淺析游梁式抽油機(jī)與直線電機(jī)抽油機(jī)的性能特點(diǎn)及差異

1、<p>　　淺析游梁式抽油機(jī)與直線電機(jī)抽油機(jī)的性能特點(diǎn)及差異</p><p>　　[摘 要]游梁式抽油機(jī)利用電能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 減速后再經(jīng)四連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 直線電機(jī)抽油機(jī)將電能直接轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 簡(jiǎn)化了機(jī)械傳動(dòng)過(guò)程， 有效地提高了效率。本文主要是從兩種類型的抽油機(jī)的基本原理出發(fā)，對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行探討，對(duì)比分析其性能差異。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]游梁式

2、抽油機(jī) 直線電機(jī)抽油機(jī) 效率 </p><p>　　中圖分類號(hào)：Y996 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）07-0326-01 </p><p>　　游梁式抽油機(jī)以特別能適應(yīng)野外惡劣工作環(huán)境等明顯優(yōu)勢(shì)， 區(qū)別于其它眾多類型的抽油機(jī)。常規(guī)游梁抽油機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易損件少、可靠性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便、維護(hù)費(fèi)用低等特點(diǎn)， 一直占據(jù)有桿泵采油地面設(shè)備的主導(dǎo)地位。由于結(jié)構(gòu)不盡合理，

3、常規(guī)游梁抽油機(jī)無(wú)法克服大馬拉小車、能耗高的缺點(diǎn)。因此， 國(guó)內(nèi)外各生產(chǎn)廠家先后研制出前置式抽油機(jī)、異相曲柄抽油機(jī)、空氣平衡抽油機(jī)等， 克服了常規(guī)游梁抽油機(jī)的一些缺點(diǎn)， 但仍脫離不了利用四連桿機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)方式， 因而沒(méi)有解決根本問(wèn)題。特別是我國(guó)油田開發(fā)采用早期注水方式， 油井含水后液量不斷提高， 要求抽油機(jī)的沖程和承載越來(lái)越大， 造成抽油機(jī)總重量直線上升， 直接影響開發(fā)重型抽油機(jī)。 </p><

4、p><b>　　一、游梁式抽油機(jī) </b></p><p>　　游梁式抽油機(jī)以電能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 再利用機(jī)械方法轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)， 除前述優(yōu)點(diǎn)外， 還特別能適應(yīng)野外、全天候、長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的需要。需解決的問(wèn)題主要是傳動(dòng)效率低、增大沖程后帶來(lái)的問(wèn)題和慣性載荷過(guò)大。 </p><p><b>　　1、傳動(dòng)效率低 </b></p>

5、<p>　　皮帶傳動(dòng)的功率損失。一般以彎曲功率損失和彈性滑動(dòng)損失為主，為減少皮帶傳動(dòng)損失，應(yīng)減小皮帶的縱向彎曲模量和截面慣性矩，并增加皮帶的拉伸彈性模量。20世紀(jì)70年代以來(lái)，對(duì)皮帶做了大量改進(jìn)，創(chuàng)造出窄V帶、多楔帶、同步帶等，使傳動(dòng)效率由83%提高到94%，由于管理等方面的原因，大量抽油機(jī)皮帶傳動(dòng)效率在85%左右。 </p><p>　　減速箱傳動(dòng)功率損失。1副軸承傳動(dòng)損失約為1%，1對(duì)齒輪傳動(dòng)損

6、失約為2%，減速箱總傳動(dòng)損失為9%～10%，傳動(dòng)效率約為90%。四連桿機(jī)構(gòu)3副軸承傳動(dòng)效率損失3%，鋼絲繩變形損失通常統(tǒng)計(jì)約為3%，總計(jì)四連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率約為94%。以上分析可知，傳動(dòng)效率約為72%。即游梁式抽油機(jī)本身機(jī)械傳動(dòng)能量損失28%，這也是游梁式抽油機(jī)系統(tǒng)效率低的原因之一。 </p><p>　　2、增大沖程后帶來(lái)的問(wèn)題 </p><p>　　游梁式抽油機(jī)增大沖程時(shí)減速箱扭矩成比例

7、增大，沖程增加需更換更大更重的減速箱。以12型游梁式抽油機(jī)為例，最大載荷120kN，最小載荷60kN，沖程為3m，則減速箱扭矩為53kN.m。若將沖程加大到4.2m，則減速箱扭矩將增加到75kN.m，可見沖程由3m增加到4.2m，減速箱要由53kN.m增加到105kN.m，上升2個(gè)擋次。 </p><p>　　增大沖程后，因受游梁擺角限制，四連桿尺寸必然增大，引起抽油機(jī)外形尺寸和總機(jī)重量大幅度增加，如額定懸點(diǎn)載荷

8、為100kN的常規(guī)游梁抽油機(jī)，當(dāng)光桿最大沖程由3m增加到4.5m時(shí)，抽油機(jī)總重由15t上升到25t，凈增加66.6%。 </p><p>　　3、慣性載荷過(guò)大的問(wèn)題 </p><p>　　游梁式抽油機(jī)的四連桿機(jī)構(gòu)使得驢頭運(yùn)動(dòng)規(guī)律為類似簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)， 其最高速度和最低速度較勻速運(yùn)動(dòng)的速度高得多， 所以加速度較勻速運(yùn)動(dòng)也大得多， 造成慣性載荷大， 使抽油機(jī)承受載荷過(guò)大， 縮短了抽油機(jī)使用壽命。 &

