惯性载荷对游梁式抽油机动力特性影响

高转差率电动机和变速控制技术是游梁式抽油机"降载节能"的重要措施之一。抽油机变速运行时,惯性载荷所占总载荷的比例增大。对游梁式抽油机关键节点电机和曲柄处的转动惯量进行了分析,结果表明:转动惯量的变化对电动机轴转矩影响幅度最大,对悬点载荷影响最小。     

游梁式抽油机分析方法

提出了一种新的游梁式抽油机的分析方法,对游梁式抽油机进行了运动和动力解析分析。根据抽油机各处在任一瞬时所受的主动力和虚加的惯性力在任一虚速度上所作的元功率之和等于零的原理,考虑惯性的影响,应用虚功率形式的动力学普遍方程,对游梁式抽油机各部件(包括平衡块等)对曲柄输出轴扭矩的贡献进行了分析,得到了曲柄输出轴扭矩的精确解析式。利用该解析式可以定量地分析游梁式抽油机各部件对曲柄输出轴扭矩的影响,准确地进行游梁式抽油机的平衡分析和设计计算。以摆杆型游梁式抽油机为例,给出了分析过程和具体算例。     

游梁式抽油机运动参数的精确解

根据游梁式抽油机四连杆机构的几何关系和运动特点,建立了游梁的摆动方程,并由该方程得出了游梁摆角变化规律以及悬点运动的位移、速度和加速度的计算公式,从而给出了求游梁式抽油机悬点运动参数精确解的一种计算方法.以CYJ10-3-37HB型抽油机为例,计算了其悬点运动参数,并给出了与简化为简谐运动和曲柄滑块机构运动的对比曲线;分析表明,悬点的上、下死点位置不是常规认为的180°和360°(或0°)曲柄转角,因而按常规计算时悬点位移将出现负值.为此,给出了确定悬点运动死点位置的方法,并计算出CYJ10-3-37HB型抽油机在给定条件下的上、下死点位置为178°7'3"和358°2'37"曲柄转角.该方法既适用于曲柄任意方向旋转的游梁式抽油机,也适用于前置式抽油机,同时还可供研究其它类型抽油机运动规律时参考.     

基于SIMULINK的游梁抽油机曲柄扭矩分析

建立了抽油机曲柄扭矩的数学模型,考虑了游梁的不平衡重和游梁的惯性矩的影响,分析了游梁对高转差率抽油机和常规抽油机的影响规律.利用MATLAB软件中的动态仿真SIMU-LINK模块,建立了CYJY12-5-73HB型抽油机的仿真模型,实现了游梁不平衡重对抽油机曲柄扭矩的仿真研究.研究结果表明,游梁的不平衡重及其随驴头摆动的惯性矩对曲柄扭矩的影响很小.     

曲柄销装置的主要失效原因及锁紧结构的对比分析

曲柄销作为游梁式抽油机的主要传动部件,也是抽油机的薄弱环节。以长庆油田现场曲柄销主要失效情况为基础,对游梁式抽油机的曲柄销装置进行分析,阐述了其失效的主要原因,同时对现在使用曲柄销锁紧结构进行了对比分析,最后提出较合理的曲柄销锁紧结构。     

新型安全防脱曲柄销子的研制

介绍了游梁式抽油机防脱曲柄销子的技术特点、结构原理及应用效果。游梁式抽油机防脱曲柄销子的独特之处在于对曲柄销子丝扣的巧妙设计，从而使曲线销子脱扣现象降到了最低点。     

游梁式抽油机变速拖动载荷与平衡分析

为分析游梁式抽油机在电动机变速拖动下的悬点载荷变化特征与平衡效果,建立了游梁式抽油机在变速拖动下的动力学计算方法。通过初始设定游梁式抽油机悬点的常规、梯形、三角形3种速度运动规律,分别研究了在不同运动规律下,抽油机悬点动力示功图的变化特性及抽油机经曲柄平衡后的平衡效果。结果表明:悬点速度曲线为梯形曲线时,悬点交变载荷降低率为13.38%,平衡后负转矩明显减少,具有一定的节能效果。     

一般型的游梁式抽油机最优平衡计算

以异相式曲柄平衡抽油机为例,给出了一般型的游梁式曲柄平衡抽油机最优平衡计算公式,并给出了适用于常规式、前置式和异相式曲柄平衡抽油机最优平衡计算程序,且对现场检验平衡的方法做了初步讨论。     

游梁式抽油机的移动式游梁辅助平衡装置

游梁式抽油机的移动式游梁辅助平衡装置是在游梁上安装一个可移动的平衡块，通过抽油机连杆及辅助连杆（拉杆）带动平衡块沿游梁后臂往复运动，改变平衡块在游梁后臂上的位置，从而获得较好的平衡效呆。还对平衡机构的运动规律、平衡块受力及减速箱曲柄轴扭矩等进行了分析。理论计算及现场试验结果表明，该平衡装置具有降低曲柄轴扭矩峰值、减少曲柄轴扭矩波动及降低抽油机耗电等优点。     

游梁式抽油机分析的数值法

当游梁式抽油机的结构比较复杂时,用解析法来分析比较烦琐,采用数值法就成为明智的选择。为此,建立了抽油机运动所满足的1组控制方程,用数值法求出一个曲柄转动周期的一系列悬点位移的离散值,利用这些离散值对悬点位移进行Fourier级数逼近,再对逼近后的表达式连续求导分别得到悬点速度和悬点加速度。在此运动分析的基础上,应用动能定理的功率方程,分别考虑游梁式抽油机各部件对曲柄输出轴扭矩的影响,得到求解曲柄输出轴扭矩的表达式。给出用数值法对常规型游梁式抽油机进行分析的例子,应用表明,数值法通用性强,精度可以控制,是一种可靠的游梁式抽油机分析方法。     

