抽油机随动平衡装置设计

1. 游梁式抽油机的分类

以常规曲柄平衡抽油机为例，结构示意图如左图所示。 图中，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。
游梁式抽油机是一种变形的四连杆机构，其整机结构特点像一架天平，一端是抽油载荷，另一端是平衡配重载荷。对于支架来说，如果抽油载荷和平衡载荷形成的扭矩相等或变化一致，那么用很小的动力就可以使抽油机连续不间断地工作。 异形游梁式系列抽油机包括双驴头抽油机、弯游梁抽油机和对常规游梁抽油机节能改造的机型等机型。
异形游梁式抽油机是以常规抽油机为基础模式而研制出的新机型，它采用变径圆弧状的游梁后臂，游梁与横梁之间采用柔性件连接结构，在主要结构上具有常规游梁式抽油机简单，牢靠，耐用等特点，在性能上易于实现长冲程，并且具有突出的节能特点。

2. 抽油机的工作原理

抽油机的工作原理是由动力机供给动力，经减速器将动力机的高速转动变为抽油机曲柄的低速转动，并由曲柄—连杆—游梁机构将旋转运动变为抽油机驴头的上、下往复运动，经悬绳器总成带动深井泵工作。

抽油机的主要部件有提供动力的动力机；传递动力并降低速度的减速器；传递动力并将旋转运动变成往复运动的四杆机构；传递动力并保证光杆做往复直线运动的驴头及悬绳器总成；使抽油机能停留在任意位置的刹车装置以及为使动力机能在一个较小的负载变化范围内工作的平衡装置等。

(2)抽油机随动平衡装置设计扩展阅读

1、采用牢固耐用的组合减速传动系统，结合工业电脑数字化控制的永磁同步制动电机技术，实现了柔性启动、加速、减速、超低速运行，避免了抽油机在换向启动时的机械冲击，做到了抽油机只保养无大修，延长了抽油机的使用寿命。

2、采用简练机身，最大限度的利用空间位置，突破了常规抽油机最大冲程和最低冲次的局限，最大冲程可达8米、最低冲次0.5次。

扩大了抽油机的使用范围，扩展了抽油机的使用范围，特别适合中高含水期大排量、深井、稠油井的重载强抽；延长了抽油杆、抽油泵的使用寿命，适合了当今大排量、低渗透、稠油井、深井的不同开采的需要。

