新型抽油機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及其評(píng)價(jià)課件

新型抽油機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

及其評(píng)價(jià)

主講李樹臻新型抽油機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

及其評(píng)價(jià)主講1第一節(jié)概述抽油機(jī)-抽油桿-抽油泵(簡(jiǎn)稱三抽設(shè)備)是機(jī)械采油的重要設(shè)備.據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)的機(jī)械采油設(shè)備采油井占總井?dāng)?shù)的900/0,其中三抽設(shè)備占油井總數(shù)的800/0

所采產(chǎn)量占總產(chǎn)量的750/0。美國(guó)的機(jī)械采油設(shè)備采油井占總井?dāng)?shù)的950/0，其中三抽設(shè)備占油井總數(shù)的850/0，所采產(chǎn)量占總產(chǎn)量的700/0。第一節(jié)概述抽油機(jī)-抽油桿-抽油泵(簡(jiǎn)稱三抽設(shè)備)是機(jī)械采2抽油機(jī)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外對(duì)抽油機(jī)的研究從未間斷。新的傳動(dòng)原理、設(shè)計(jì)方案和新的機(jī)型不斷出現(xiàn)。國(guó)外，以美國(guó)為代表的石油設(shè)備生產(chǎn)國(guó)，抽油機(jī)生產(chǎn)制造研究逐步向幾個(gè)大公司靠攏.。研究主流主要向技術(shù)統(tǒng)一化、生產(chǎn)模塊化、產(chǎn)品系列化和標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。新型抽油機(jī)出現(xiàn)較少。我國(guó)，抽油機(jī)生產(chǎn)廠家眾多，生產(chǎn)能力嚴(yán)重過(guò)剩。促使抽油機(jī)生產(chǎn)企業(yè)為提高技術(shù)含量、開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品而增加投入。使抽油機(jī)的研究力量不斷增強(qiáng)，抽油機(jī)的研究成果不斷涌現(xiàn)。

抽油機(jī)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外對(duì)抽油機(jī)的研究從未間斷。新的傳動(dòng)原理、設(shè)3主要研究方向是：1．

提高沖程，降低沖次；2．

節(jié)能抽油機(jī)；3．

自動(dòng)化和智能化控制。主要研究方向是：1．

提高沖程，降低沖次；4第二節(jié)游梁式抽油機(jī)節(jié)能原理與技術(shù)改造

一、梁式抽油機(jī)的工作特征

二、抽油機(jī)的節(jié)能途徑分析

三、梁式抽油機(jī)的節(jié)能改造第二節(jié)游梁式抽油機(jī)節(jié)能原理與技術(shù)改造一、梁式抽油機(jī)的工作特5一、游梁式抽油機(jī)的工作特征1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)由四連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為光桿的上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。如圖3所示。圖3游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖一、游梁式抽油機(jī)的工作特征1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖3游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)62、運(yùn)動(dòng)特征懸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)為周期性的變速運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)抽油循環(huán)中，加速度接近余玄規(guī)律變化。如圖4所示圖4懸點(diǎn)加速度曲線2、運(yùn)動(dòng)特征圖4懸點(diǎn)加速度曲線73、負(fù)荷特征游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)負(fù)荷的變化規(guī)律可用懸點(diǎn)的示功圖表示，如圖5、6所示。圖5靜力示功圖圖6動(dòng)力示功圖3、負(fù)荷特征游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)負(fù)荷的變化規(guī)律可用懸點(diǎn)的示功圖表84、游梁式抽油機(jī)曲柄扭矩的變化規(guī)律（1）作用在曲柄上的負(fù)荷扭矩MpMp＝（P懸－B＋）＝TF（P懸－B＋）（20）

式中TF－扭矩因數(shù)，為只與抽油機(jī)幾何尺寸和曲柄轉(zhuǎn)角φ有關(guān)的正弦函數(shù)。扭矩因數(shù)曲線為一條正弦曲線，但與標(biāo)準(zhǔn)正弦曲線的平衡扭矩曲線超前一個(gè)相位角。4、游梁式抽油機(jī)曲柄扭矩的變化規(guī)律（1）作用在曲柄上的負(fù)荷扭9P懸－懸點(diǎn)載荷，其變化規(guī)律如圖示功圖所示。B－結(jié)構(gòu)不平衡重。是指當(dāng)摘開(kāi)曲柄連桿銷后，為使游梁處于水平，需要在懸點(diǎn)上所施加的力。重力方向?yàn)檎b－為游梁、橫梁、連桿組件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。εb－游梁的轉(zhuǎn)動(dòng)角加速度?？梢?jiàn)抽油機(jī)曲柄的負(fù)荷扭矩變化規(guī)律基本上為一條上沖程振幅大、下沖程振幅小的正弦波。但其上沖程的扭矩峰值較標(biāo)準(zhǔn)正弦波超前，而下沖程的負(fù)峰值則滯后。這主要是由于抽油機(jī)的懸點(diǎn)負(fù)荷特點(diǎn)造成的。

