游梁式抽油机的节能研究

平衡问题是影响游梁式抽油机效率的一个重要因素.安装曲柄平衡块和在游梁后端添加配重箱都是改善抽油机平衡性的适用措施.使用pore三维制图软件绘制所要研究的游梁式抽油机的实体模型,并将模型导入到adams软件中,应用虚拟样机技术对进行动力学仿真.仿真结果表明,当平衡块或配重箱的质量大小合适情况下,会使曲柄扭矩减小.利用adams后处理模块中的优化功能对抽油机进行优化,得出当平衡决和配重箱同时作用时,曲柄扭矩得到最小值时的最佳的质量大小.最终得出了能提高抽油机节能效果的最佳的方案.     

百口泉油田常规游梁抽油机节能改造试验

2004年百口采采油厂对常规10型游梁平衡抽油机进行下偏杠铃节能改造试验,采用调径变矩纯下偏平衡的原理,在游梁尾部采用可变角度吊臂和配重箱,通过改变变径销直径,调节配重箱平衡力臂长度,使平衡扭矩变化曲线重大限度地吻合负载扭矩曲线,从而得到平稳,低峰值的净扭矩曲线,降低了减速器和电动机的额定扭矩,使游梁承受全部负载,其他运动件只承受负载与平衡力之差,有利于延长抽油机使用寿命,提高承载能力。改造为下偏杠铃抽油机平衡率应达到85％以上,同样条件下节电率达15％,综合节能较常规机高30％以上。改造后具有结构简单,运行电流平缓,节能效果显著等特点。独特设计的游菜固定支撑调冲程装置,调平衡装置和短小的曲柄,大大减小了调参的时间．增加了安全性和方便性。     

基于功率曲线法的游梁式抽油机曲柄平衡调整模型

近些年,游梁式抽油机电机功率测试越来越普及,如何利用功率曲线数据信息指导抽油机节能运行变得更加重要。以抽油机平衡准则为基础,开展了利用功率曲线数据进行曲柄平衡抽油机调平衡方法的研究。研究中,结合生产现场实际情况,利用电动机功率与传到曲柄轴上的扭矩的关系,建立了曲柄平衡块位置改变量与电机输出功率改变量的关系,依据不同的抽油机平衡准则,分别建立了峰值功率法曲柄平衡块调整量计算模型和均方根功率法曲柄平衡块调整量计算模型。计算表明,与平均功率法和峰值功率法相比,均方根功率法能耗最小,有利于进一步挖掘抽油机节能潜力。     

抽油机可调相位角平衡装置的设计

介绍了一种用于游梁式抽油机的可调相应角平衡装置。该平衡装置是在曲柄平衡基础上添加一可移动的附加平衡块,通过改变该平衡块的位置,实现对相位角的调节。该平衡装置既适用于异相曲柄平衡抽油机,也适用于改造型节能抽油机。文中推导并建立了最佳平衡参数和调节平衡的计算公式。计算实例表明,安装该平衡装置后节能效果为7％左右。     

游梁式抽油机并联机构组合研究

根据并联式机构组合原理，利用机构创新的基本理论，提出了对游粱式抽油机联机配对的使用方法。通过对并联机构的运动与动力分析，给出曲柄净扭矩曲线图，与异相型和常规型游粱式抽油机比较，联机配对抽油机基本消除了负扭矩，减少了抽油机曲柄轴净扭矩峰值，降低了电动机的容量，基本解决了游粱式抽油机能耗大、效率低的问题，为抽油机的技术改造提供了一种新途径。     

异相型游梁式抽油机的节能分析及结构设计

目前,游梁式抽油机在我国全部在用的抽油机中占了大部分比例。其中异相型抽油机所增加的极位夹角和平衡相位角会大大地降低抽油机作业能耗。在分析异相型游梁式抽油机节能原理的基础上,对其结构设计的主要步骤进行了介绍,而其中最重要的就是四连杆机构的尺寸设计。     

抽油机下偏杠铃节能技术应用

针对目前油田普遍应用常规式游梁抽油机存在的问题;平衡性能相对较差,启动扭矩大,拖动电机功率大,抽油系统效率低和耗能较高的问题,应用下偏杠铃复合平衡技术对其进行节能技术改造。阐述了该项节能技术改造设计结构及工艺原理,对现场应用效果进行了分析评价,取得以下认识;一是曲柄与下偏杠铃的复合平衡方式,削减了抽油机峰值扭矩,降低了电机消耗功率,有效改善了抽油机平衡效果,平均节电率达到20.53％。二是从现场应用情况看,在不改变原机结构前提下,安装方便,投入成本较低,CYJ10型机改造的节电总体效果高于CYJ6型机。     

