【正文】 分析；動(dòng)力分析與平衡計(jì)算：受力分析；強(qiáng)度計(jì)算；節(jié)能效果和節(jié)能機(jī)理研究；節(jié)能改造；造成擺錘式復(fù)合平衡抽油機(jī)；CAD 系統(tǒng)等內(nèi)容。 dynamic analysis and balance calculation: stress analysis。 resulting pound pendulum balanced pumping unit 。 大力發(fā)展和推廣應(yīng)用各種節(jié)能型抽油機(jī) ............................................4167。 常規(guī)型抽油機(jī) ......................................................................................20167。 游梁抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 .....................................................................33167。 游梁式抽油機(jī) CAD 系統(tǒng)組成 ........................................................................40167。 抽油機(jī)節(jié)能的評(píng)價(jià)指標(biāo) ................................................................................46167。雖然，我國每年所開采的石油量和石油的進(jìn)一步加工產(chǎn)品量增加，但是，我們國家每年所需的能源不斷的增加。因此，有桿抽油技術(shù)在我國石油開采中占有重要地位。隨著油田日的不斷開發(fā)，地層量逐漸消耗，一些油井逐漸喪失了自噴能力。氣舉法的特點(diǎn)是利用壓縮氣體的能量，把原油舉升到地而。如下圖 11 所示抽油機(jī)開采方式。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，有桿抽油設(shè)備也不斷完善。目前，我國各主要油用已經(jīng)基本進(jìn)入油田開發(fā)的中、后期階段，要求抽油設(shè)備滿足深井抽油、增大排液量等采油工藝要求，滿足大負(fù)荷、長沖程、大扭矩要求，進(jìn)一步提高設(shè)備的適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和先進(jìn)性。 隨著井深和產(chǎn)量的不斷增加，同時(shí)隨著油井丌采復(fù)雜條件的經(jīng)常出現(xiàn)(如高粘、多蠟、多砂、多氣、水淹和強(qiáng)腐蝕性等條件)，游梁式抽油機(jī)一一抽油泵裝置的缺點(diǎn)日益凸顯，主要是抽油機(jī)的重量增大：在生產(chǎn)中抽油桿的事故增多而抽油泵的排量降低。長沖程、低沖次的無游梁式抽油機(jī)的研制取得了一些進(jìn)展，如由勝利油田設(shè)計(jì)并與有關(guān)專家協(xié)作生產(chǎn)的鏈條式長沖程抽油機(jī)，已有近千臺(tái)在各油田投入使用，在低沖次抽油和抽油機(jī)方面已初見成效。1981 年全國共生產(chǎn) 226臺(tái)有桿抽油設(shè)備。1987 年生產(chǎn) 5226 臺(tái)。1990 年生產(chǎn)數(shù)量是 1981 年的 倍，說明我同有桿抽油設(shè)備制造能力有了大幅度提高，生產(chǎn)數(shù)量大幅度地增長。1988 年生產(chǎn) 4189 臺(tái)，占 ％。 我國抽油機(jī)的發(fā)展方向根據(jù)我國油田開發(fā)與使用抽油機(jī)的需要，今后我國非常規(guī)有桿抽油機(jī)技術(shù)發(fā)展方向應(yīng)為：優(yōu)化各種類型抽油機(jī)的主要性能參數(shù)，從節(jié)省能耗，節(jié)約鋼材等方面著手，提高抽油機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。實(shí)測結(jié)果表明，我國在用的抽油系統(tǒng)的總效率只有 16％～23％，有的甚至還低。167。其缺點(diǎn)是平衡缸加工制造費(fèi)用增加，又附加了一套補(bǔ)氣裝置，使生產(chǎn)成本增高，平衡氣缸系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)中易出故障，中修期短，修理費(fèi)用高，對(duì)操作和維修工人要求較高。