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目录摘要................................................................................................................2第1章前言.................................................................................................3第2章常规游梁式抽油机的结构............................................................4第3章常规游梁式抽油机的工作原理....................................................6第4章游梁式抽油机节能技术分析........................................................7第5章节能改造原理及内容....................................................................85.1改造原理......................................................................................................85.2实现方式......................................................................................................95.3改造内容....................................................................................................10第6章节能改造效果...............................................................................12第7章结论...............................................................................................16参考文献......................................................................................................172摘要抽油机型从最早的常规型游梁抽油机，逐渐发展到了多种多样的机型，但节能型抽油机由于其安全可靠，地面效率高，节能性能良好，即将为有杆采油设备的主力军。目前，常规游梁式抽油机在油田，仍然占很大比例，其能耗大，是抽油机节能技术改造和结构调整的方向。本文论述了采用变矩平衡原理改造抽油机以实现节能目的。所谓变矩平衡原理：即抽油机尾梁平衡配重的力臂是变化的，因此其平衡扭矩也是变化的。在上行抽油载荷最大时，其平衡重的力臂也最大，下行时平衡块储能以克服负扭矩。这样平衡力矩与悬点负荷力矩变化接近一致，大大减小了减速箱净输出扭矩，使电动机需求功率下降，从而达到节能目的。关键词：抽油机；节能改造；应用3第1章前言在油田开发过程中，如油井不能自喷，则必须借助机械的能量进行采油。机械采油是指人为地通过各种机械从地面向油井内补充能量举油出井的生产方式。目前使用的机械采油分为有杆泵采油和无杆泵采油两种方法。有杆泵是通过抽油杆来传递动力的采油设备，目前使用最为广泛的有杆泵是：游梁式抽油机—深井泵采油装置。抽油生产已成为各油田采油生产的主要方式，抽油机成为地面主要抽油设备。引用新技术，新工艺和新方法，来推动油田开发和生产管理工作水平上台阶，是我们油田生产管理工作所追求的目标。抽油机是采油厂的耗电大户，进行节能技术改造具有重要的意义。抽油机节能改造的主要原理是变矩平衡，即对常规游梁抽油机进行改造加装下偏杠铃，将原游梁后臂长的定值变成一个变径圆弧，实现了下偏杠铃型复合平衡，从而降低减速器的输出轴的峰值扭矩，达到节电效果，改造机结构简单，技术先进、可靠，调平衡、调冲程变得很容易。通过抽油机节能技术改造，可提高抽油机系统效率和降低采油生产成本。4第2章常规游梁式抽油机的结构抽油机—深井泵采油，由于其地面机械设备结构简单，机械性能稳定，并与井下深井泵是通过高强度的抽油杆连接，故承载能力大，且操作简单，现在是各油田采油的绝对主力军，各油田应用最广的是游梁式抽油机井采油。图2-1常规游梁式曲柄平衡抽油机结构示意图1—底座；2—支架；3—悬绳器；4—驴头；5—游梁；6—横梁轴承座；7—横梁；8—连杆；9—曲柄销装置；10—曲柄装置；11—减速器；12—刹车保险装置；13—刹车装置；14—电动机；15—配电箱。抽油机结构装置，如图1所示，为常规游梁式曲柄平衡抽油机结构。从图中可以看出游梁抽油机主要由游梁—连杆—曲柄机构、减速装置、动力设备和辅助设备四大大部分组成，其各部分的作用如下：5动力设备：动力设备主要是电动机，电动机以三相异步封闭鼠笼型电动机为主。减速装置：减速装置的作用是将电动机的高速旋转运动变成减速箱输出轴的低速运动。它主要包括减速箱齿轮传动减速和皮带传动减速。减速箱是抽油机的关键部件之一，它主要是反电动机的高速旋转降低到抽油机工作所需要的转速，并把输入轴入轴的低扭矩放大到抽油机提升液柱和抽油杆柱所要求的扭矩，通过减速箱把动力传给减速箱两侧输出轴上的曲柄连杆机构。游梁—连杆—曲柄机构：该机构主要包括曲柄、连杆、横梁、驴头等主要部件其作用是将曲柄轴的旋转运动变为驴头随游梁绕支架轴承的上下往复运动。