，可为避免曲柄销子螺母松动引发的问题提供有效的预防干预措施，为抽油机安全平稳运行提供了保障。

实施例一

本实用新型提供了一种曲柄销子松动预警装置，如图1所示，具体的，该曲柄销子松动预警装置包括有：发射器、接收器以及报警电路三部分结构单元。其中，发射器由底座、发射器探头以及发射信号传输线构成；其中，发射器探头通过底座固定安装在抽油机曲柄上，发射信号传输线用于传输提供报警所需的探测信号。而作为本实用新型一种较为优选的实施方式，发射器的底座与抽油机曲柄通过点焊或铆固或粘接的方式固定接连。而接收器与发射器相配合设置，具体由接收器探头以及接收信号传输线构成；其中，接收器探头固定连接在曲柄销子紧固螺母上，接收信号传输线用于将接收器探头收集到的经发射器探头发射的（报警）探测信号传输出去。

而报警电路如图2所示，具体包括有一干簧管kr、可调电阻rp、第一比较器u1、第二比较器u2、igbt开关单元以及报警器；其中，干簧管kr的第一端与接收信号传输线的信号输出端（ui端）相连接，干簧管kr的第二端与可调电阻rp的第一端相连接，可调电阻rp的第二端接地；第一比较器u1的正极输入端与基准电压v1相连接，第一比较器u1的负极输入端与可调电阻rp的调节端相连接相连接；第二比较器u2的正极输入端与第一比较器u1的输出端相连接，第二比较器u2的负极输入端与可调电阻rp的调节端相连接；igbt开关单元的栅极端与第二比较器u2的输出端相连接，igbt开关单元的源极端与报警器供电电源相连接，igbt开关单元的漏极端与报警器相连接。

进一步结合附图对报警电路其工作过程进行一下描述。在曲柄以及曲柄销子工作正常的情况下（即曲柄销子未松动），干簧管kr导通；进而接收器探头所接收到的发射器探头所发射的探测信号经接收信号传输线的信号输出端、可调电阻rp的调节端而加载至第一比较器u1的负极输入端处；此时，调整预先选择合适的基准电压v1，使得第一比较器u1的输出端输出一趋0信号；而后，第二比较器u2的正极输入端接收第一比较器u1的输出端输出的趋0信号，第二比较器u2的负极输入端与可调电阻rp的调节端接连（即第二比较器u2的负极输入端同样加载有接收信号传输线信号输出端的探测信号）；此时，第二比较器u2的输出端输出一负值信号（第二比较器u2的负极输入端的加载电压远大于第二比较器u2的正极输入端的加载电压），进而igbt开关单元关闭，报警器不工作。而当在曲柄以及曲柄销子工作异常的情况下（即曲柄销子松动），干簧管kr不导通；此时，第一比较器u1的正极输入端加载基准电压v1，第一比较器u1的负极输入端无加载信号，使得第一比较器u1的输出端输出一正值信号；而后，第二比较器u2的正极输入端接收第一比较器u1的输出端输出的正值信号，第二比较器u2的负极输入端无加载信号，使得第二比较器u2的输出端输出一正值信号；此时，igbt开关单元打开，报警器开始工作（报警器工作电压v2加载至报警器处）。

此外，作为本实用新型一种较为优选的实施方式，如图2所示，第二比较器u2的正极输入端与第一比较器u1的输出端之间还设置有限流电阻r0；该限流电阻r0用于限流第一比较器u1的输出端输出的电压信号，防止其过载并影响第二比较器u2。以及，如图2所示，第一比较器u1的正极输入端与基准电压v1还设置有点动复位开关sb。通过点动复位开关sb可断开第一比较器u1的正极输入端加载的基准电压v1，从而确保断开igbt开关单元，实现报警器复位。

实施例二

实施例二包含有实施例一记载的全部技术特征，即：本实用新型提供了一种曲柄销子松动预警装置，如图1所示，具体的，该曲柄销子松动预警装置包括有：发射器、接收器以及报警电路三部分结构单元。其中，发射器由底座、发射器探头以及发射信号传输线构成；其中，发射器探头通过底座固定安装在抽油机曲柄上，发射信号传输线用于传输提供报警所需的探测信号。而作为本实用新型一种较为优选的实施方式，发射器的底座与抽油机曲柄通过点焊或铆固或粘接的方式固定接连。而接收器与发射器相配合设置，具体由接收器探头以及接收信号传输线构成；其中，接收器探头固定连接在曲柄销子紧固螺母上，接收信号传输线用于将接收器探头收集到的经发射器探头发射的（报警）探测信号传输出去。