P懸－懸點(diǎn)載荷，其變化規(guī)律如圖示功圖所示。10（2）曲柄的平衡扭矩M平M平＝Q曲R曲sinφ-Jpε＝Mmaxsinφ-Jpε式中Q曲、R曲－分別為曲柄平衡重和曲柄平衡半徑。

Jp－曲柄組件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

ε－曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)角加速度。Mmax－最大曲柄平衡力矩。Mmax＝Q曲R曲。曲柄的平衡扭矩曲線幾乎為一條標(biāo)準(zhǔn)的正弦曲線。（2）曲柄的平衡扭矩M平M平＝Q曲R曲sinφ-Jpε＝Mm11（3）曲柄凈扭矩MM＝Mp－M平

1．凈扭矩2、負(fù)荷扭矩3、平衡扭矩圖7扭矩曲線曲柄凈扭矩M的特點(diǎn)：a、在整個(gè)工作循環(huán)中，始終是變化的。且脈動(dòng)值很大。b、在整個(gè)工作循環(huán)中出現(xiàn)兩次負(fù)扭矩。兩個(gè)最大扭矩峰值分別出現(xiàn)在上、下沖程靜變形結(jié)束后的一瞬間（3）曲柄凈扭矩MM＝Mp－M平1．凈扭矩2、負(fù)荷扭12實(shí)例例：某井抽油機(jī)機(jī)型為CYJ-10-3-48B，P懸max=4375kg，P懸min=l483kg，P懸均=2744kg，沖次n=8，沖程S=3m。最大正扭矩26980.44N·m，最大負(fù)扭矩4697.62N·m，平均扭矩7951.44N·m，平均功率8.59kW，最大加速度1.55m／s2。實(shí)例例：某井抽油機(jī)機(jī)型為CYJ-10-3-48B，P懸max13計(jì)算結(jié)果表明a、抽油機(jī)扭矩的脈動(dòng)幅值很大，本例為平均值的3．39倍。脈動(dòng)大的結(jié)果是載荷峰值大而平均載荷低，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試抽油機(jī)適配電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率在20％左右。但為了滿足最大負(fù)荷的要求，不得不配用大功率電機(jī)，即所謂“大馬”拉“小車”。在這樣的負(fù)荷率下，效率再高的電動(dòng)機(jī)的實(shí)際效率也只有80％左右。

圖8電機(jī)負(fù)載率與電機(jī)效率的關(guān)系曲線計(jì)算結(jié)果表明a、抽油機(jī)扭矩的脈動(dòng)幅值很大，本例為平均值的3．14b、扭矩脈動(dòng)大同時(shí)使電流脈動(dòng)大，電流均方根值大，額外增加了電流流經(jīng)導(dǎo)體的有功損失。也使電機(jī)效率降低。c、脈動(dòng)大的另一后果是使抽油機(jī)機(jī)體尺寸加大，振動(dòng)加大，壽命降低。d、值得注意的是抽油機(jī)存在負(fù)扭矩，一個(gè)周期中一般出現(xiàn)兩次，如圖7所示。負(fù)扭矩的出現(xiàn)使電動(dòng)機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行，向電網(wǎng)充電。研究結(jié)果表明，這種向電網(wǎng)反充電的工況不但使電能利用率降低，而且由于充電相位不可能與電網(wǎng)相位完全同步，而使充電電能不可能完全轉(zhuǎn)變成為有用電能。b、扭矩脈動(dòng)大同時(shí)使電流脈動(dòng)大，電流均方根值大，額外增加了電15二、抽油機(jī)的節(jié)能途徑分析

1、節(jié)能目標(biāo)節(jié)能的目標(biāo)是提高效率，降低能耗。提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的首要問(wèn)題之一是提高地面部分的的效率ηs，也就是提高整個(gè)抽油機(jī)系統(tǒng)的效率。二、抽油機(jī)的節(jié)能途徑分析

