抽油機隨動平衡裝置設計

1. 游梁式抽油機的分類

以常規曲柄平衡抽油機為例，結構示意圖如左圖所示。 圖中，1—底座；2—支架；3—懸繩器；4—驢頭；5—游梁；6—橫梁軸承座；7—橫梁；8—連桿；9—曲柄銷裝置；10—曲柄裝置；11—減速器；12—剎車保險裝置；13—剎車裝置；14—電動機；15—配電箱。
游梁式抽油機是一種變形的四連桿機構，其整機結構特點像一架天平，一端是抽油載荷，另一端是平衡配重載荷。對於支架來說，如果抽油載荷和平衡載荷形成的扭矩相等或變化一致，那麼用很小的動力就可以使抽油機連續不間斷地工作。 異形游梁式系列抽油機包括雙驢頭抽油機、彎游梁抽油機和對常規游梁抽油機節能改造的機型等機型。
異形游梁式抽油機是以常規抽油機為基礎模式而研製出的新機型，它採用變徑圓弧狀的游梁後臂，游梁與橫梁之間採用柔性件連接結構，在主要結構上具有常規游梁式抽油機簡單，牢靠，耐用等特點，在性能上易於實現長沖程，並且具有突出的節能特點。

2. 抽油機的工作原理

抽油機的工作原理是由動力機供給動力，經減速器將動力機的高速轉動變為抽油機曲柄的低速轉動，並由曲柄—連桿—游梁機構將旋轉運動變為抽油機驢頭的上、下往復運動，經懸繩器總成帶動深井泵工作。

抽油機的主要部件有提供動力的動力機；傳遞動力並降低速度的減速器；傳遞動力並將旋轉運動變成往復運動的四桿機構；傳遞動力並保證光桿做往復直線運動的驢頭及懸繩器總成；使抽油機能停留在任意位置的剎車裝置以及為使動力機能在一個較小的負載變化范圍內工作的平衡裝置等。

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1、採用牢固耐用的組合減速傳動系統，結合工業電腦數字化控制的永磁同步制動電機技術，實現了柔性啟動、加速、減速、超低速運行，避免了抽油機在換向啟動時的機械沖擊，做到了抽油機只保養無大修，延長了抽油機的使用壽命。

2、採用簡練機身，最大限度的利用空間位置，突破了常規抽油機最大沖程和最低沖次的局限，最大沖程可達8米、最低沖次0.5次。

擴大了抽油機的使用范圍，擴展了抽油機的使用范圍，特別適合中高含水期大排量、深井、稠油井的重載強抽；延長了抽油桿、抽油泵的使用壽命，適合了當今大排量、低滲透、稠油井、深井的不同開採的需要。