為了減輕抽油機(jī)的重量，增加沖程長度，擴(kuò)大有桿抽油設(shè)備的使用范圍以及為了改善抽油機(jī)裝置的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，迫切需要長沖程無游梁抽油機(jī)。于其四卡 T 機(jī)構(gòu)具有急回特性，而且以滌綸 V 型聯(lián)組膠帶傳動(dòng)代替齒輪減速箱，故抽油機(jī)沖程長度和偏置角均可進(jìn)行調(diào)節(jié)，采用帶有飛輪效應(yīng)的單連桿結(jié)構(gòu)。其工作原理如下：電動(dòng)機(jī)通過皮帶傳動(dòng)、減速箱、減速后，驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn)。在往返架上端有上鋼絲繩通過滑輪連接掛光桿的懸繩器。與同規(guī)格常規(guī)抽油機(jī)相比，重量減輕 60％，減少電耗 30％，提高抽油效率達(dá) 10％，占地面積減少 50％，負(fù)荷能力提高lO％，安裝、運(yùn)輸方便，適用于叢式井抽油。 高效能叢式井抽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于充分利用兩口井相近的特點(diǎn)，用一臺(tái)抽油機(jī)可使兩口井同時(shí)抽油，兩口井負(fù)荷相互平衡，抽油更節(jié)能、更有效。 角，amp。其中利用異相游梁平衡技術(shù)，設(shè)計(jì)出 。 性能測試及應(yīng)用改進(jìn)后的第 1 臺(tái) 16 型抽油機(jī)樣機(jī)于 1999 年 1 月試制成功.為了檢測 是否符合相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求，1999 年 4 月在對(duì)該樣機(jī)進(jìn)行了嚴(yán)格的整機(jī)性能測試。具體測試時(shí)分以下 3 種工況進(jìn)行。表 2 整機(jī)性能測試結(jié)果測試項(xiàng)目 標(biāo)準(zhǔn)值 工況 1 實(shí)測值工況 2 實(shí)測值 工況 3 實(shí)測值支架頂部縱向振幅/mm或=7 支架頂部橫向振幅/mm或=6 減速器軸承溫度/C 或=70 減速器軸承溫升/C 或=40 減速器油池溫度/C 或=70 減速器油池溫升/C 或=15 整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪音/dB 或=87 驢頭懸點(diǎn)投影/mm 或=amp。其它指標(biāo)如整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性、驢頭的穩(wěn)定性、各部件的可靠性、各部件的密封性、剎車機(jī)構(gòu)的可靠性等均符合 SY/T504493《 游梁式抽油機(jī)》和SY/T521297《游梁式抽油機(jī)質(zhì)量分等》標(biāo)準(zhǔn)的要求。隨著勘探開發(fā)的深入，抽油井井深不斷加深，迫切需要承載能力更大的抽油機(jī)，以適應(yīng)油田中后期采油的需要。但體積大，質(zhì)量大以及能耗高是其固有的缺點(diǎn)。：7 度；整機(jī)質(zhì)量：38 000kg。游梁平衡比曲柄平衡具有平衡效果好，桿件受力小，減速器凈扭矩小的優(yōu)點(diǎn)。曲柄偏置角amp。異相曲柄平衡技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，具有一定的節(jié)能效果是其優(yōu)點(diǎn)之一。底座采用。采用外抱式剎車。同規(guī)格常規(guī)機(jī)配備,75kW 及以上電動(dòng)機(jī)。本機(jī)配備 減速器，比常規(guī)機(jī)下降1~2 個(gè)等級(jí)。機(jī)械應(yīng)用；1999 年 4 月，兩臺(tái)樣機(jī)經(jīng)檢驗(yàn)合格后在油田投入使用。較適合于“小泵深抽” ，也可用于“大泵強(qiáng)采” ，是深井油田中后期開發(fā)較為理想的地面采油設(shè)備表 3 兩種抽油機(jī)采油數(shù)據(jù)對(duì)比情況機(jī) 型 沖 程/m 沖 次/min1 6 4泵 徑/mm 44 44泵 深/m 2186 2502泵 效/% 套 壓/MPa 回 壓/MPa 含 水/% 油氣比/ 576 561日產(chǎn)液量/t 日耗電/ 397 363噸液單耗/ 第四章 游梁抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)分析167。167。這種抽油機(jī)的曲柄均為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，因此曲柄平衡重總是滯后一個(gè)相位角，如圖 42 所示。