1、節(jié)能目標(biāo)162、節(jié)能途徑（1）提高從懸點(diǎn)到電機(jī)各部件的傳動(dòng)效率。這方面主要由抽油機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試、維護(hù)、保養(yǎng)等各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)最優(yōu)化操作完成，這里不作贅述。（2）提高電機(jī)的實(shí)際工作效率η1。這是最引起人們重視的關(guān)鍵節(jié)能技術(shù)環(huán)節(jié)。由前面的論述可以得出結(jié)論：提高電機(jī)的實(shí)際工作效率η1的方法有：a、

改造電機(jī)的結(jié)構(gòu)，使之具有適應(yīng)脈動(dòng)負(fù)荷的輸出特性；設(shè)計(jì)適應(yīng)抽油機(jī)工作特點(diǎn)的新型節(jié)能電機(jī)。b、

改善電機(jī)的扭矩負(fù)荷，使之盡可能的平穩(wěn)，使電機(jī)處于高效區(qū)內(nèi)工作。c、

以上兩種方法同時(shí)進(jìn)行。2、節(jié)能途徑（1）提高從懸點(diǎn)到電機(jī)各部件的傳動(dòng)效率。這方面主173、使抽油機(jī)曲柄凈扭矩的變化平穩(wěn)的技術(shù)途徑分析由圖7和公式（20）、（21）、（22）可以得出如下幾條技術(shù)途徑：（1）使曲柄負(fù)荷扭矩Mp曲線盡可能的接近曲柄平衡扭矩M平曲線的變化規(guī)律，使凈扭矩M=Mp-M平在每個(gè)瞬時(shí)趨向均勻。具體方法有：1)優(yōu)化運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和各桿件幾何尺寸，使TF·P懸的變化規(guī)律盡量接近正弦變化規(guī)律。如六桿抽油機(jī)、擺桿式抽油機(jī)、雙游梁式抽油機(jī)等。2)優(yōu)化運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和各桿件幾何尺寸，使懸點(diǎn)上沖程前半段（懸點(diǎn)靜載荷最大時(shí)）的加速度減小，從而減小該時(shí)刻的慣性載荷，達(dá)到平穩(wěn)載荷的目的。如非對(duì)稱循環(huán)的“慢提快放”的異相機(jī)、前置機(jī)等。3、使抽油機(jī)曲柄凈扭矩的變化平穩(wěn)的技術(shù)途徑分析由圖7和公式（18（2）使平衡扭矩M平變化規(guī)律接近于負(fù)荷扭矩MP的變化規(guī)律具體方法有：1）

改變平衡扭矩的相位角。如異相機(jī)、前置機(jī)等。讓曲柄平衡重偏置，使平衡相位提前一個(gè)相位角，以便使平衡扭矩峰值與負(fù)荷扭矩峰值同時(shí)產(chǎn)生，達(dá)到最好的平衡效果。2）

采用變力矩的游梁平衡，擬合負(fù)荷扭矩MP的變化規(guī)律，在負(fù)荷扭矩最大時(shí)產(chǎn)生最大平衡力矩。如油量偏置負(fù)荷平衡抽油機(jī)、氣動(dòng)平衡抽油機(jī)等。（2）使平衡扭矩M平變化規(guī)律接近于負(fù)荷扭矩MP的變化規(guī)律具體19（3）利用高轉(zhuǎn)差率電機(jī)配合較大的旋轉(zhuǎn)慣性件削減負(fù)荷的脈動(dòng)幅。高轉(zhuǎn)差率電機(jī)的特點(diǎn)是載荷增大時(shí)，轉(zhuǎn)差率增大，電機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速不得不降低；而較大的旋轉(zhuǎn)慣性力總是抵制這種變化，幫助電機(jī)克服這種增大的載荷。使電機(jī)的實(shí)際載荷趨向平緩。與普通電動(dòng)機(jī)相比，在同樣油井工況下，使用超高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)的電流和功率曲線平均值明顯減小，曲線波動(dòng)明顯平坦。但由于超高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)的工作效率比普通電動(dòng)機(jī)低，使抽油機(jī)系統(tǒng)效率的提高和節(jié)能效果有限，許多工況下不節(jié)能，只在配有較大的旋轉(zhuǎn)慣性件或輕負(fù)荷工況下才有一定的節(jié)能效果。另外超高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)價(jià)格較高也是其不能推廣應(yīng)用的一個(gè)重要因素。（3）利用高轉(zhuǎn)差率電機(jī)配合較大的旋轉(zhuǎn)慣性件削減負(fù)荷的脈動(dòng)幅。20第三節(jié)節(jié)能改造的游梁式抽油機(jī)