新型双变径天轮式抽油机的设计

利用机构选型中的组合原理设计了一种新型天轮式长冲程抽油机。该新型抽油机由曲柄摇杆机构与双变径增程天轮机构组成 ,可以通过对现有的游梁式抽油机进行改造而制得。按照逐步优化设计思想 ,对该抽油机主参数进行了多目标优化设计和动态静力分析。现场试验和理论分析表明 ,该抽油机具有节能、结构紧凑、曲柄扭矩峰值较低、负扭矩小、扭矩变化平缓等优点。用该机构作为主机构的抽油机 ,其减速箱扭矩具有与双驴头抽油机类似的特性。与常规抽油机相比 ,其扭矩可以下降 10 %～ 15 % ,平衡效果好 ,平衡力矩有较大幅度降低。该机采用双变径天轮 ,提高了整机的动力性能 ;采用导向轮让位方式 ,改善了柔性件和支架的受力。由于该机选用了柔性件传动 ,在设计时必须考虑提高柔性件的寿命     

新型双变径天轮式抽油机的设计

利用机构选型中的组合原理设计了一种新型天轮式长冲程抽油机。该新型抽油机由曲柄摇杆机构与双变径增程天轮机构组成，可以通过对现有的游梁式抽油机进行改造而制得。按照逐步优化设计思想，对该抽油机主参数进行了多目标优化设计和动态静力分析。现场试验和理论分析表明，该抽油机具有节能、结构紧凑、曲柄扭矩峰值较低、负扭矩小、扭矩变化平缓等优点。用该机构作为主机构的抽油机，其减速箱扭矩具有与双驴头抽油机类似的特性。与常规抽油机相比，其扭矩可以下降10％～15％，平衡效果好，平衡力矩有较大幅度降低。该机采用双变径天轮，提高了整机的动力性能；采用导向轮让位方式，改善了柔性件和支架的受力。由于该机选用了柔性件传动，在设计时必须考虑提高柔性件的寿命。     

CYJW游梁式抽油机平衡计算

通过对CYJW9-3-37HY游梁式抽油机进行运动特性分析、动力特性分析以及扭矩分析,基于游梁式抽油机平衡原理(下冲程中需要储存的能量为悬点在上、下冲程中所作功之和的一半),以游梁平衡重静载等效为悬点的载荷为平衡计算方法,推导出了CYJW9-3-37HY游梁式抽油机曲柄轴净扭矩计算公式。此计算方法相对简单方便,提供了一种抽油机平衡计算的新思路,为抽油机的平衡计算提供借鉴。     

气平衡抽油机的平衡计算

本文讨论了气平衡抽油机的平衡扭矩、曲柄轴净扭矩以及最佳平衡压力的计算方法,给出了计算公式。此外,提出了气平衡抽油机的相当扭矩因数的概念,建议在气平衡抽油机的有关计算标准中推广采用,以方便平衡计算和扭矩计算。     

游梁式抽油机曲柄销的失效分析

分析了游梁式抽油机曲柄梢的失效形式。指出曲柄销失效的主要原因是：（１）曲柄销轴承运转不良使曲柄销承受较大扭矩；（２）曲柄销与锥套接触不好，二者间出现了松动。由曲柄销的断口分析，可见弯曲、扭转疲劳破坏的特征，并对其机理进行了分析。     

常规型游梁式抽油机二次平衡问题的研究

本文提出一种常规型游梁式抽油机的平衡节能新方法“二次平衡法”,并进行了相应的理论分析与优化计算,还提出了一种“二次平衡”法的具体实施方案。试算表明,采用这种方法,节能效果在25％以上,比现有常规型游梁式抽油机改造为偏置相位抽油机其节能效果为13％有较大幅度提高。     

CYJQ前置型游梁式抽油机平衡技术探讨

计算石油开平抽油机平衡重调节方法很多,真正判断游梁抽油机平衡的标准应是功率平衡,即抽油机运行过程中,下冲程内电动机平均功率与上冲程内电动机平均功率相等。简便的CYJQ前置型游梁式抽油机平衡的计算方法,推导出平衡重调节的简易公式,为CYJQ前置型游梁式抽油机在井场正常工作和日常管理提供参考。     