下沖程時(shí)曲柄轉(zhuǎn)過的角度減少12176。由于平衡相位角改善了平衡效果，從而使減速器的最大扭矩峰值降低，扭矩變化較均勻，電動(dòng)機(jī)所需功率減小，在一定條件下有節(jié)能效果。2)動(dòng) 載 荷 ： 由 于 抽 油 桿 柱 和 油 管 內(nèi) 的 液 體 作 不 等 速 運(yùn) 動(dòng) ， 而 是 以 一 定 的加 速 度 運(yùn) 動(dòng) ， 這 樣 就 彤 成 了 動(dòng) 載 荷 。 上 述 的 各 種 載 荷 在 懸 點(diǎn) 上 下 往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng) 的 過 程 中 ， 不 斷 的 作 周 期 性 變化 。 3—泵筒有桿泵的具體運(yùn)行過程：。驢頭在最低位置的時(shí)候，標(biāo)志著下沖程的止點(diǎn)。這種幾種結(jié)構(gòu)局限了連接桿的長度?；钊喜康暮蛢?nèi)部的液體從套管中被提升出去，同時(shí)外部液體補(bǔ)充進(jìn)來。 懸點(diǎn)動(dòng)載荷。 抽油桿的截面積，m 2。 每米抽油桿自重，kN/m。用 代表抽油桿柱在液體中的自重，則它可以用下式計(jì)算:rW=( )*39。下沖程時(shí)，柱塞上的游動(dòng)閥是打開的，柱塞上下連通。這一壓力差在柱塞上產(chǎn)生液柱載荷（單位 kN）：fW = *g*( h)* = *g* * ff?pLpAf?0Hp式中， 作用于柱塞的液柱載荷。h泵的沉沒深度,m。忽略抽油桿的彈性，將其視為一集中質(zhì)量，則抽油桿柱動(dòng)載荷就等于抽油桿質(zhì)量與加速度的乘積。2s 曲柄角速度。 抽油桿的密度，kg/m 3。?忽略液體的可壓縮性。/ffdWag?其中， ， 泵的柱塞面積， ； 抽油桿的截面積，m 2。39。其大小和懸點(diǎn)載荷、沖程長度、抽油機(jī)四桿機(jī)構(gòu)桿長比值以及抽油機(jī)的平衡狀況有關(guān)。 為便于計(jì)算，現(xiàn)將下列符號(hào)設(shè)定為:—擺動(dòng)部件自重(游梁、驢頭、橫梁等)，kN。bJ—作用于驢頭懸點(diǎn)的載荷，kN。b?2S?—曲柄處于水平位置時(shí)平衡重與曲柄自重對(duì)減速器輸出軸中心的力矩，MkN m。 0QlBA?在抽油機(jī)中規(guī)定:當(dāng)擺動(dòng)部件重心位于游梁后臂上時(shí)， B 為正值。該力向上，B 為負(fù)值。/wnTBvwTF???式中， —純光桿載荷扭矩，kN—扭矩因數(shù)，m。 sinmbbJTWBTFMA????????????????式中:m 為指數(shù)。對(duì)于復(fù)合平衡抽油機(jī)，可將游梁平衡重的效應(yīng)納入結(jié)構(gòu)不平衡重之中。M利用公式計(jì)算 時(shí)，需要知道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 的數(shù)據(jù)。 = 與 =1 相比較，b?bb最大扭矩增加了 21%。對(duì)于純游梁平衡的游梁式抽油機(jī)，由于在扭矩計(jì)算的一般公式中沒有曲柄平衡扭矩 這一項(xiàng)，在扭矩曲線上只有一條凈扭矩曲線。 瞬時(shí)扭矩值。)mmbTWBTFd???????2. 最大扭矩 ax曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)一周中凈扭矩的最大值稱為最大扭矩 。 是一個(gè)很重要的扭矩特性參數(shù)。在許多情況下， 往往小于零。nT??負(fù)扭矩的存在意味著能量傳遞發(fā)生倒流，即能量不是由電動(dòng)機(jī)向曲柄軸傳輸，而是由曲柄軸向電動(dòng)機(jī)傳輸，使電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)。影響 Tmax 的各種因素如平衡扭矩、抽油機(jī)機(jī)構(gòu)幾何關(guān)系以及油井工況等都同樣影響 。油井工況、抽汲參數(shù)、抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)的幾何關(guān)系以及平衡程度等都會(huì)影響 的大小。抽油裝置的電動(dòng)機(jī)選擇，一方面關(guān)系到電能的利用效率；另一方面將關(guān)系到能否充分發(fā)揮抽油設(shè)備和油層生產(chǎn)能力的問題。它的構(gòu)造簡單、堅(jiān)固、易于維修。167。 游梁抽油機(jī)平衡計(jì)算（1）抽油機(jī)平衡原理 1 不平衡原因 上下沖程中懸點(diǎn)載荷不同，造成電動(dòng)機(jī)在上、下沖程中所做的功不相等mniPnPM??954954???954P??954MnP? ???? 