9、lt;/p><p>　　二、直線電機(jī)抽油機(jī) </p><p><b>　　1、結(jié)構(gòu)及原理 </b></p><p>　　直線電機(jī)抽油機(jī)解決了直線電機(jī)大推力的技術(shù)關(guān)鍵， 其懸點(diǎn)最大載荷、電機(jī)推力、最大沖程可達(dá)高性能要求。直線電機(jī)抽油機(jī)將電能直接轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)， 不但提高了效率，而且能實(shí)現(xiàn)抽汲參數(shù)無(wú)級(jí)調(diào)整，進(jìn)而能根據(jù)抽油需要調(diào)整懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為智能

10、化創(chuàng)造很好的條件。 </p><p>　　直線電機(jī)抽油機(jī)由動(dòng)子和機(jī)架組成的直線電機(jī)、復(fù)合導(dǎo)向輪、毛辮子、懸繩器、平衡導(dǎo)向輪、平衡箱、平移底座、底座和控制柜組成。其工作原理為：上沖程光桿載荷為抽油桿重量加上液柱載荷，而平衡重呈自由落體下行做功，此時(shí)動(dòng)子下行拉力只有二分之一液柱載荷，當(dāng)光桿下行時(shí)光桿載荷為抽油桿重量，呈自由落體下行做功，而動(dòng)子拉動(dòng)平衡箱上行，此時(shí)動(dòng)子上行拉力仍是二分之一液柱載荷。這種抽油機(jī)采用的是天平

11、式平衡，沒(méi)有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，平衡效果好， 抽油機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。 </p><p><b>　　2、特點(diǎn)分析 </b></p><p>　　直線電機(jī)抽油機(jī)由于不使用四連桿機(jī)構(gòu)， 克服了游梁抽油機(jī)加大沖程時(shí)減速箱扭矩增加的缺點(diǎn)， 只需加高機(jī)架， 抽油機(jī)外形尺寸和總機(jī)重量都增加得很少。其重量增加值不超過(guò) </p><p>　　10% 。直線電機(jī)抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)律與

12、鏈條抽油機(jī)和皮帶抽油機(jī)類似， 在每個(gè)沖程中90% 時(shí)間都是勻速運(yùn)動(dòng)， 不象游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)速度有極大值， 所以在平均速度相等的情況下， 勻速運(yùn)動(dòng)抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)速度的最大值要小得多， 因此加速度也小得多。直線電機(jī)抽油機(jī)將電能直接轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)， 減少了機(jī)械轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)， 提高了傳動(dòng)效率， 加上采用天平式平衡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的改善， 節(jié)能效果非常明顯， 同時(shí)由于運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)也可以延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。 </p><p>　　雖然直線電

13、機(jī)抽油機(jī)采用了變頻技術(shù)， 但抽油機(jī)本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 總成本并不比常規(guī)抽油機(jī)高。沖程采用了無(wú)觸點(diǎn)限位控制器， 實(shí)現(xiàn)了抽汲參數(shù)無(wú)級(jí)可調(diào)， 為就地自動(dòng)控制提供了條件， 如開采稠油時(shí)為避免懸繩器與光桿打架， 可監(jiān)測(cè)光桿載荷， 當(dāng)光桿載荷下降到一定程度時(shí)， 自動(dòng)降低懸繩器運(yùn)動(dòng)速度以適應(yīng)光桿下行速度。另外， 自動(dòng)控制抽空， 隨時(shí)監(jiān)測(cè)示功圖充滿程度， 當(dāng)充滿程度低于設(shè)定數(shù)值時(shí)， 則自動(dòng)降低沖數(shù)，確保泵的充滿程度， 減輕設(shè)備的磨損和進(jìn)一步節(jié)能。 <

14、/p><p>　　直線電機(jī)抽油機(jī)雖然也采用軟連接， 但為克服軟連接使用壽命短的問(wèn)題， 采用了硫化扁鋼絲繩， 它的壽命比圓鋼絲繩長(zhǎng)得多， 同時(shí)采用了鋼絲繩張力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)， 當(dāng)發(fā)現(xiàn)張力下降到某一數(shù)值時(shí)及時(shí)更換， 可有效地避免事故發(fā)生。扁鋼絲繩可以克服圓鋼絲繩旋轉(zhuǎn)和打扭的缺點(diǎn)， 避免懸繩器扭動(dòng)造成抽油桿柱脫扣?？朔艘簤撼橛蜋C(jī)壽命短、要求環(huán)境條件高的弱點(diǎn)， 適應(yīng)性與游梁式抽油機(jī)相當(dāng)。操作維修方便， 安全保護(hù)功能比較齊全。 &

15、lt;/p><p>　　直線電機(jī)抽油機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)能效果好， 系統(tǒng)效率高、能滿足采油工藝自動(dòng)控制的要求和適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境等特點(diǎn)， 特別適合深井、稠油、抽空控制等油井使用， 為18型以上重型抽油機(jī)的制造開辟了新途徑， 是一種值得重視的新型抽油機(jī)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 蘇德勝，劉先剛，呂衛(wèi)