3. 抽油机的改型发展

塔架式数控抽油机属于“长冲程、低冲次”机电一体化的抽油机，是现代机械制造技术、控制技术、功率电子技术与机电一体化技术集成创新的完美结合它采取控制系统驱动电机运行，通过组合减速传动使抽油机的动力源和终端负载作换向运动，拖动抽油杆上下反复运行，抽油杆和配重形成了天平式的平衡，相互不断地交换储存和释放势能的过程，实现了运行时的平衡，使机械效率达到90%以上，无功损耗接近于零，起到了四两拨千斤的效果，与常规抽油机相比节能效果达到30~70%，解决了常规抽油机机械效率低、难以实现长冲程和高耗能的难题。
塔架式数控抽油机的主要特点是：1. 采用牢固耐用的组合减速传动系统，结合工业电脑数字化控制的永磁同步制动电机技术，实现了柔性启动、加速、减速、超低速运行，避免了抽油机在换向启动时的机械冲击，做到了抽油机只保养无大修，延长了抽油机的使用寿命。
2. 采用简练机身，最大限度的利用空间位置，突破了常规抽油机最大冲程和最低冲次的局限，最大冲程可达8米、最低冲次0.5次。扩大了抽油机的使用范围，扩展了抽油机的使用范围，特别适合中高含水期大排量、深井、稠油井的重载强抽；延长了抽油杆、抽油泵的使用寿命，适合了当今大排量、低渗透、稠油井、深井的不同开采的需要。3. 运用变频调速和程序自动控制技术，变传统机械式抽油为现代智能化采油，运行效率高、能耗少、使用可靠，一举将传统的机械采油装备带入了电子时代。采用无线遥控操作，液晶屏数字显示，清晰可见，调整参数（冲程、冲次）简便易行，无级分别调整上下冲程的冲次。可根据井下工况随时改变参数，达到最大泵效及工艺的要求。
4. 独特的配重设计，能轻松、迅速地完成调整平衡的作业。
5. 可靠的安全保障，运行时运动件与人隔离；操作机器与高压电隔离；调平衡时配重块落地调整安全无忧，电脑全方位监控抽油机运行，具有过载、失载、缺相等多种保护功能并有自动起机、不平衡报警、停机、显示故障原因、历史故障记录等保护功能。
6. 牢固耐用使用方便。抽油机装卸载、调防冲距上提下挂、碰泵等不用辅助设备即可完成。
大庆油田采油十厂五矿自2007年至今已有108台塔架式数控抽油机投产运行，平均运行功率1kw左右，维护简单、方便。 机械举升采油方式是目前大庆油田的最主要的、也是应用最为广泛的是采油方式。在机械举升工艺中，抽油机-深井泵采油是应用井数最多的举升工艺。在本章节中，重点介绍抽油机-深井泵采油的基础理论、技术发展、测试技术以及节能新技术的应用。
抽油机-深井泵抽油装置及基础理论计算
抽油机-深井泵采油方式，简称为抽油机采油方式。本节介绍的主内容是抽油机装置的构成，抽油机技术的发展以及抽油机举升工艺的基础理论。
抽油机-深井泵抽油装置
抽油机-深井泵抽油装置 是指由抽油机、抽油杆、深井泵组成的抽油系统。它借助于抽油机曲柄连杆机构的运动，将动力机（一般为电动机）的旋转运动转变为光杆的上下往复运动，用抽油杆带动深井泵柱塞进行抽油。
（一）抽油机
抽油机是抽油机-深井泵抽油系统中的主要地面设备。游梁式抽油机主要由游梁-连杆-曲柄机构、减速箱、动力设备、辅助设备等四大部份组成。工作时，动力机将高速旋转通过皮带和减速箱传给曲柄轴，带动曲柄轴做低速旋转运动，曲柄通过连杆经横梁带动游梁作上下往摆动，挂在驴头上的悬绳器便带动抽油杆作上下往复运动。
游梁式抽油机按照结构主要分为两大类：即普通式游梁式抽油机和前置式游梁式抽油机。
随着抽油机制造技术的不断发展进步，自20世纪90年代后，陆续开发了不同形式的以节能为目的的抽油机，节能抽油机仍然属于普通式游梁式抽油机结构。关于节能型抽油机的结构特点，将在节能技术中加以介绍。
普通式游梁式抽油机和前置式游梁式抽油机两者的主要组成部分相同，只是游梁与连杆的连接位置不同。普通抽油机一般采用机械平衡，而前置式抽油机最初多采用气动平衡，但由于技术上的不完善，后来使用机械平衡的方法，目前在我厂使用的前置式抽油机均为机械平衡。前置式抽油机上冲程曲柄转角为195°，下冲程曲柄转角165°，使得上冲程较下冲程慢。
（二）抽油泵
抽油泵是抽油机-深井泵抽油系统中的井下设备。由于它的工作环境复杂，条件恶劣，而且它工作的好坏直接关系到油井的产量，因而应满足以下一般要求：
（1）结构简单，强度高，质量好。连接部分密封可靠；
（2）制造材料耐磨，抗腐蚀性好，使用寿命长；
（3）规格能满足排量要求，适应性强；
（4）便于起下。
抽油泵主要由工作筒、柱塞及固定凡尔、游动凡尔组成。按照抽油泵在油管中的固定方式分为杆式泵和管式泵。在我厂主要应用管式泵。
（三）抽油杆
我国生产的抽油杆从级别上分有C、D、K三种级别。C级抽油杆用于轻、中型负荷的抽油机井；D级抽油杆用于中、重负荷的抽油机井；K级抽油杆用于轻、中负荷有腐蚀性的抽油机井。大庆油田使用的抽油杆为C级和D级抽油杆。由于各个抽油杆生产厂家采取的加工工艺不一，使用的加工材料不一，抽油杆的机械性能也各不相同。
晶变频器对抽油机变频改造的几个好处
1. 大大提高功率因数。减小供电电流，从而减小了电网及变压器的负荷。2. 动态调整抽取速度，一方面节能，同时增加原油产量。
3. 实现真正“软起动”对电机变速箱抽油机，避免过大机械冲击，延长设备使用寿命。