（一）異相曲柄平衡式抽油機(jī)

圖14第三節(jié)節(jié)能改造的游梁式抽油機(jī)（一）異相曲柄平衡式抽油機(jī)211、通過(guò)桿件設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)“慢提快放”，2、通過(guò)改變抽油機(jī)桿件的配比，使運(yùn)動(dòng)規(guī)律發(fā)生變化，以減少載荷扭矩曲線的上下峰值差。1、通過(guò)桿件設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)“慢提快放”，22異相機(jī)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的，采用非對(duì)稱循環(huán)機(jī)構(gòu)，使游梁在上下死點(diǎn)時(shí)，連桿兩個(gè)位置之間存在約120的相位夾角。曲柄上沖程的轉(zhuǎn)角增加120，為1920；曲柄下沖程的轉(zhuǎn)角減少120，為1680。這種機(jī)構(gòu)具有“急回特性”：一是上沖程的曲柄轉(zhuǎn)角大于下沖程的曲柄轉(zhuǎn)角，上沖程時(shí)間長(zhǎng)，速度慢，加速度就小，從而使上沖程中載荷扭矩曲線的上峰值減??；同時(shí)也相應(yīng)地縮短了下沖程的運(yùn)行時(shí)間，增大下沖程后半段的加速度變化幅度，從而使扭矩曲線的上峰值增大；二是改變了載荷扭矩曲線的形狀，使其波形盡量向正弦波靠近。異相機(jī)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的，采用非對(duì)稱循環(huán)機(jī)構(gòu)，使游23（二）偏輪游梁抽油機(jī)圖15偏輪游梁抽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖l－懸繩器總成；2－吊繩總成；3－驢頭總成；4－游梁總成；5－支座總成；6－操縱桿總成；7－橫梁總成；8－偏輪總成；9－連桿總成；l0－曲柄銷總成；l1－減速箱總成；12－剎車總成；13－電動(dòng)機(jī)總成；14－底座總成；15－曲柄總成；16－支架總成偏輪游梁式抽油機(jī)(以下簡(jiǎn)稱偏輪機(jī))是為了滿足油田和用戶的需要，由華北石油管理局第二機(jī)械廠研制出的一種新型節(jié)能專利產(chǎn)品，該機(jī)是在異相游梁式抽油機(jī)(以下簡(jiǎn)稱異相機(jī))的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種六連桿機(jī)構(gòu)。偏輪機(jī)桿件均為剛性連接，保留了常規(guī)機(jī)的特點(diǎn)，節(jié)能15％～30％?，F(xiàn)以CYJPl2－4.8-37HB型偏輪機(jī)為例，對(duì)其自身特點(diǎn)進(jìn)行分析。（二）偏輪游梁抽油機(jī)圖15偏輪游梁抽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖偏輪24與常規(guī)機(jī)相比，偏輪機(jī)結(jié)構(gòu)有3點(diǎn)不同①在游梁尾部裝有一個(gè)偏輪；②在偏輪與游梁中心支架之間增設(shè)推桿；③在游梁尾部、橫梁、推桿與偏輪之間用軸承連接。(2)偏輪機(jī)運(yùn)動(dòng)特性分析。與常規(guī)機(jī)相比，偏輪機(jī)結(jié)構(gòu)有3點(diǎn)不同①在游梁尾部裝有一個(gè)偏輪；25偏輪機(jī)利用了變矩節(jié)能原理當(dāng)曲柄旋轉(zhuǎn)時(shí)，依次帶動(dòng)連桿、橫梁、偏輪和游梁運(yùn)動(dòng)。偏輪相對(duì)游梁擺動(dòng)，擺動(dòng)規(guī)律由推桿確定。正是由于偏輪擺動(dòng)的作用，使游梁后臂的有效長(zhǎng)度和游梁擺動(dòng)的角速度均隨著曲柄轉(zhuǎn)角的變化而變化，游梁后臂的變化規(guī)律與懸點(diǎn)載荷的變化規(guī)律基本一致，接近正弦規(guī)律且與曲柄平衡扭矩相對(duì)應(yīng)，從而使曲柄軸凈扭矩波動(dòng)較小。偏輪機(jī)利用了變矩節(jié)能原理當(dāng)曲柄旋轉(zhuǎn)時(shí)，依次帶動(dòng)連桿、橫梁、偏26扭矩因數(shù)與扭矩曲線偏輪機(jī)從修正懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度人手，使扭矩因數(shù)曲線接近正弦曲線，并且該曲線與曲柄平衡產(chǎn)生的正弦曲線谷峰值較好地吻合，因此經(jīng)疊加后的曲柄軸凈扭矩消除了負(fù)扭矩，曲線變得非常平緩，上下沖程中各有一段近似直線，并且占據(jù)了整個(gè)循環(huán)周期的大部分范圍，因此決定了周期負(fù)載系數(shù)低，曲柄軸凈扭矩均方根值小

