(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202220950682.2 (22)申请日 2022.04.24 (73)专利权人 山东微纳电子科技有限公司 地址 257000 山东省东营市东营区黄河路 北、 规划五路西科技企业加速器E型2 号 (72)发明人 王同　燕强强　周露露　徐之茵　 崔莹　 (51)Int.Cl. E21B 47/009(2012.01) H02J 7/35(2006.01) (54)实用新型名称 一种抽油机运行状态及关键部位故障监测 装置 (57)摘要 本实用新型公开了一种抽油机运行状态及 关键部位故障监测装置， 其技术方案要点是： 包 括横梁测量模块安装点和右曲柄测量模块安装 点， 所述横梁测量模块安装点下方的左侧安装有 左曲柄测量模块安装点， 左曲柄测量模块安装点 的右侧安装有右曲柄测量模块安装点， 所述装置 通过机械感应机构和MEMS微机电测量芯片采集 横梁、 连杆、 曲柄销、 轴承等抽油机主要传动部件 的姿态、 振动参数， 通过嵌入式处理器芯片进行 运动学分析和振动分析。 该装置的监测装置使用 太阳能板自供电， 避免了外部接线， 安装 方便、 快 捷； 实时在线监测， 能够实时监测游梁式抽油机 关键部件的运行状态， 及时发现游梁式抽油机的 故障， 为预防性维护提供 数据支撑 。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 217206418 U 2022.08.16 CN 217206418 U 1.一种抽油机运行状态及关键部位故障监测装置， 包括横梁测量模块安装点 （1） 和右 曲柄测量模块安装点 （3） ， 其特征在于： 所述横梁测量模块安装点 （1） 下方的左侧安装有左 曲柄测量模块安装点 （2） ， 左曲柄测量模块安装点 （2） 的右侧安装有右曲柄测量模块安装点 （3） ， 所述装置通过机械感应机构和MEMS微机电测量芯片采集横梁、 连杆、 曲柄销、 轴承的姿 态、 振动参数， 通过嵌入式处 理器芯片进行运动学分析和振动分析。 2.根据权利要求1所述的一种抽油机运行状态及 关键部位故障监测装置， 其特征在于： 所述横梁测量模块由太阳能电池板、 后备电池， 电源电路、 微控制器、 横梁振动拾取机构、 信 号处理电路， MEMS角速度计和无线通信电路组成； 左曲柄测量模块和右曲柄测量模块结构 和电路相同， 由曲柄销振动拾取机构、 接 近传感器和信号处 理电路组成。 3.根据权利要求2所述的一种抽油机运行状态及 关键部位故障监测装置， 其特征在于： 所述横梁测量模块安装于游梁式抽油机横梁上侧靠近尾轴承处； 左曲柄测量模块和右曲柄 测量模块分别安装于游梁式抽油机曲柄销与连杆连接螺母处； 横梁测量模块通过线缆分别 与左曲柄测量模块、 右曲柄测量模块相连。 4.根据权利要求3所述的一种抽油机运行状态及 关键部位故障监测装置， 其特征在于： 所述横梁振动拾取机构适于采集横梁、 尾轴承及游梁部位的振动信号， 将机械信号转换为 电信号； 所述信号处理电路时适于振动信号的电荷 ‑电压转换、 放大、 滤波和模数转换； 所述 MEMS角速度计适于采集横梁姿态参数， 将横梁角度、 角速度信号转换为电信号； 所述后备电 池适于于整个装置的供电； 所述电源管理电路适于太阳能电池板对后备电池的充电电流调 理， 电池保护和电池电量监测； 所述无线通信电路适于数据远传， 左、 右曲柄测量模块适于 采集曲柄销部位振动和脱出间隙参数。 5.根据权利要求4所述的一种抽油机运行状态及 关键部位故障监测装置， 其特征在于： 所述左曲柄测量模块和右曲柄测量模块的曲柄销振动拾取机构适于采集左、 右曲柄销轴 承、 连杆及曲柄的振动信号， 将机械信号转换为电信号； 所述接近传感器适于测量曲柄销脱 出间隙； 所述左、 右曲柄测 量模块中信号处理电路组成和功能如横梁测 量模块中信号处理 电路。 6.