3. 抽油機的改型發展

塔架式數控抽油機屬於「長沖程、低沖次」機電一體化的抽油機，是現代機械製造技術、控制技術、功率電子技術與機電一體化技術集成創新的完美結合它採取控制系統驅動電機運行，通過組合減速傳動使抽油機的動力源和終端負載作換向運動，拖動抽油桿上下反復運行，抽油桿和配重形成了天平式的平衡，相互不斷地交換儲存和釋放勢能的過程，實現了運行時的平衡，使機械效率達到90%以上，無功損耗接近於零，起到了四兩撥千斤的效果，與常規抽油機相比節能效果達到30~70%，解決了常規抽油機機械效率低、難以實現長沖程和高耗能的難題。
塔架式數控抽油機的主要特點是：1. 採用牢固耐用的組合減速傳動系統，結合工業電腦數字化控制的永磁同步制動電機技術，實現了柔性啟動、加速、減速、超低速運行，避免了抽油機在換向啟動時的機械沖擊，做到了抽油機只保養無大修，延長了抽油機的使用壽命。
2. 採用簡練機身，最大限度的利用空間位置，突破了常規抽油機最大沖程和最低沖次的局限，最大沖程可達8米、最低沖次0.5次。擴大了抽油機的使用范圍，擴展了抽油機的使用范圍，特別適合中高含水期大排量、深井、稠油井的重載強抽；延長了抽油桿、抽油泵的使用壽命，適合了當今大排量、低滲透、稠油井、深井的不同開採的需要。3. 運用變頻調速和程序自動控制技術，變傳統機械式抽油為現代智能化採油，運行效率高、能耗少、使用可靠，一舉將傳統的機械採油裝備帶入了電子時代。採用無線遙控操作，液晶屏數字顯示，清晰可見，調整參數（沖程、沖次）簡便易行，無級分別調整上下沖程的沖次。可根據井下工況隨時改變參數，達到最大泵效及工藝的要求。
4. 獨特的配重設計，能輕松、迅速地完成調整平衡的作業。
5. 可靠的安全保障，運行時運動件與人隔離；操作機器與高壓電隔離；調平衡時配重塊落地調整安全無憂，電腦全方位監控抽油機運行，具有過載、失載、缺相等多種保護功能並有自動起機、不平衡報警、停機、顯示故障原因、歷史故障記錄等保護功能。
6. 牢固耐用使用方便。抽油機裝卸載、調防沖距上提下掛、碰泵等不用輔助設備即可完成。
大慶油田採油十廠五礦自2007年至今已有108台塔架式數控抽油機投產運行，平均運行功率1kw左右，維護簡單、方便。 機械舉升採油方式是目前大慶油田的最主要的、也是應用最為廣泛的是採油方式。在機械舉升工藝中，抽油機-深井泵採油是應用井數最多的舉升工藝。在本章節中，重點介紹抽油機-深井泵採油的基礎理論、技術發展、測試技術以及節能新技術的應用。
抽油機-深井泵抽油裝置及基礎理論計算
抽油機-深井泵採油方式，簡稱為抽油機採油方式。本節介紹的主內容是抽油機裝置的構成，抽油機技術的發展以及抽油機舉升工藝的基礎理論。
抽油機-深井泵抽油裝置
抽油機-深井泵抽油裝置 是指由抽油機、抽油桿、深井泵組成的抽油系統。它藉助於抽油機曲柄連桿機構的運動，將動力機（一般為電動機）的旋轉運動轉變為光桿的上下往復運動，用抽油桿帶動深井泵柱塞進行抽油。
（一）抽油機
抽油機是抽油機-深井泵抽油系統中的主要地面設備。游梁式抽油機主要由游梁-連桿-曲柄機構、減速箱、動力設備、輔助設備等四大部份組成。工作時，動力機將高速旋轉通過皮帶和減速箱傳給曲柄軸，帶動曲柄軸做低速旋轉運動，曲柄通過連桿經橫梁帶動游梁作上下往擺動，掛在驢頭上的懸繩器便帶動抽油桿作上下往復運動。
游梁式抽油機按照結構主要分為兩大類：即普通式游梁式抽油機和前置式游梁式抽油機。
隨著抽油機製造技術的不斷發展進步，自20世紀90年代後，陸續開發了不同形式的以節能為目的的抽油機，節能抽油機仍然屬於普通式游梁式抽油機結構。關於節能型抽油機的結構特點，將在節能技術中加以介紹。
普通式游梁式抽油機和前置式游梁式抽油機兩者的主要組成部分相同，只是游梁與連桿的連接位置不同。普通抽油機一般採用機械平衡，而前置式抽油機最初多採用氣動平衡，但由於技術上的不完善，後來使用機械平衡的方法，目前在我廠使用的前置式抽油機均為機械平衡。前置式抽油機上沖程曲柄轉角為195°，下沖程曲柄轉角165°，使得上沖程較下沖程慢。
（二）抽油泵
抽油泵是抽油機-深井泵抽油系統中的井下設備。由於它的工作環境復雜，條件惡劣，而且它工作的好壞直接關繫到油井的產量，因而應滿足以下一般要求：
（1）結構簡單，強度高，質量好。連接部分密封可靠；
（2）製造材料耐磨，抗腐蝕性好，使用壽命長；
（3）規格能滿足排量要求，適應性強；
（4）便於起下。
抽油泵主要由工作筒、柱塞及固定凡爾、游動凡爾組成。按照抽油泵在油管中的固定方式分為桿式泵和管式泵。在我廠主要應用管式泵。
（三）抽油桿
我國生產的抽油桿從級別上分有C、D、K三種級別。C級抽油桿用於輕、中型負荷的抽油機井；D級抽油桿用於中、重負荷的抽油機井；K級抽油桿用於輕、中負荷有腐蝕性的抽油機井。大慶油田使用的抽油桿為C級和D級抽油桿。由於各個抽油桿生產廠家採取的加工工藝不一，使用的加工材料不一，抽油桿的機械性能也各不相同。
晶變頻器對抽油機變頻改造的幾個好處
1. 大大提高功率因數。減小供電電流，從而減小了電網及變壓器的負荷。2. 動態調整抽取速度，一方面節能，同時增加原油產量。
3. 實現真正「軟起動」對電機變速箱抽油機，避免過大機械沖擊，延長設備使用壽命。