4. 抽油机的工作原理是什么

机械采油是我国和世界上许多国家从井下提取原有的基本手段，目前广泛使用的是游梁抽油机，如图3-80所示，一些地区也使用无游梁式抽油机如图3-81所示。游梁抽油机的工作原理是电动机通过带轮和减速器减速带动曲柄8转动，曲柄上配置平衡重块以平衡抽油机在上、下冲程中电动机承受的载荷。曲柄带动连杆做平面运动，驱动游梁绕支架左右摆动，驴头上的悬绳器拉动抽油杆上下运动，带动井底抽油泵中活塞抽吸原油，并将原油排出地面。

图3-80常规型游梁抽油机1—刹车装置；2—电动机；3—减速箱皮带轮；4—减速箱；5—输入轴；6—中间轴；7—输出轴；8—曲柄；9—连杆轴；10—支架；11—平衡重；12—连杆；13—横梁轴；14—横梁；15—平衡板；16—游梁；17—支架；18—驴头；19—悬绳器；20—井口密封盒；21—出油三通；22—底盘

图3-81无游梁式抽油机机构简图1—曲柄；2—钢索；3—滑轮；4—平衡配重

5. 磕头机 是什么

游梁式抽油机是一种常见的有杆类采油设备，它通过游梁、连杆和曲柄机构实现换向，并利用曲柄重块进行平衡。这种设备广泛应用于石油开采领域，因其独特的结构设计而被称为“磕头机”。游梁式抽油机的运行原理基于简单的机械原理，通过动力设备带动曲柄旋转，曲柄通过连杆将动力传递给游梁，使游梁上下摆动，从而带动抽油杆在井筒内上下运动，实现抽油功能。

游梁式抽油机主要由四大部分组成：游梁—连杆—曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装备。其中，游梁—连杆—曲柄机构是抽油机的核心部分，它通过连杆将曲柄的旋转运动转化为游梁的往复摆动，进而带动抽油杆在井筒内上下运动。减速箱则用于降低动力设备的转速，增加扭矩，保证抽油机平稳运行。动力设备通常采用电动机或柴油机，为抽油机提供动力。辅助装备包括各种安全保护装置和控制系统，确保抽油机的安全稳定运行。

游梁式抽油机的结构设计简洁高效，不仅能够满足石油开采的基本需求，还能够在不同的工作环境中表现出良好的适应性。在实际应用中，游梁式抽油机因其较高的可靠性和较低的维护成本而受到广泛欢迎。然而，随着技术的发展，新型的抽油设备也在不断涌现，以满足更高要求的开采需求。

游梁式抽油机在石油开采中的应用历史可以追溯到20世纪初。自那时以来，随着技术的进步，游梁式抽油机的设计和制造工艺也在不断优化，使其在现代石油开采中依然扮演着重要的角色。尽管如此，游梁式抽油机的原理和结构并未发生根本性的改变，它依然是一种简单而有效的抽油设备。

游梁式抽油机的英文名称为beam(-balanced) pumping unit，这一名称反映了其独特的结构特点。其中，“beam”指的就是游梁部分，“balanced”则表示其通过游梁和曲柄重块实现平衡。这种抽油机的设计不仅考虑了效率和稳定性，还充分考虑了操作和维护的便捷性，使其成为石油开采领域的不可或缺的重要设备。