对称平衡式抽油机的开发与现场试验

介绍一种新型节能环保抽油机——对称平衡式抽油机，在游梁式抽油机的基础上引入机电一体化智能自动控制技术，去除了游梁式抽油机的减速器和连杆机构，运行非常平稳、可靠，而且无漏油、低噪音。     

液压能回收的扭矩平衡游梁式抽油机

基于液压方式能量回收的扭矩平衡游梁式抽油机是将液压能回收系统与常规游梁式抽油机相结合,将平衡原理归入功率回收来进行考虑,把游梁式抽油机抽油杆等下降的势能转化为液压能,使游梁式抽油机由单纯的机械平衡达到系统自身的功率和转矩平衡,来实现能量回收和再利用,通过模拟试验研究表明该抽油机节能效率可达到26.4％。     

游梁式抽油机的机械平衡

目前，国际油田开采中最常见的方式是采用常规型游梁式抽油机，占所有采油作业的60%之多。这种抽油机的平衡方式分为机械平衡和气动平衡。其中，机械平衡又分为曲柄平衡、游梁平衡以及复合平衡。本文通过介绍机械平衡的原理、准则以及方式的选择几个方面，让大家对游梁式抽油机的机械平衡有个初步的了解。     

论常规型游梁式抽油机的机械平衡

目前,采用常规型游梁式抽油机采油是国际油田开采中最常用的方式,占整个采油作业的60％之多。常规型游梁式抽油机的平衡通常采用气动平衡、液压平衡和机械平衡3种方式,其中机械平衡通常采用曲柄平衡、游梁平衡以及复合平衡的方式实现。本文主要针对抽油机减速器的输出轴转矩进行计算分析,借助MATLAB软件作出曲柄净转矩曲线图,进行对比计算,从而确定不同的平衡方式对抽油机节能效果的影响程度。     

后置滑轮式长冲程抽油机受力分析与平衡计算

针对常规抽油机耗能大、冲程短等缺点,在弯游梁抽油机的基础上设计了一种后置滑轮式长冲程抽油机。阐述了该抽油机的工作原理,对主要承载部件后置滑轮、三角摆架、游梁、曲柄进行了受力分析。分析了该抽油机在抽油过程中的平衡扭矩,并将该抽油机的曲柄扭矩与常规抽油机曲柄扭矩进行了计算对比,结果表明,后置滑轮式长冲程抽油机曲柄扭矩小于常规抽油机。     

关于深井直线抽油机的研究

通过创新,设计了深井直线抽油机。其传动方式为：电动机→锥形齿轮→左右从动齿轮→下链轮→双链条→滑块→换向架→带动抽油杆往复运动;该抽油机的平衡方式为重力换向直接平衡抽油杆;另外,采用双链条特殊链节机构实现换向,保证了该抽油机的相对换向功小于传统游梁式抽油机,从而达到了节能效果。     

抽油机智能平衡调节装置

针对传统抽油机平衡装置效果不好的问题,设计了抽油机智能平衡调节装置,在游梁式抽油机不同生产工况条件下,通过应用调节装置实时调整平衡块位置,达到最佳平衡效果。重点介绍了该装置的具体结构,由电机、联轴器、丝杠、平衡块、导杆等组成,并对主要零部件进行了设计计算,通过计算表明该装置可以满足使用要求。     

复合平衡抽油机的动态测试与分析

利用非电量测试方法对新设计的复合平衡抽油机在额定载荷下主要构件进行了动态应力测试，并对抽油机悬点加速度进行了测定。测试结果表明：整机工作状态良好，受力基本对称，换向平稳，强度设计余量较大，可以保证在额定载荷下正常工作。     

基于MATLAB技术的后置型游梁式抽油机优化设计

为了提高游梁式抽油机的工作效率和可靠性,改善受力状况,解决节能降耗等问题,将采用开发的MATLAB程序对抽油机的机构杆件尺寸、平衡滞后角和连杆尺寸进行优化设计计算,其结果可为后置型游梁式抽油机设计者提供有力的理论依据。     

五型抽油机增程技术研究

理论上证明了异五型抽油机采用增加支架高度来增加抽油机冲程的原理,对增程前后抽油机进行了运动学分析。在此基础上对增程前后抽油机的性能进行对比分析。结果表明,增程后抽油机的悬点速度及加速度降低,动力性能得到改善;能够较好的保持抽油机的平衡性能;改动量较小,适用于游梁式抽油机的增产开发。     

悬重平衡游梁式抽油机的研制

传统游梁式抽油机结构简单、可靠性高、使用维护方便、适应现场工况,但工作效率较低,能耗较大.对此,研制了悬重平衡游梁式抽油机.悬重平衡游梁式抽油机采用长冲程、低冲次、高负荷、大扭矩设计,减小了抽油杆的相对变形值,提高了抽油泵的充满因数和排量因数,延长了抽油杆和抽油泵的使用寿命,实现了高效率、低能耗的总体要求.所研制的悬重平衡游梁式抽油机安全可靠,运转平稳,安装方便,适应性强,可以实现远程控制.     