圖16扭矩因數(shù)與扭矩曲線扭矩因數(shù)與扭矩曲線偏輪機(jī)從修正懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度人手，使扭矩因數(shù)曲27（三）游梁偏置復(fù)合平衡圖18游梁偏置復(fù)合平衡簡(jiǎn)圖不改變常規(guī)機(jī)的結(jié)構(gòu)，在游梁尾部增加固定偏置平衡裝置，其重心相對(duì)游梁下偏一個(gè)角度ε，叫做游梁平衡重偏置角，在運(yùn)行中，游梁偏置平衡重心的運(yùn)行軌跡是一段圓弧，當(dāng)平衡重偏置角ε合適時(shí)，懸點(diǎn)載荷最大時(shí)，平衡重心處于游梁回轉(zhuǎn)中心的水平線上時(shí)，其重力矩最大；當(dāng)懸點(diǎn)在上死點(diǎn)時(shí)，重心靠近游梁回轉(zhuǎn)中心的垂直線，其平衡重力矩最小。利用這一變矩原理與曲柄平衡復(fù)合作用，可有效削減懸點(diǎn)載荷峰值扭矩，改善曲柄平衡游梁抽油機(jī)的曲柄軸凈扭矩曲線的形狀和大小，使其波動(dòng)平緩，且能消除負(fù)扭矩，從而減小抽油機(jī)的周期載荷系數(shù)，提高電動(dòng)機(jī)的工作效率。（三）游梁偏置復(fù)合平衡圖18游梁偏置復(fù)合平衡簡(jiǎn)圖不改28圖19曲游梁抽油機(jī)隨著ε大小的變化，游梁偏置復(fù)合平衡扭矩M平隨曲柄轉(zhuǎn)角θ變化的趨勢(shì)不同。為了與各種不同桿件長(zhǎng)度組合的四連桿游梁機(jī)的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，只需改變?chǔ)诺拇笮。趴梢愿鶕?jù)不同規(guī)格型號(hào)的游梁機(jī)通過(guò)復(fù)合平衡優(yōu)化計(jì)算來(lái)確定。把游梁機(jī)改造成游梁偏置復(fù)合平衡游梁抽油機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，僅增加一個(gè)無(wú)運(yùn)動(dòng)件的剛性平衡裝置，本身無(wú)需維護(hù)保養(yǎng)，調(diào)平衡方便，完全繼承了游梁機(jī)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。與曲柄平衡游梁機(jī)相比，節(jié)電率在15％以上。圖19曲游梁抽油機(jī)隨著ε大小的變化，游梁偏置復(fù)合平衡扭矩M平29優(yōu)點(diǎn)：曲柄、連桿等構(gòu)件受力減小，可靠性相對(duì)提高，程沖相對(duì)加大。上沖程終了時(shí),游梁平衡塊處于比較低的位置，并且單塊重量輕,便于平衡調(diào)整。曲柄平衡塊的重量減輕,便于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。保留了常規(guī)機(jī)的優(yōu)點(diǎn),是一種比較理想的節(jié)能型抽油機(jī)。優(yōu)點(diǎn)：曲柄、連桿等構(gòu)件受力減小，可靠性相對(duì)提高，程沖相對(duì)加大30（四）懸重偏置游梁復(fù)合平衡圖20懸重偏置游梁復(fù)合平衡1一曲柄；2一連桿；3一驢頭；4一游梁；5一后驢頭；6一偏置平衡重；7一懸掛平衡重其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：(1)易調(diào)懸掛平衡重采用重塊下調(diào)和輕塊上調(diào)的懸掛平衡方式，由1個(gè)基本塊、3個(gè)重量不等的配重塊和25個(gè)調(diào)整塊組成整體，用鋼絲繩懸掛于后驢頭，配重塊用3個(gè)螺栓依次固定在基本塊下端，同時(shí)配有托架以便于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)。(2)偏置平衡重為杠鈴式結(jié)構(gòu)，主要由心軸、平衡塊、鎖緊螺栓等組成，平衡塊做成薄片狀，易于調(diào)節(jié)。隨著游梁的上下擺動(dòng)，偏置平衡重的力臂可在2m左右的范圍內(nèi)變動(dòng)。（四）懸重偏置游梁復(fù)合平衡圖20懸重偏置游梁復(fù)合平衡1一31（五）游梁機(jī)加裝擺桿是吉林大安石油機(jī)械廠在1998年研制成功的新型游梁式抽油機(jī).