抽油机平衡的若干问题之讨论

讨论了游梁抽油机的平衡准则与二次平衡问题，认为均方根扭矩最小准则有时不如上下冲程峰值扭矩相等准则的平衡效果好，提供了均方根扭矩与平衡参数的关系式．文章证明了［２］所提供的平衡新方法与均方根扭矩最小准则等价，论证了欠平衡比过平衡节能．指出二次平衡并不是新概念，讨论了二次平衡应考虑的问题．文章最后就液压抽油机的功率回收平衡方式发表了看法．     

游梁式抽油机工作系统计算机仿真分析

针对游梁式抽油机占据着有杆泵采油地面设备的主导地位,但其能耗高一直制约着石油工业的发展的实际,开展了优化游梁式抽油机结构、对游梁式抽油机进行节能改造的研究,成功实现了对游梁式抽油机工作系统的仿真分析。利用MATLAB软件中的动态仿真工具SIMULINK,对游梁式抽油机的3个系统模块,包括原动机、减速器与抽油机主体分别进行建模,进而建立了曲柄平衡游梁式抽油机系统的计算机仿真模型。通过实例的仿真结果与实测数据的对比分析,验证了仿真模型的正确性和合理性,为抽油机节能改造提供了理论依据及实验研究模型。     

具有负载自适应功能的游梁式抽油机矢量控制系统

 为了减少抽油机的能耗,降低采油成本,提高系统效率,本文提出将电动机矢量控制技术应用于抽油机中,并使用模糊PID控制器使异步电动机的工作特性与游梁式抽油机载荷的变动特性相匹配.矢量控制方法实现了电动机的磁链和转矩解耦、抽油机的曲柄扭矩计算和等效力学模型确定的控制系统输入,而载荷传感器作为负载反馈,则可以根据负载控制电动机的电磁转矩电流.在抽油机运行过程中,矢量控制系统实时进行负载自适应控制,可提高电动机功率因数,降低无功功率.对具有负载自适应功能的游梁式抽油机矢量控制系统在长庆油田进行了现场试验,试验结果表明该控制系统能够实时、动态自动调整电机的转矩电流,使电机的输出转矩与抽油机的负载特性相匹配,提高了抽油机系统效率,达到节能降耗的目的.     

低渗透油藏新型丛式井抽油机研究与应用

由于高效节能、成本低的优良特点,丛式井抽油机具有良好的应用前景。针对低渗透油藏油井供液不足的典型特征,基于对称平衡原理,进行了新型丛式井抽油机动力学分析和节能机理分析。在实际工况下,给出了新型丛式井抽油机理论结果分析和样机实际测试结果分析;并与异相抽油机的工作性能进行对比。结果表明:抽油机采用对称平衡方式在低渗透油藏有较好的平衡效果;基于对称平衡原理的新型丛式井抽油机无需附加任何形式平衡重,减速器峰值扭矩大幅降低,减速器净扭矩曲线变化较为平缓,电动机装机功率与有效输出功率明显降低,载荷波动系数明显减小;适用于6口油井的新型丛式井抽油机样机和井数相同的异相机组相比,节能27%左右,装机功率降低至少37.5%,减速器额定净扭矩降低至少34%左右,重量降低至少约56%。对于低渗透油田,显示出比较显著的高效节能特性和较好的动力特性。     

影响游梁式抽油机负载率的关键因素关联性分析

游梁式抽油机的选型要求载荷利用率和扭矩利用率要高,以保证地面传动部件高效运行。但影响负载利用率的因素较多,影响程度也不同。以10型常规机为研究目标,利用抽油机运行理论分析了冲程、冲次、沉没度、泵径和泵挂等关键因素对负载利用率的影响。结果表明这些关键因素,特别是冲程对减速箱扭矩的影响要远远大于对悬点载荷的影响。     

CYJY14-4.8-73HF/B型异相游梁抽油机后配重的改造

为了提高抽油机的生产效率及稳定性，对CYJY14．4．8—73HF／B型异相游梁抽油机后配重进行了改进。改进内容包括：保证游梁后配重转矩不发生变化的情况下，减少后配重质量；改后配重由螺栓连接和焊接结构为单一焊接结构；改后配重与游梁连接由四销固定式连接为单轴挂靠式连接。