4. 抽油機的工作原理是什麼

機械採油是我國和世界上許多國家從井下提取原有的基本手段，目前廣泛使用的是游梁抽油機，如圖3-80所示，一些地區也使用無游梁式抽油機如圖3-81所示。游梁抽油機的工作原理是電動機通過帶輪和減速器減速帶動曲柄8轉動，曲柄上配置平衡重塊以平衡抽油機在上、下沖程中電動機承受的載荷。曲柄帶動連桿做平面運動，驅動游梁繞支架左右擺動，驢頭上的懸繩器拉動抽油桿上下運動，帶動井底抽油泵中活塞抽吸原油，並將原油排出地面。

圖3-80常規型游梁抽油機1—剎車裝置；2—電動機；3—減速箱皮帶輪；4—減速箱；5—輸入軸；6—中間軸；7—輸出軸；8—曲柄；9—連桿軸；10—支架；11—平衡重；12—連桿；13—橫梁軸；14—橫梁；15—平衡板；16—游梁；17—支架；18—驢頭；19—懸繩器；20—井口密封盒；21—出油三通；22—底盤

圖3-81無游梁式抽油機機構簡圖1—曲柄；2—鋼索；3—滑輪；4—平衡配重

5. 磕頭機 是什麼

游梁式抽油機是一種常見的有桿類採油設備，它通過游梁、連桿和曲柄機構實現換向，並利用曲柄重塊進行平衡。這種設備廣泛應用於石油開采領域，因其獨特的結構設計而被稱為「磕頭機」。游梁式抽油機的運行原理基於簡單的機械原理，通過動力設備帶動曲柄旋轉，曲柄通過連桿將動力傳遞給游梁，使游樑上下擺動，從而帶動抽油桿在井筒內上下運動，實現抽油功能。

游梁式抽油機主要由四大部分組成：游梁—連桿—曲柄機構、減速箱、動力設備和輔助裝備。其中，游梁—連桿—曲柄機構是抽油機的核心部分，它通過連桿將曲柄的旋轉運動轉化為游梁的往復擺動，進而帶動抽油桿在井筒內上下運動。減速箱則用於降低動力設備的轉速，增加扭矩，保證抽油機平穩運行。動力設備通常採用電動機或柴油機，為抽油機提供動力。輔助裝備包括各種安全保護裝置和控制系統，確保抽油機的安全穩定運行。

游梁式抽油機的結構設計簡潔高效，不僅能夠滿足石油開採的基本需求，還能夠在不同的工作環境中表現出良好的適應性。在實際應用中，游梁式抽油機因其較高的可靠性和較低的維護成本而受到廣泛歡迎。然而，隨著技術的發展，新型的抽油設備也在不斷涌現，以滿足更高要求的開采需求。

游梁式抽油機在石油開采中的應用歷史可以追溯到20世紀初。自那時以來，隨著技術的進步，游梁式抽油機的設計和製造工藝也在不斷優化，使其在現代石油開采中依然扮演著重要的角色。盡管如此，游梁式抽油機的原理和結構並未發生根本性的改變，它依然是一種簡單而有效的抽油設備。

游梁式抽油機的英文名稱為beam(-balanced) pumping unit，這一名稱反映了其獨特的結構特點。其中，「beam」指的就是游梁部分，「balanced」則表示其通過游梁和曲柄重塊實現平衡。這種抽油機的設計不僅考慮了效率和穩定性，還充分考慮了操作和維護的便捷性，使其成為石油開采領域的不可或缺的重要設備。