根据权利要求1所述的一种抽油机运行状态及 关键部位故障监测装置， 其特征在于： 所述横梁测量模块安装点 （1） 包括太阳能板 （101） 、 上端盖 （102） 、 下壳 （103） 、 曲柄测量模块 接口 （104） 、 永磁铁 （105） 和天线 （106） ； 所述太阳能板 （101） 的下方安装有上端盖 （102） ， 所 述上端盖 （102） 的下方设置有下壳 （103） ， 所述下壳 （103） 的前端设置有曲柄测量模块接口 （104） ， 所述下壳 （10 3） 的右侧设置有天线 （10 6） ， 下壳 （10 3） 的下方安装有 永磁铁 （10 5） 。 7.根据权利要求1所述的一种抽油机运行状态及 关键部位故障监测装置， 其特征在于： 所述左曲柄测量模块安装点 （2） 包括出线孔 （201） 、 外壳 （202） 和安装底盘 （203） ； 所述外壳 （202） 的上 方安装有出线孔 （201） ， 外壳 （202） 的底部设置有安装底盘 （20 3） 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 217206418 U 2一种抽油机 运行状态 及关键部位故障监测装 置 技术领域 [0001]本实用新型涉及抽油机技术领域， 具体涉及一种抽油机运行状态及关键部位故障 监测装置 。 背景技术 [0002]游梁式抽油机作为油田的抽油设备， 包括动力机构、 支架、 曲柄、 连杆、 横梁、 游梁、 驴头和抽油杆等。 抽油机在运行过程中， 由于自身磨损、 维护保养缺失、 运行环境恶劣等因 素导致基础倾 斜、 设备运动部分位置偏离、 曲柄销松旷、 轴承磨损等故障。 [0003]目前针对此类故障， 采用人工巡检和定期保养 的解决方式。 人工巡检方式依据工 人经验判断， 无法及时发现故障， 不能对游梁式抽油机运行状态参数进 行量化， 故障劣化后 期导致抽油机侧翻等 严重事故； 定期保养容 易导致维修不足或过度维修的情况。 实用新型内容 [0004]本实用新型针对现有技术中存在的技术问题， 提供一种抽油机运行状态及关键部 位故障监测装置来 解决上述背景技 术中提到的问题。 [0005]本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下： 一种抽油机运行状态及关键部位 故障监测装置， 包括横梁测 量模块安装点和右曲柄测 量模块安装点， 所述横梁测量模块安 装点下方的左侧安装有左曲柄测量模块安装点， 左曲柄测量模块安装点的右侧安装有右曲 柄测量模块安装点， 所述装置通过机械感应机构和MEMS微机电测量芯片采集横梁、 连杆、 曲 柄销、 轴承等抽油机主要传动部件的姿态、 振动参数， 通过嵌入式处理器芯片进 行运动学分 析和振动分析。 [0006]通过采用上述技术方案， 实现游梁式抽油机运行状态的监控， 准确采集抽油 机关 键部件的状态参数； 通过装置的数据处理运算功能， 计算出游梁式抽油机冲刺、 基础倾斜 度、 皮带打滑率、 曲柄剪刀差等关键的运行状态参数； 测量曲柄销、 轴承等关键部位振动信 号， 通过振动时频域分析， 表征劣化趋势； 根据运行状态参数和振动分析实现抽油机故障告 警功能； 装置拆装简单， 可在野外露天环境下长期运行。 [0007]进一步， 所述横梁测量模块由太阳能电池板、 后备电池， 电源电路、 微控制器、 横梁 振动拾取机构、 信号处理电路， MEMS角速度计和无线通信电路组成； 左曲柄测量模块和右曲 柄测量模块结构和电路相同， 由曲柄销振动拾取机构、 接近传感器和信号处理电路组成， 所 述横梁测 量模块安装于游梁式抽油机横梁上侧靠近尾轴承处； 左、 有曲柄测 量模块分别安 装于游梁式抽油机曲柄销与连杆连接螺母处； 横梁测量模块通过线缆分别与左曲柄测量模 块、 右曲柄测量模块相连。 [0008]通过采用上述 技术方案， 实现左右曲柄测量模块的供电和数据通信。 [0009]进一步， 所述所述横梁振动拾取机构适于采集横梁、 尾轴承及游梁部位的振动信 号， 将机械信号转换为电信号； 所述信号处理电路时适于振动信号的电荷 ‑电压转换、 放大、 滤波和模 数转换； 所述MEMS角速度计适于采集横梁姿态 参数， 将横梁角度、 角速度信号转换说　明　书 1/4 页 3 CN 217206418 U 3