（1）游梁：它是装在支架轴承上，绕支点轴承做摇摆运动，其作用是传递动力，承受载荷的，通过调整游梁前后、左右、就可以校准驴头中心与井口中心一致。（2）驴头：装在游梁最前端，通过悬绳器将光杆、抽油机、活塞等杆柱悬挂在抽油机上作用是保证抽油时，光杆始终对准井口中心位置，为此驴头的前端是圆弧。它是以游梁支点为圆心，以轴承到驴头前端长为半径画圆弧。这样可以保证抽油机在工作时，驴头前端叫心点投影与井眼（口）中心基本重合。辅助装置：辅助装置主要是基础、底座、支架及固定螺丝等零部件，它的主要作用是连接和固定抽油机各部件，是抽油机不可缺少的部分。6第3章常规游梁式抽油机的工作原理抽油机由电动机供给动力，经减速箱将电动机的高速旋转变为抽油机曲柄的低速运动，并由曲柄—连杆——游梁机构将旋转运动变为抽油机驴头的往复运动，通过抽油杆带动深井泵（抽油泵）工作。也就是电动机将高速旋转运动传递给减速箱输入轴，经中间轴和输出轴减速后带动曲柄低速旋转运动，同时曲柄通过连杆经横梁拉着游梁后端上下摆动。游梁前端装有驴头，活塞以上液柱及抽油杆等载荷均通过悬绳器挂在驴头上，由于驴头随游梁一起上下摆动，驴头便带动深井泵活塞作上下垂直往复运动，这样就将油抽出井筒。常规游梁式抽油机的特点为结构简单、制造容易，维修方便，可全天候动转；缺点是平衡效果差，效率低。7第4章游梁式抽油机节能技术分析游梁式抽油机的结构特点像一架天平，一端是抽油载荷，一端是平衡载荷。如果平衡载荷的扭矩与抽油载荷的扭矩时刻相等，则用很小的动力就可以使抽油机连续地运转。由于抽油载荷时刻发生变化，虽然既有周期性，但变化是不规则的，常规曲柄平衡抽油机产生的平衡力矩是作正弦变化,因此平衡载荷不可能和抽油载荷作完全一致的变化，并且常规大型游梁抽油机启动载荷非常大，因此需要配置大扭矩、高电流的电机才能启动抽油机运转。如14型抽油机启动时电流8高达1000A，所需电机功率高达75kW。12型机电机为55kW，10型机电机为37kW，相应地所需变压器容量也高，从160kVA到125kVA。因此，游梁抽油机的节能技术关键就是平衡技术。第5章节能改造原理及内容5.1改造原理常规游梁抽油机节能改造是运用下偏杠铃技术，采用变矩平衡原理改造抽油机以实现节能的目的，“将原游梁后臂长的力臂定值变成一个变径的圆弧，实现了游梁后臂力臂的变化”。它是利用随动平衡原理来设计的。其主要的技术原理是：整机平衡系统由曲柄平衡为主的复合平衡改造成为游梁平衡为主的复合平9衡，游梁平衡重偏移一定的角度，获得较好的平衡悬点移动的动载荷，并对载荷扭矩进行随动平衡,改善了平衡效果，降低减速器输出净扭矩峰值和均方根扭矩，提高了抽油机设备的地面效率。使电动机使用功率趋于合理，电机的额定功率由原来的75kW降为45kW/37kW。降低了变压器的装机容量，将125KVA-160KVA的S7普通变压器改变成RS9或RS10高效节能调容变压器，同时实现了现场调平衡作业不需吊车配合的方法，便抽油机调整平衡更加简便、快捷。改造机采用了三项平衡机理：抬头变矩平衡、偏置平衡、悬挂易调平衡。（1）抬头变矩平衡后驴头上端与游梁铰接，后驴头下端通过垫块支撑在游梁上，垫块是一个六面体，通过改变垫块在驴头与游梁中的方位达到零变矩，中变矩，大变矩，达到驴头抬头变矩的目的。（2）悬挂易调平衡悬挂平衡彩重块下调和轻块上调的易调悬挂。（3）偏置平衡以驴头的下端增设哑铃式的平衡块达到偏置平衡的目的，也就是说抽油机需求力矩最大时，偏置平衡块产生的力矩最大，否则相反，它同悬挂平衡装置协同作用，起到了削峰谷降低净扭矩节能的目的。5.2实现方式根据变矩平衡原理，通过改变阻力臂的大小，来改变阻力矩的大小，其实现方式有以下几种：（1）下偏杠铃适用于对现场大量使用的常规游梁抽油机进行节能技术改造。改造机继承和保留了原常规机的全部优点，具有结构简单、可靠、耐用、维护费用低的特点。（2）调径变矩适用于8—14型机的改造。它的特点是：曲柄无配重，在游梁尾部加长吊臂和配重箱，进行游梁平衡。10（3）悬挂偏置适用于10—14型机。它的特点是：曲柄无平衡块，在游梁后端装有后驴头。后驴头与游梁下腹板间设置有抬头变矩装置，弧面上挂有易调平衡配重装置，尾端通过芯轴串装有杠铃式偏置配重装置。5.3改造内容常规机改造为下偏杠铃机改造的主要内容为A将原机游梁尾部固定配重拆除，加装“大尾巴”活片盘式配重；B在原游梁平衡的基础上增加下偏杠铃变矩平衡；C对整机的平衡力矩，重新校核设计。图5-1尾部拖架挂体臂的结构从上图（前后改造方案对比图）可以看出，最初的改造方案的结构是：（1）、吊臂体和游梁体采用螺栓连接；（2）配重是大的平衡块；（3）电动机为常规Y11系列电机。在实际改造过程中，螺栓连接容易发生松动，必须定期检查固紧，安全可靠性不高。尾臂体拆卸不方便，平衡的调整需用吊车配合才能进行。现在的改造方案的创新点主要有以下的特点：（1）、吊臂体和游梁体采用挂架挂接，销轴定位；挂架与游梁的组焊安全可靠；（2）配重块每块25kg，容易人工调整平衡；（3）电动机选用CJT系列双功率超高转差电机。12第6章节能改造效果结合目前国内抽油机结构及技术性能的较大改进，分别从驱动电机节电、改善抽油机的机械特性两个方面进行了抽油机的节能改造。2005年截至目前采油二厂第五采油作业区已改造了56台下偏杠铃抽油机，安装试运行正常后，监测中心进行了现场测试，效果很好。改造前，常规式抽油机平衡度达不到要求，造成抽油机震动大、底座螺丝拔断、工字钢裂、游梁拉筋裂；改造后，平衡度增加，稳定性增强，并且电机功率由75kW、55kW换为45/37kW，变压器由100千伏安换为50千伏安，大大降低了能量的消耗。6.1节电效果、平衡效果、经济效益（见表1；表2）序号井号机型改造前电机功率(kW)改造后电机功率(kW)平衡度(%)耗电量(kWh/d)改前改后改前改后18527914754574.085.3180010802862214754572．091.21800108038526314754571.788.41800108048505014754578.197.218