【正文】 荷扭矩峰值同時產(chǎn)生 ， 達(dá)到最好的平衡效果 。 （ 2）使平衡扭矩 M平 變化規(guī)律接近于負(fù)荷扭矩 MP的變化規(guī)律 ? 具體方法有： ? 1） 改變平衡扭矩的相位角 。 ? 2)優(yōu)化運動轉(zhuǎn)化機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和各桿件幾何尺寸，使懸點上沖程前半段（懸點靜載荷最大時）的加速度減小，從而減小該時刻的慣性載荷，達(dá)到平穩(wěn)載荷的目的。P懸 的變化規(guī)律盡量接近正弦變化規(guī)律 。 使抽油機曲柄凈扭矩的變化平穩(wěn)的技術(shù)途徑分析 ? 由圖 7和公式 （ 20） 、 （ 21） 、 （ 22） 可以得出如下幾條技術(shù)途徑： ? （ 1） 使曲柄負(fù)荷扭矩 Mp曲線盡可能的接近曲柄平衡扭矩 M平 曲線的變化規(guī)律 ， 使凈扭矩 M=MpM平 在每個瞬時趨向均勻 。 ? b、 改善電機的扭矩負(fù)荷 ， 使之盡可能的平穩(wěn) ， 使電機處于高效區(qū)內(nèi)工作 。 這是最引起人們重視的關(guān)鍵節(jié)能技術(shù)環(huán)節(jié) 。 這方面主要由抽油機的設(shè)計 、 制造 、 安裝 、 調(diào)試 、 維護(hù) 、 保養(yǎng)等各個技術(shù)環(huán)節(jié)最優(yōu)化操作完成 ， 這里不作贅述 。 提高抽油機井系統(tǒng)效率的首要問題之一是提高地面部分的的效率 ηs， 也就是提高整個抽油機系統(tǒng)的效率 。 研究結(jié)果表明 ， 這種向電網(wǎng)反充電的工況不但使電能利用率降低 ，而且由于充電相位不可能與電網(wǎng)相位完全同步 ， 而使充電電能不可能完全轉(zhuǎn)變成為有用電能 。 ? d、 值得注意的是抽油機存在負(fù)扭矩 ， 一個周期中一般出現(xiàn)兩次 ， 如圖 7所示 。 也使電機效率降低 。 在這樣的負(fù)荷率下 ， 效率再高的電動機的實際效率 也 只 有 80％ 左右 。 脈動大的結(jié)果是載荷峰值大而平均載荷低 ，現(xiàn)場測試抽油機適配電動機的負(fù)荷率在20％ 左右 。m，平均功率 ，最大加速度 ／ s2。m，最大負(fù)扭矩 ?兩個最大扭矩峰值分別出現(xiàn)在上、下沖程靜變形結(jié)束后的一瞬間 實例 ? 例：某井抽油機機型為 CYJ10348B， P懸max=4 375 kg， P懸 min=l 483 kg， ? P懸均 =2 744kg，沖次 n=8，沖程 S=3m。 且脈動值很大 。 ? 曲柄的平衡扭矩曲線幾乎為一條標(biāo)準(zhǔn)的正弦曲線。 ? Mmax－ 最大曲柄平衡力矩 。 ? Jp－ 曲柄組件的轉(zhuǎn)動慣量 。這主要是由于抽油機的懸點負(fù)荷特點造成的。 ? 可見抽油機曲柄的負(fù)荷扭矩變化規(guī)律基本上為一條上沖程振幅大、下沖程振幅小的正弦波。 ? Jb－為游梁 、 橫梁 、 連桿組件的轉(zhuǎn)動慣量 。 是指當(dāng)摘開曲柄連桿銷后 ， 為使游梁處于水平 ， 需要在懸點上所施加的力 。 ??sinsinbarbbaJ ?bbaJ ?bLJLbJrKrJJLbLJbarTF2arccos2arccos2arccossinsin222222222?????????????? ? P懸 －懸點載荷 ， 其變化規(guī)律如圖示功圖所示 。 圖 5 靜力示功圖 圖 6 動力示功圖 游梁式抽油機曲柄扭矩的變化規(guī)律 ? （ 1） 作用在曲柄上的負(fù)荷扭矩 Mp ? Mp＝ （ P懸 － B＋ ）＝ TF（ P懸 － B＋ ）（ 20） ? 式中 TF－扭矩因數(shù) ， 為只與抽油機幾何尺寸和曲柄轉(zhuǎn)角 φ有關(guān)的正弦函數(shù) 。在一個抽油循環(huán)中，加速度接近余玄規(guī)律變化。如圖 3所示。 主要研究方向是： ? 1． 提高沖程 ， 降低沖次； ? 2． 節(jié)能抽油機； ? 3． 自動化和智能化控制 。促使抽油機生產(chǎn)企業(yè)為提高技術(shù)含量、開發(fā)新產(chǎn)品而增加投入。 新型抽油機出現(xiàn)較少 。 ? 國外 ， 以美國為代表的石油設(shè)備生產(chǎn)國 ， 抽油機生產(chǎn)制造研究逐步向幾個大公司靠攏 .。 抽油機研究現(xiàn)狀 ? 國內(nèi)外對抽油機的研究從未間斷 。新型抽油機發(fā)展現(xiàn)狀 及其評價 主講 李樹臻 第一節(jié) 概述 ? 