抽油机二次平衡技术的现状浅析抽油机平衡率计算公式

时间：2019-04-21 03:17:50　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：抽油机的平衡是抽油机设计和使用中的一个及其重要的问题。按照抽油机的结构组成，抽油机可以分成换向系统、平衡系统、支承系统和传动系统四大部分，由于支承系统、传动系统与换向系统往往是密切相关的，因此，平衡系统和换向系统就成为抽油机的两大主要组成部分，平衡系统的性能，平衡效果的优劣，直接影响抽油机的节能、寿命和应用方便程度。由于采油成本的提高，采油井深度的增加，人们对降低能耗，提高采油效率和降低抽油机连杆中的拉力，改善曲柄销的工作状况，提高抽油机整机的可靠性有了更为迫切的要求，二次平衡技术受到人们的普遍关注。因此，人们对二次平衡技术进行了广泛的研究，提出了二次平衡技术思想。在此，文章主要对抽油机二次平衡技术的现状进行分析。
　　关键词：抽油机；二次平衡技术
　　中图分类号：TE933.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）11-0180-01
　　1 改变曲柄平衡的结构
　　改变曲柄平衡结构方法平衡技术是靠改变曲柄上平衡的结构或增加曲柄上的平衡装置实现的二次平衡，达到减少减速箱上扭矩目的的。该类平衡技术主要有如下几种方式。
　　1.1 副平衡块二次平衡法
　　副平衡块二次平衡法方法是在曲柄平衡块的直线端面上加装一副平衡块，通过改变副平衡块的位置，达到二次平衡的效果。该平衡方法结构简单，可以改变平衡系统的偏置角，部分的降低曲柄上的扭矩，减少负扭矩，但由于副平衡块的重量有限，调节的效果有限。同时，由于在曲柄平衡块上增加了调节装置，结构较为复杂，降低了系统的可靠性。同时，不能降低曲柄销上的受力，因此，该种二次平衡方式没能在油田大面积推广。
　　1.2 改变曲柄平衡结构
　　改变抽油机的平衡结构，如将曲柄重块平衡，改为游梁重块平衡，将曲柄重块平衡，改为游梁气动平衡等等，这些技术，由于改变了原抽油机基本的平衡方式，严格的说，不属于二次平衡的范围，但属于平衡技术的改进，这里作简单的评述。
　　游梁式抽油机的游梁平衡技术，是原来小型抽油机普遍采用的平衡技术，平衡重靠近悬点，连杆受力减小，曲柄销受力变优，有利于提高整机的可靠性。在大型抽油机上采用，由于所加平衡的平衡重增加，平衡调节困难，游梁尾部的重量过大，使整机的重心提高，稳定性和可观赏性下降等因素，逐渐被放弃使用。目前，在大型抽油机中，一般只在游梁的尾部藏装一固定的平衡重块，克服驴头的结构不平衡重，满足抽油机调参等作业的需求。气平衡技术是一种较为成熟的游梁平衡技术，我国在1989年前后曾经大面积在油田推广应用，受到油田、制造厂的普遍重视。但是，由于当时实验条件、设计水平、制造水平、密封件质量等因素的限制，密封、失载、驴头让位等问题没能很好的解决即在油田大面积的应用，接连发生数次因驴头失载而造成的重大事故。同时，密封问题、油田环境因素的影响等问题，使得气平衡装置必能保证足够的压力，使得平衡效果变差。严重的影响了气平衡抽油机的信誉和人们使用气平衡抽油机的信心，造成该种抽油机在我国全面退出了抽油机市场。应该说，在大型抽油机中，气平衡抽油机应该是一种较为理想的机型。
　　2 改变游梁的结构
　　按照平衡尽量靠近悬点的原则，同时，如果要求曲柄上的扭矩为常数，那么，驴头在不同的位置时，由于悬点载荷的不同，所需要的平衡重也应该是不同的，人们设计了多种改变游梁结构的抽油机二次平衡结构，主要有以下几种方式。
　　2.1 在游梁上安装可移动的平衡系统
　　采用安装在游梁上的可活动的平衡系统，对游梁式抽油机进行平衡或二次平衡，该平衡方式。该平衡方式，采用了靠近悬点的平衡结构，减少了连杆的受力，改善的曲柄销的工作状况，增加了曲柄销的可靠性，有利于提高整机的寿命和可靠性。但是，由于增长了运动链，同时也是机构的可靠性有所下降。另外，如果只采用游梁平衡的方案，连杆将承受交变载荷，所需的平衡重量将大幅度的增加，不利用整机的优化，这种二次平衡方式，没有在油田大面积推广。
　　2.2 在游梁上增加固定的半可调二次平衡系统
　　按照抽油机多变量优化设计的模型，抽油机的平衡系统包括曲柄平衡系统和游梁平衡系统两部分,游梁平衡部分,通常称为二次平衡部分。该技术是在游梁尾部的合适位置，装配是个可调重量重块，达到游梁复合平衡的目的。由于没有增加任何活动构件，故该种平衡的抽油机和常规抽油机有着相同的可靠性和运动特性。由于平衡靠近井口，且部分按照示功图的要求设计，可以较好的提高平衡效果，改善连杆和曲柄销的受力，提高其可靠性和寿命。按照上面所述的设计理论和方法，对于新设计的抽油机，我们可以按照整体最优的原则，合理的分配曲柄平衡重和游梁平衡重，达到即改善抽油机的平衡效果，降低曲柄销上承受的载荷，提高整机的节能性和可靠性，又不过大增加重量，提高整机重心的目的，实现综合意义上的优化，即所谓设计采用复合平衡技术的抽油机。
　　对于现场使用的抽油机，特别是在较深井上工作的大负荷的抽油机，只靠原抽油机所配的曲柄平衡重量，难以使抽油机实现良好的平衡，可以通过优化，选择合理的游梁平衡重量和方位，在游梁上安装适当的平衡重量，达到即改变平衡不足，又改变曲柄销的工作状况，降低减速箱上的峰值扭矩，节能降耗，提高整机效益和抽油机井系统效益的目的。该技术已经成为许多油田关注的技术。实验表明：不仅在欠平衡抽油机上使用该技术可以取得良好的节能效果，在能够达到平衡的抽油机上使用，也有明显的效果。
　　3 抽油机平衡的标准
　　按照目前的研究，评定抽油机是否平衡，一般遵守如下标准。准则一：上冲程内电机作功与下冲程内电机作功相等；准则二：上冲程内曲柄轴净扭矩最大值与下冲程内净扭矩最大值相等；准则三：曲柄轴净扭矩在一转中的均方根值最小。当采用不同准则进行抽油机平衡时，计算的抽油机的能耗结果存在一定程度上的差别。由于准则一和准则三在油田现场难以进行评定，因此，准则二就成为普遍被油田采用的平衡判定标准。有理论工作者分析也表明，按照现场通用的准则二，也可以取得较好的节能效果。
　　4 结语
　　抽油机采用二次平衡技术后，降低的减速箱上的峰值扭矩，这对在用抽油机可以改善减速器的受力状况，提高了减速器的可靠性；综上分析，我们认为抽油机游梁复合平衡技术的改造可行，只需在游梁后部焊接一平衡重，改造费用低，节能效果好。现游梁复合平衡抽油机已试制成功，并深得用户好评，值得推广应用。
　　参考文献：
　　[1] 梁宏宝,孟庆伟,孙旭东,等.抽油机二次平衡技术及节能原理分析[J].应用能源技术,2011,(7).

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