2)(2112202????? ni iic MdMMmaxkMe? 2 不平衡造成的后果 （1）上沖程中電動(dòng)機(jī)承受著極大的負(fù)荷，下沖程中抽油機(jī)帶著電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，造成功率的浪費(fèi)，降低電動(dòng)機(jī)的效率和壽命； （2）由于負(fù)荷極不均勻，會(huì)使抽油機(jī)發(fā)生激烈振動(dòng)，而影響抽油裝置的壽命。（4.）平衡系統(tǒng)達(dá)到平衡所需要的平衡功當(dāng)只考慮靜載荷做功時(shí)，懸點(diǎn)在上沖程中做的功為：下沖程做的功為：muAw??Wu?dwmdA??umd 2duwA??sWALru)(????srd?則由前式得理論上需要的平衡功為抽油機(jī)機(jī)械平衡計(jì)算1 游梁式抽油機(jī)的機(jī)械平衡方式 （1） 機(jī)械平衡 游梁平衡：游梁尾部加平衡重 曲柄平衡(旋轉(zhuǎn)平衡) ：平衡塊加在曲柄上 復(fù)合平衡(混合平衡)：游梁尾部和曲柄上都有平衡重 （2）氣動(dòng)平衡 氣包內(nèi)的氣體壓縮與膨脹；多用于大型抽油機(jī)；節(jié)約鋼材；改善抽油機(jī)受力狀況；加工質(zhì)量要求高(如氣包的密封性等)。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中工作量大勞動(dòng)強(qiáng)度高，而且重復(fù)性工作較多，因此開發(fā)游梁式抽油機(jī) CAD, 系統(tǒng)是非常必要的。167。在機(jī)型選擇完成后進(jìn)入下一個(gè)子模塊。3 零部件設(shè)計(jì)游梁、連桿等是抽油機(jī)的重要承載結(jié)構(gòu)件，同時(shí)也是抽油機(jī)耗材較多的主要構(gòu)件。美國抽油機(jī)的游梁本體一般采用寬翼工字鋼。對(duì)焊接型截面游梁應(yīng)采用連續(xù)變量優(yōu)化算法，對(duì)型鋼截面游梁，由于使用的是工字鋼或槽鋼，故應(yīng)采用離散變量優(yōu)化算法(2) 連桿設(shè)計(jì)以連桿重量最輕為目標(biāo)，建立抽油機(jī)連桿的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。配合的松脫可通過提高裝配質(zhì)量、合理擰緊螺母等措施解決，而疲勞破壞則必須進(jìn)行強(qiáng)度校核，保證曲柄銷本身有足夠的強(qiáng)度，特別是疲勞強(qiáng)度。整個(gè)支架由大腿、橫桿和斜桿組成。167。 （2)游粱式抽油機(jī)四桿機(jī)構(gòu)受力分析該分析模塊根據(jù)抽油機(jī)四桿機(jī)構(gòu)的幾何關(guān)系和驢頭懸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，求解出連桿力、游梁支點(diǎn)軸承的作用力（即對(duì)支架的作用力）等力學(xué)數(shù)據(jù)，存放于相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件中，用于連桿、支架等零部件的強(qiáng)度計(jì)算。167。游梁優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果如下：您的游梁截面是箱型。在今后相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)仍是油田的首選采油設(shè)備。1991 年雙驢頭節(jié)能型抽油機(jī)的問世，開創(chuàng)了游梁式抽油機(jī)（簡稱游梁機(jī)）節(jié)能應(yīng)用研究工作的新局面，不斷涌現(xiàn)出各種各樣的新型節(jié)能抽油機(jī)。 抽油機(jī)節(jié)能的評(píng)價(jià)指標(biāo)抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷狀況是影響抽油機(jī)能耗的主要因素。游梁機(jī)的凈扭矩曲線周期性變化規(guī)律，就是異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化規(guī)律；電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，總的熱損失是電流和功率波動(dòng)量的函數(shù)，而這種波動(dòng)量又與抽油機(jī)扭矩的變化成正比。167。對(duì)于抽油機(jī)的電動(dòng)機(jī)，節(jié)能的關(guān)鍵是提高其負(fù)荷率。比如原來 27kw, 的電動(dòng)機(jī)，現(xiàn)將其定子繞組設(shè)計(jì)成一個(gè)為 22kw,，一