抽油機 抽油桿 抽油泵 (簡稱三抽設(shè)備 )是機械采油的重要設(shè)備 .據(jù)統(tǒng)計 ,我國的機械采油設(shè)備采油井占總井?dāng)?shù)的 900/0,其中三抽設(shè)備占油井總數(shù)的 800/0 所采產(chǎn)量占總產(chǎn)量的 750/0。 ? 美國的機械采油設(shè)備采油井占總井?dāng)?shù)的950/0，其中三抽設(shè)備占油井總數(shù)的 850/0，所采產(chǎn)量占總產(chǎn)量的 700/0。 新的傳動原理 、 設(shè)計方案和新的機型不斷出現(xiàn) 。 研究主流主要向技術(shù)統(tǒng)一化 、 生產(chǎn)模塊化 、 產(chǎn)品系列化和標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展 。 ? 我國，抽油機生產(chǎn)廠家眾多，生產(chǎn)能力嚴(yán)重過剩。使抽油機的研究力量不斷增強，抽油機的研究成果不斷涌現(xiàn)。 第二節(jié)游梁式抽油機節(jié)能原理與技術(shù)改造 一、梁式抽油機的工作特征 二、抽油機的節(jié)能途徑分析 三、梁式抽油機的節(jié)能改造 一、游梁式抽油機的工作特征 ? 結(jié)構(gòu)特點 ? 由四連桿機構(gòu)實現(xiàn)運動的轉(zhuǎn)換，將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為光桿的上下往復(fù)直線運動。 圖 3 游梁式抽油機結(jié)構(gòu)簡圖 運動特征 ? 懸點的運動為周期性的變速運動。如圖 4所示 圖 4 懸點加速度曲線 負(fù)荷特征 ? 游梁式抽油機懸點負(fù)荷的變化規(guī)律可用懸點的示功圖表示 ， 如圖 5 、6所示 。 扭矩因數(shù)曲線為一條正弦曲線 ， 但與標(biāo)準(zhǔn)正弦曲線的平衡扭矩曲線超前一個相位角 。 ? B－結(jié)構(gòu)不平衡重 。 重力方向為正 。 ? εb－游梁的轉(zhuǎn)動角加速度 。但其上沖程的扭矩峰值較標(biāo)準(zhǔn)正弦波超前，而下沖程的負(fù)峰值則滯后。 （ 2）曲柄的平衡扭矩 M平 ? M平 ＝ Q曲 R曲 sinφJ(rèn)pε＝ MmaxsinφJ(rèn)pε ? 式中 Q曲 、 R曲 －分別為曲柄平衡重和曲柄平衡半徑 。 ? ε－ 曲柄的轉(zhuǎn)動角加速度 。 Mmax＝ Q曲 R曲 。 （ 3）曲柄凈扭矩 M ? M＝ Mp－ M平 1． 凈扭矩 負(fù)荷扭矩 平衡扭矩 圖 7 扭矩曲線 ?曲柄凈扭矩 M的特點： ?a、 在整個工作循環(huán)中 ， 始終是變化的 。 ?b、 在整個工作循環(huán)中出現(xiàn)兩次負(fù)扭矩 。最大正扭矩 26 m， 平均扭矩 7 計算結(jié)果表明 a、 抽油機扭矩的脈動幅值很大 ， 本例為平均值的 3． 39倍 。 但為了滿足最大負(fù)荷的要求 ，不得不配用大功率電機 ， 即所謂 “ 大馬 ”拉 “ 小車 ” 。 圖 8 電機負(fù)載率與電機效率的關(guān)系曲線 ? b、 扭矩脈動大同時使電流脈動大 ， 電流均方根值大 ， 額外增加了電流流經(jīng)導(dǎo)體的有功損失 。 ? c、脈動大的另一后果是使抽油機機體尺寸加大，振動加大，壽命降低。 負(fù)扭矩的出現(xiàn)使電動機進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)運行 ，向電網(wǎng)充電 。 二、抽油機的節(jié)能途徑分析 節(jié)能目標(biāo) 節(jié)能的目標(biāo)是提高效率 ， 降低能耗 。 節(jié)能途徑 ? （ 1） 提高從懸點到電機各部件的傳動效率 。 ? （ 2） 提高電機的實際工作效率 η1。 ? 由前面的論述可以得出結(jié)論：提高電機的實際工作效率 η1的方法有： ? a、 改造電機的結(jié)構(gòu) ， 使之具有適應(yīng)脈動負(fù)荷的輸出特性；設(shè)計適應(yīng)抽油機工作特點的新型節(jié)能電機 。 ? c、 以上兩種方法同時進(jìn)行 。 具體方法有： ? 1)優(yōu)化運動轉(zhuǎn)化機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和各桿件幾何尺寸 ， 使TF 如六桿抽油機 、 擺桿式抽油機 、 雙游梁式抽油機等 。如非對稱循環(huán)的“慢提快放”的異相機、前置機等。 如異相機 、 前置機等 。 ? 2） 采用變力矩的游梁平衡 ， 擬合負(fù)荷扭矩MP的