而报警电路如图2所示，具体包括有一干簧管kr、可调电阻rp、第一比较器u1、第二比较器u2、igbt开关单元以及报警器；其中，干簧管kr的第一端与接收信号传输线的信号输出端相连接，干簧管kr的第二端与可调电阻rp的第一端相连接，可调电阻rp的第二端接地；第一比较器u1的正极输入端与基准电压v1相连接，第一比较器u1的负极输入端与可调电阻rp的调节端相连接相连接；第二比较器u2的正极输入端与第一比较器u1的输出端相连接，第二比较器u2的负极输入端与可调电阻rp的调节端相连接；igbt开关单元的栅极端与第二比较器u2的输出端相连接，igbt开关单元的源极端与报警器供电电源相连接，igbt开关单元的漏极端与报警器相连接。

进一步结合附图对报警电路其工作过程进行一下描述。在曲柄以及曲柄销子工作正常的情况下（即曲柄销子未松动），干簧管kr导通；进而接收器探头所接收到的发射器探头所发射的探测信号经接收信号传输线的信号输出端、可调电阻rp的调节端而加载至第一比较器u1的负极输入端处；此时，调整预先选择合适的基准电压v1，使得第一比较器u1的输出端输出一趋0信号；而后，第二比较器u2的正极输入端接收第一比较器u1的输出端输出的趋0信号，第二比较器u2的负极输入端与可调电阻rp的调节端接连（即第二比较器u2的负极输入端同样加载有接收信号传输线信号输出端的探测信号）；此时，第二比较器u2的输出端输出一负值信号（第二比较器u2的负极输入端的加载电压远大于第二比较器u2的正极输入端的加载电压），进而igbt开关单元关闭，报警器不工作。而当在曲柄以及曲柄销子工作异常的情况下（即曲柄销子松动），干簧管kr不导通；此时，第一比较器u1的正极输入端加载基准电压v1，第一比较器u1的负极输入端无加载信号，使得第一比较器u1的输出端输出一正值信号；而后，第二比较器u2的正极输入端接收第一比较器u1的输出端输出的正值信号，第二比较器u2的负极输入端无加载信号，使得第二比较器u2的输出端输出一正值信号；此时，igbt开关单元打开，报警器开始工作。

此外，作为本实用新型一种较为优选的实施方式，如图2所示，第二比较器u2的正极输入端与第一比较器u1的输出端之间还设置有限流电阻r0；该限流电阻r0用于限流第一比较器u1的输出端输出的电压信号，防止其过载并影响第二比较器u2。以及，如图2所示，第一比较器u1的正极输入端与基准电压v1还设置有点动复位开关sb。通过点动复位开关sb可断开第一比较器u1的正极输入端加载的基准电压v1，从而确保断开igbt开关单元，实现报警器复位。

进一步，实施例二还记载有第一磁极、第二磁极。其中，第一磁极安装在发射器底座位置处；而第二磁极安装在曲柄销子紧固螺母位置处。值得注意的是，通过配置的第一磁极、第二磁极，可起到调整干簧管附近磁场分布，进而调节干簧管开关灵敏度的作用。

实施例三

实施例三包含有实施例一记载的全部技术特征，即：本实用新型提供了一种曲柄销子松动预警装置，如图1所示，具体的，该曲柄销子松动预警装置包括有：发射器、接收器以及报警电路三部分结构单元。其中，发射器由底座、发射器探头以及发射信号传输线构成；其中，发射器探头通过底座固定安装在抽油机曲柄上，发射信号传输线用于传输提供报警所需的探测信号。而作为本实用新型一种较为优选的实施方式，发射器的底座与抽油机曲柄通过点焊或铆固或粘接的方式固定接连。而接收器与发射器相配合设置，具体由接收器探头以及接收信号传输线构成；其中，接收器探头固定连接在曲柄销子紧固螺母上，接收信号传输线用于将接收器探头收集到的经发射器探头发射的（报警）探测信号传输出去。