新型游梁式多井抽油机的设计与性能分析

从节能高效的角度出发,研究设计了一种新型的游梁式多井抽油机,该抽油机结构是按照"一机多井"、"系统互平衡"、"节能高效"的设计理念,并在技术成熟的游梁式抽油机基础之上进行组装和改进而研制的一种新型多井机结构。详细阐述了该新型多井机设计构想的提出、结构设计要求、构型提出、工作原理以及性能分析。将几个游梁式抽油机曲柄轴通过某种装置固结在一起形成一个总轴,曲柄之间错开一定的相位,均衡系统间的载荷和扭矩,达到系统间的互平衡。     

曲柄导杆式六杆机构抽油机设计计算

普通异步电动机的输出转矩基本恒定不变,而抽油机曲柄轴净转矩确是交变载荷,两者的载荷特性无法达到"和谐"的匹配,直接导致抽油机运行效率低下、能耗增高。利用游梁结构和导杆机构设计的曲柄导杆式六杆机构抽油机,实现了曲柄轴净转矩曲线呈小波动形态变化,大大提高了电动机的负荷率和电动机功率利用率,实现了抽油机节能降耗。根据设计方案,建立了导杆式六杆机构抽油机在复合平衡方式下的运动和动力学模型,并以Matlab优化工具箱为平台,对设计方案进行全参数优化设计,以实际载荷工况对导杆式六杆机构抽油机节能效果进行了对比分析。     

基于Matlab的后梁弯曲式抽油机的运动状态分析

介绍了后梁弯曲式抽油机的机构和性能特点,以CYJW7-2.5-18HF型抽油机为例,建立了后梁弯曲式抽油机四杆机构的数学模型,对其在不同的弯梁拐角下的悬点运动状态和平衡状况进行了理论分析,并利用Matlab进行编程仿真,得到了所对应的悬点运动曲线和扭矩曲线。根据对仿真结果的分析比较,了解到后梁弯曲的角度对抽油机运动性能的影响,从而给弯梁角度的设计提供了理论依据。     

基于示功图抽油机自适应平衡调整的研究

抽油机准确的平衡配重不仅可以降低能耗,实现平衡节能,而且能够延长抽油机设备的使用寿命。以新型数字化抽油机作为研究对象,提出一种基于示功图分析的平衡调节方法,通过确定当抽油机处于平衡状态时,平衡配重与原状态的平衡半径差,得出平衡半径的调整量;分析、判断和计算数字化抽油机平衡配重的调整方向与调整量。基于示功图分析的平衡调整方法能够为示功图和抽油机的平衡配重调整之间搭建起一座桥梁,从而实现了抽油机不同冲次间配重精准的平衡调整。     

抽油机辅助平衡装置转换接头的设计与分析

为解决游梁式抽油机辅助平衡重的安装问题,提出了一种具有创新性的转换接头结构。利用该转换接头能够在不焊接及不钻孔的条件下,将辅助平衡重安装于抽油机游梁尾部。在结构设计的基础上,以10型抽油机转换接头为例,进行了有限元分析,结果表明该接头的强度和刚度均能满足要求,能够安全工作。进一步现场试验证明,该接头便于安装和拆卸,达到了设计要求。     

新型游梁动平衡智能调节装置方案研究

由于游梁式抽油机工作效率较低,能耗大,使得节能型抽油机备受青睐。分析了游梁抽油机的节能原理,提出几种以节能为目的的游梁辅助平衡方案并分析了各种方案的优缺点,在此基础上提出一种新型游梁动平衡智能调节方案。该新型游梁抽油机动平衡智能调节装置对原机改动小,采用控制系统控制伺服电机动作,进而实现摆杆摆角0°~90°变化,拓宽了调平衡范围,可实现远程实时动态调平衡,且调平衡快速精确。由此得出结论:游梁辅助平衡装置的设计应综合考虑调平衡范围、环境适应性、结构紧凑性、安装便捷性和可靠性等因素,以进一步提高游梁辅助平衡装置应用的规范性、适用性和可靠性。     

电磁式抽油机负载模拟系统

针对目前游梁式抽油机存在悬点载荷上、下冲程相差较大,变化复杂等问题,为提高游梁式抽油机的平衡效果,提出了在抽油机出厂之前通过模拟加载系统对其性能进行测试的理念。重点介绍该系统的结构,主要由电磁阻尼器,驱动器,位移传感器,力传感器,重物等组成,并在Matlab的Simulink模块中进行模拟,表明该系统的可满足性能的测试。     

一种游梁式抽油机曲柄平衡重安装工具

以目前国内油田普遍采用的游梁式抽油机为例,介绍了一种便于安装抽油机曲柄平衡重的工具,介绍了这种工具的结构组成、工作原理与应用效果。通过大量的生产应用,证明此工具具有安全、经济、便于使用的特点。     

基于模糊控制的游梁式抽油机动态平衡方法研究

游梁式抽油机是有杆采油系统的重要设备。针对游梁式抽油机曲柄扭矩峰值扰动对系统平衡及电能损耗产生负面影响,结合抽油机负载特点和运动规律,提出一种游梁动态平衡方法。该方法基于模糊控制策略以扭矩差和差值变化率作为输入,脉冲作为输出设计模糊控制器,运用MATLAB工具创建控制器语言变量、控制规则和推理方式,根据控制结构和现场对象设计实验模型和实验控制系统。基于模型拟定两种试验模式对比分析,优选模型平衡质量参数,确定电机参数变化规律。试验结果表明:动态平衡控制方法能有效控制抽油机平衡和减少电机输出功率,进一步降低系统整体能耗,为油田节能技术提供新思路,具有一定工程价值。