游梁式抽油机与摩擦换向抽油机特性比较.pdf

新疆机械工程学会论文 405 游梁式抽油机与摩擦换向抽油机特性比较 张建成王树行路亚莉周群 (新疆石油管理局机械制造总公司 新疆克拉玛依市834000) 摘要：游梁式抽油机为传统结构抽油机，在油田应用广泛。近几年出现的摩 擦换向抽油机在结构和机理上及其它方面与游梁式抽油机特点都有有较大区别， 本文分析讨论了两种抽油机各自的特点。 主题词：游梁式摩擦换向特性比较 1前言 游梁式抽油机一直是油田机械采油的主力，但该机的四连杆结构决定了随着 抽油机冲程的增加，抽油机的结构尺寸与整机重量大大增加，不利于向长冲程发 展。[1]摩擦换向抽油机属于无游梁式抽油机，采用完全不同的结构形式，由电动机 换向完成上下冲程的转换，该机具有运动部件少、结构简单、电气智能控制程度高、 参数无级调节、材料消耗少的特点。在长冲程抽油机领域，摩擦换向抽油机有逐渐 取代游梁式抽油机的趋势。下面对两种抽油机各自特点进行分析。 2结构特点与工作机理 ·游梁式抽油机一般由动力机(电动机或天然气发动机)、减速器、四连杆机构及 其它附件组成(如图1所示，图中未画出电动机及减速器)。电动机将高速旋转运动 和能量经皮带到达减速器，减速增扭后变成曲柄缓慢的旋转，然后带动连杆、游梁、 驴头作空间的摆动，最后变成悬绳器的上下往复直线运动。驴头圆弧面上某一点在 空间摆动的长度就是抽油机的冲程。从结构 形式和工作机理上看。游梁式抽油机其结构 尺寸和整机重量随着冲程长度增加而增加， 这带来以下影响：1、消耗钢材量大；2、制造 成本高3、运输困难；4、安装成本大。 摩擦换向抽油机(如图2所示)一般由 变频调速电动机、摆线针轮减速器、摩擦轮 图1游梁式抽油机 及图中未画出的支撑以上部件的塔架、电控 装置等组成。摩擦换向抽油机运动传动路线如下：电动机——减速器——摩擦轮， 电动机主要采用开关磁阻电机或变频调速电机，减速器采用摆线针轮减速器，电机 406 2006年第二届七省区市机械工程学会科技论坛暨学会改革与发展研讨会论文集 与减速器之间、减速器与摩擦轮之间用联轴器连接，摩擦轮上绕钢丝绳，钢丝绳一 端连光杆，另一端连平衡配重，电动机由程序控制正反转，摩擦轮与钢丝绳通过表 面摩擦力实现运动与能量的传递，从而实现悬点上下往复直线运动。冲程长度只受 到塔架高度的制约，只要增加塔架高度，就能获得长冲程。也就是说摩擦换向抽油 机更容易实现长冲程，满足现代采油的长冲程理念。就节省钢材而言，5m冲程的 摩擦换向抽油机钢材消耗量只是游梁式抽油机钢材消耗量的50％左右，当冲程再 增大时，节省的钢材量还要更多。 3运动特性 游梁式抽油机装配好以后。四连杆尺寸 为定值，假定电动机为匀速旋转，其运动规 律也就确定了，许多文献中将游梁式抽油机 悬点的运动特性作了详细分析，大概来说有 简谐运动、有类似简谐运动，还有其它的运 图2摩擦换向抽油机 动类型，不管是哪一种运动，其悬点都具有 加速度，而且变化比较大，加速度的存在造成冲击动载荷，运行不平稳。 摩擦换向抽油机一般采用变频调速电动机，由PLC控制电动机的运转，电动 机能频繁正反转，在正反转期间加减速过程当中存在加速度，但经过计算，当冲次 在5次／min时。此加速度比游梁式抽油机悬点加速度要小的多，而且时间上非常 短，这样冲击动载荷相对较小。相对匀速直线运动时间比较长，整机运行很平稳；但 当冲次逐渐增大，该机非匀速段时间变得越来越短，相对应的加速度会越来越大， 从而造成动载荷增大，因此，从运动特性上分析，摩擦换向抽油机适宜长冲程、低冲 次的情况。 4扭矩特性 扭矩特性是抽油机的最重要的特性之一，减速器的净扭矩大小决定减速器规 格的大小。下面比较两种结构的抽油机的扭矩特性。 游梁式抽油机以常规曲柄平衡抽油机为例。其减速器输出轴净扭矩为： Tn=孵(w—Bc神+警)訾一 Msin0+r(1)[1] (1)式中T。——净扭矩 T7b——四连杆机构传动效率 m——指数；辩o时，m=一1，辩d0时，m=1 w——悬点载荷 B——结构不平衡重 J“——摆动部件的转动惯量 新疆机械工程学