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。     

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。     

异相型游梁式曲柄平衡抽油机节能浅析

从结构特点上对异相型游梁曲柄平衡抽油机(简称异相型抽油机)和常规型游梁曲柄抽油机(简称常规型抽油机)作了对比,进行了简要分析,指出异相型抽油机通过改善抽油机的平衡状态,使平衡扭矩更有效地起到均衡扭矩的作用,使得净扭矩曲线峰值减小,曲线趋于平缓,使电动机的负载状况得到改善,从而达到节能的目的。     

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。     

游梁抽油机用电动机的功率计算

分析了游梁抽油机用电机额定功率计算公式存在的问题，认为应采用曲柄轴扭矩的均方根值与平均值之比来定义周期载荷系数．文章指出，周期载荷系数对所需电机额定功率有较大影响，对实际消耗的有功功率影响较小，在评价节能效果时应用有功功率的节省量，不能采用额定功率的节省量．文章给出了游梁抽油机在某一工况下电机额定功率的计算公式以及满载工况下配备电机额定功率的方法．光杆功率与电机额定功率的合理比值随抽油泵泵径而变化，约在０．１５～０．５之间．     

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。     

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。     

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     

游梁式抽油机减速器平均效率的测量

游梁式抽油机减速器的平均效率是分析抽油机动态性能的重要工作参数，用常规方法很难对减速器输出轴转矩瞬时值进行连续测量，所得到的只是平均转矩，其测试结果也有误差．本文介绍了用ＮＥＣ公司生产的ＮＫ－７６９０遥测仪同步测试电机、抽油机曲柄轴转矩，用测速电机测电机转速的方案，最后算出一冲程内电机及减速器输出轴功率，再用积分法算出二者在一冲程内的功则可算出减速器的平均效率．本文提供对２种工况的测试结果     

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.     

稀土永磁同步电动机驱动抽油机的节能效益

传统的同步电动机与异步电动机相比具有突出的优点 ,如效率高、功率因数高 ,但是同步电动机仍然不能取代异步电动机用于小功率简单驱动场合 .电磁式的同步电动机需要附加起动控制装置而永磁同步电动机一般用于变频传动 .用于抽油机自起动的稀土永磁同步电动机是一种复合电机 ,它兼有同步电动机与异步电动机的优点 ,起动时如同异步电动机而牵入同步后运行在同步转速 .笔者研制的稀土永磁同步电动机转子上装有空间对称的鼠笼条和稀土磁铁 .抽油机负荷特点是驱动电动机需要起动转矩大而运行时负荷率很低 (30 % ) ,介绍了研制的稀土永磁同步电动机的结构和设计特点和节能机理 .油田现场试验结果表明驱动方案可行 ,用稀土永磁同步电动机替代三相异步电动机来驱动抽油机可节电 1 5%左右 .最后讨论了驱动电动机的优缺点和相应解决方法     

一种新型长冲程抽油机动能平衡系统的设计

介绍了一种新型长冲程抽油机动能平衡系统的工作原理,对其变直径卷筒的形状与参数进行了合理设计,可达到大幅度降低能耗的目的。将动能平衡原理应用于抽油机的平衡系统中,对其进行系统的运动学和动力学分析,通过建立以变直径卷筒和飞轮卷筒为等效构件的等效力学模型,推导出动能平衡系统中下冲程稳态运行阶段挠性件在变直径卷筒上缠绕时其中心的轨迹方程,提出了挠性件及变直径卷筒相关参数的设计方法、选择依据。研究表明,利用变直径卷筒的特殊外形轮廓来控制飞轮卷筒的旋转速度,解决了动能平衡系统中飞轮连续加速、储存能量的问题。     

一种新型抽油装置的设计

针对抽油技术的现状和存在的问题 ,设计了一种不同于有杆抽油方法的井下自动跟踪式抽油装置。这种装置的地下部分为自同步换向式抽油装置。论述了井下自同步换向式抽油装置 (信号反馈式抽油装置 )的换向原理和地面电控装置的工作原理及地面平衡缸与井下动力液缸的位置匹配和调节技术措施。设计表明 ,这种新型抽油装置具有结构简单、加工容易、成本低、工作可靠等特点 ,适宜于深井抽油 ,液压站可远离井口控制 ,便于集中管理。     

多井抽油中心系统及其特性分析

针对现有单井抽油机传动环节多、运动性能差、存在抽油杆无效载荷、有效载荷交变幅度大、功率和扭矩存在负值等导致低效问题,提出交变载荷多相位均匀输出思路和原理,研发多井抽油中心系统。建立系统运动和动力分析方程,推导出抽油机悬点位移、速度、加速度、减速器扭矩及电机功率计算公式,并与游梁式抽油机工作性能进行对比分析。结果表明:多井抽油中心动力性能明显优于游梁式抽油机,最大扭矩减小,载荷交变均匀化,消除了负扭矩,改善了减速器的工作条件,降低了电动机的装机功率;抽油中心系统抽采偶数丛式井时,利用油井载荷自平衡,所需动力较小,抽采奇数丛式井时需加装平衡块,设计过程中应考虑柔性传动件的使用寿命;现场试验效果良好,是一套单机驱多井正扭矩功率的节能降投资新方法和新技术。