而报警电路如图2所示，具体包括有一干簧管kr、可调电阻rp、第一比较器u1、第二比较器u2、igbt开关单元以及报警器；其中，干簧管kr的第一端与接收信号传输线的信号输出端相连接，干簧管kr的第二端与可调电阻rp的第一端相连接，可调电阻rp的第二端接地；第一比较器u1的正极输入端与基准电压v1相连接，第一比较器u1的负极输入端与可调电阻rp的调节端相连接相连接；第二比较器u2的正极输入端与第一比较器u1的输出端相连接，第二比较器u2的负极输入端与可调电阻rp的调节端相连接；igbt开关单元的栅极端与第二比较器u2的输出端相连接，igbt开关单元的源极端与报警器供电电源相连接，igbt开关单元的漏极端与报警器相连接。

进一步结合附图对报警电路其工作过程进行一下描述。在曲柄以及曲柄销子工作正常的情况下（即曲柄销子未松动），干簧管kr导通；进而接收器探头所接收到的发射器探头所发射的探测信号经接收信号传输线的信号输出端、可调电阻rp的调节端而加载至第一比较器u1的负极输入端处；此时，调整预先选择合适的基准电压v1，使得第一比较器u1的输出端输出一趋0信号；而后，第二比较器u2的正极输入端接收第一比较器u1的输出端输出的趋0信号，第二比较器u2的负极输入端与可调电阻rp的调节端接连（即第二比较器u2的负极输入端同样加载有接收信号传输线信号输出端的探测信号）；此时，第二比较器u2的输出端输出一负值信号（第二比较器u2的负极输入端的加载电压远大于第二比较器u2的正极输入端的加载电压），进而igbt开关单元关闭，报警器不工作。而当在曲柄以及曲柄销子工作异常的情况下（即曲柄销子松动），干簧管kr不导通；此时，第一比较器u1的正极输入端加载基准电压v1，第一比较器u1的负极输入端无加载信号，使得第一比较器u1的输出端输出一正值信号；而后，第二比较器u2的正极输入端接收第一比较器u1的输出端输出的正值信号，第二比较器u2的负极输入端无加载信号，使得第二比较器u2的输出端输出一正值信号；此时，igbt开关单元打开，报警器开始工作。

此外，作为本实用新型一种较为优选的实施方式，如图2所示，第二比较器u2的正极输入端与第一比较器u1的输出端之间还设置有限流电阻r0；该限流电阻r0用于限流第一比较器u1的输出端输出的电压信号，防止其过载并影响第二比较器u2。以及，如图2所示，第一比较器u1的正极输入端与基准电压v1还设置有点动复位开关sb。通过点动复位开关sb可断开第一比较器u1的正极输入端加载的基准电压v1，从而确保断开igbt开关单元，实现报警器复位。

进一步的，实施例三还记载有如下优选实施方式，具体的，发射器的底座与抽油机曲柄通过点焊或铆固或粘接的方式固定接连；发射器探头与接收器探头通过无线电波、红外线或激光射线中的任意一种方式实现非接触数据传输；发射器探头的长度设定在2cm－15cm之间，发射器的工作功率设定在6－8mw之间；干簧管选取塑封干簧管；接收器与发射器使用的载波频率为315mhz、发射功率小于10mw、覆盖范围小于100m。

本实用新型提供了一种曲柄销子松动预警装置，该曲柄销子松动预警装置结构中包括有发射器、接收器、报警电路、第一磁极、第二磁极等结构单元。具有上述结构特征的曲柄销子松动预警装置，其在抽油机曲柄上设置有发射器探头，在曲柄销子紧固螺母上设置有接收器探头，发射器探头与接收器探头之间实现非接触式数据传输；在抽油机曲柄发射器底座位置处安装第一磁极，在曲柄销子紧固螺母安装第二磁极，并借由报警电路中干簧管对抽油机曲柄与曲柄销子紧固螺母之间（因错位位移）磁场变化的响应，完成触发报警过程。

本实用新型所述曲柄销子松动预警装置至少具有如下优选效果：

1、报警电路稳定性高，且具有较高的灵敏度以及较强的抗干扰能力；

2、接收器与发射器的工作频段、工作功率等均适用于油田现场工作环境，可直接运作而无需再进行审批；

3、接收器与发射器采用非接触式数据传输，传输距离远并可适应井场多变复杂的天气以及工作环境的影响。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。