摆杆型游梁式抽油机的节能效果分析

在对摆杆型游梁式抽油机进行详细运动分析的基础上，应用动能定理的功率方程对其进行了平衡分析，得到了曲柄输出轴扭矩的解析表达式。同常规型游梁式抽油机比较，该机型可以显著降低曲柄输出轴的最大扭矩，减小甚至消除负扭矩，在降低能耗的同时改善了减速箱的受力状况。分析表明，该机型由于自身结构特点具有明显的节能效果，应用前景好。     

一种同轴二次曲柄平衡抽油机方案及性能分析

为了平抑电动机扭矩负荷曲线的波峰和波谷,减小配置电动机的额定功率,提高抽油机系统的工作效率,提出了一种同轴二次曲柄平衡游梁抽油机方案,在常规游梁抽油机一次曲柄平衡的基础上,增加一个同轴不同转速的二次曲柄平衡结构,不仅解决了二次平衡曲柄的安装空间问题,而且还能充分发挥二次平衡效果。对CYJ10-3—53HB型抽油机的计算表明,可以使输出轴峰值扭矩降低38％,节电33．7％。     

16型异相游梁异相曲柄复合平衡抽油机

为了满足深井油区中后期开发的需要 ,研制成功CYJY16— 5 4— 89HF/B型异相游梁异相曲柄复合平衡抽油机。抽油机结构设计采用异相曲柄平衡和异相游梁平衡 ;游梁平衡重重心到游梁旋转中心连线与游梁后臂的夹角λ =2 2° ,游梁平衡重质量 6 5 0 0kg ,游梁平衡重最大平衡力臂 4 2 15mm ,最小平衡力臂 2 6 6 6mm ;曲柄偏置角τ =- 7° ,曲柄平衡重最大平衡扭矩 2 0 3kN·m ,游梁平衡重的平衡效应占总平衡效应 (曲柄水平时 )的 37%。     

下偏杠铃抽油机

下偏杠铃抽油机结构和常规抽油机结构类似,只是在游梁尾部增加了一个杠铃装置,使其与曲柄一起平衡井口载荷,从而降低了减速器峰值扭矩,使扭矩变化更加均匀。文章介绍了该类型抽油机的结构、特色技术、技术参数、工作原理、室内实验、现场试验及应用情况,指出该抽油机具有较好的节能效果,适合于中深采油井使用。     

三驴头节能抽油机的研制

为降低机械采油耗电量,正在研制三驴头节能抽油机,其结构特点是游梁的后端设两个驴头,前端设一个驴头,曲柄销与游梁采用钢丝绳（或链、带等）柔性连接。通过这种抽油机特征方程的推导和举例计算,并与常规CYJ—3—37HB型抽油机比较,可知三驴头节能抽油机扭矩最大值减小37．65％,平均功率减少10．97％,光杆的最大加速度为原来的93．5％,最大速度为原来的94．7％,电流均方根值为原来的83．3％,综合节能在15％以上。     

二次平衡游梁式抽油机的设计及应用分析

二次平衡游梁式抽油机的结构是在常规型或偏置式游梁抽油机的基础上增加了与主曲柄直接联动的可调相二次平衡装置，并采用链传动，使大链轮的齿数为小链轮的两倍。通过受力分析，对所涉及的零部件选择、新机型设计以及老机型改造等问题作了阐述，并介绍了优化设计方法。对样机测试的结果表明，与前置式抽油机相比，扭矩降低３６％，配套电动机功率减少了２７％，节约钢材４２％；与后置式抽油机相比，扭矩降低了４８％，配套电动机功率减少了约５０％。     

偏轮游梁抽油机节能效果研究

从抽油机相同工况下的光杆示功图（悬点载荷）,曲柄轴净扭矩,均方根功率,周期负载率和整机地面效率等节能指标的计算出发,对常规游梁抽油机,异相型抽油机和偏轮游梁抽油机进行了节能效果比较分析,结果表明偏轮游染抽油机具有明显的节能效果。     

永磁复合电机直驱游梁式抽油机的应用

为了实现低速大转矩运行,传统游梁式抽油机一般由原动机（通常为感应电机）经过皮带和齿轮箱减速驱动。各驱动环节的额定效率较高,但是抽油机在运行过程中的负载变化幅度较大,平均负载率较低,造成驱动系统的平均效率较低。同时,皮带和齿轮箱润滑油属于消耗品,需要定期更换,还存在一定的安全和环境污染隐患。随着设备运行时间的延长,高速旋转的感应电机、磨损老化的皮带和齿轮箱均会发出较大的噪音。基于上述原因,研制了基于同心式磁性齿轮原理的永磁复合电机,该永磁复合电机具有高效高转矩密度的特点,取代抽油机原有的传动系统,直接驱动游梁式抽油机曲柄旋转。现场实际应用表明,该型抽油机在大庆油田、中原油田和辽河油田取得了较满意的效果。     

游梁式抽油机二次平衡节能技术在孤岛油田的应用

许多稠油井、注聚井游梁式抽油机因为油稠、负荷重,采用目前的曲柄平衡存在平衡不足(四块平衡均调到头),且其效果差,平衡率低,耗能增加。游梁式抽油机游梁复合平衡技术就是针对这一目标而进行的一种高耗井的节能装置,能改善游梁式抽油机的平衡效果,显著改善抽油机连杆和曲柄销的受力情况,提高抽油机的运行效率,改变减速器扭矩,降低电动机运行的均方根电流;既能达到提高平衡率的目的,又有明显的节能效果。