目前,在東北各油田已有200多臺(tái)的用量,受到油田的歡迎和制造廠的重視.（五）游梁機(jī)加裝擺桿是吉林大安石油機(jī)械廠在1998年研制成功321．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在常規(guī)機(jī)的曲柄與連桿之間增加一對(duì)槽形擺桿稱為擺桿式游梁抽油機(jī)(以下簡(jiǎn)稱擺桿機(jī))，是一種新型節(jié)能抽油機(jī)，其特點(diǎn)是將曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，與常規(guī)機(jī)的四連桿機(jī)構(gòu)巧妙地結(jié)合在一起。在曲柄外側(cè)增加2個(gè)擺桿，擺桿中部有空心槽，內(nèi)嵌有上、下軌道。曲柄銷內(nèi)側(cè)同常規(guī)機(jī)一樣與曲柄聯(lián)接，外側(cè)改為安裝1個(gè)滾輪。當(dāng)曲柄旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾輪在軌道上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。促使擺桿上下擺動(dòng)，帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)驢頭上下沖程。擺桿上部開(kāi)有3組銷軸孔，改變連桿下部夾板與銷軸孔的聯(lián)接位置，實(shí)現(xiàn)3種沖程。抽油機(jī)前支架上增加l根方形支架軸，兩端有可伸縮的軸承盒，它是擺桿擺動(dòng)的鉸接點(diǎn)，如圖22所示圖22擺桿式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖l一驢頭；2一游梁；3一連桿；4一擺桿平衡重；5一曲柄平衡重；6一滾輪；7--曲柄；8一擺桿1．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在常規(guī)機(jī)的曲柄與連桿之間增加一對(duì)槽形擺桿稱為擺桿332．性能特點(diǎn)從機(jī)構(gòu)上看是滑塊機(jī)構(gòu)與四連桿機(jī)構(gòu)的組合。整機(jī)采用復(fù)合平衡方式，由擺桿平衡重和曲柄平衡重組成。它既改變了抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，又改變了平衡方式，其特點(diǎn)如下：(1)具有較大的極位角。采用了槽形擺桿的急回機(jī)構(gòu)，有較大的極位角，12型擺桿機(jī)極位角達(dá)到28.30，具有“慢提快放”的節(jié)能效果。(2)合理的傳動(dòng)角。擺桿機(jī)的下傳動(dòng)角(連桿與擺桿的夾角)，不像常規(guī)游梁機(jī)變化那樣大，12型擺桿機(jī)為600～93.440，減少了擺桿的受力，降低了減速器的輸出軸扭矩。2．性能特點(diǎn)從機(jī)構(gòu)上看是滑塊機(jī)構(gòu)與四連桿機(jī)構(gòu)的組合。整機(jī)采用34(3)變化力臂具有變矩節(jié)能效果。隨著曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)，滾輪在擺桿中間的軌道上滾動(dòng)，使得曲柄對(duì)擺桿的作用力的力臂隨時(shí)變化，在上沖程懸點(diǎn)載荷較大時(shí)，力臂較長(zhǎng)；在下沖程懸點(diǎn)載荷較小時(shí)，力臂較短。(4)較多的能量積蓄。在下沖程時(shí)，擺桿上的連桿鉸點(diǎn)比滾輪到支承軸中心的力臂長(zhǎng)，提起的平衡重積蓄能量多，在上沖程時(shí)這部分能量釋放出來(lái)，電動(dòng)機(jī)消耗的功相對(duì)就少。(3)變化力臂具有變矩節(jié)能效果。隨著曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)，滾輪在擺桿中35(5)獨(dú)特的平衡機(jī)理擺桿機(jī)的復(fù)合平衡與眾不同。第一層平衡是常規(guī)機(jī)等都有的曲柄平衡，主要是擺桿和滾輪的設(shè)計(jì)，使曲柄的平衡力矩對(duì)連桿而言，在每一個(gè)上下沖程循環(huán)過(guò)程中，雖然平衡錘質(zhì)量不變，但在擺桿上的平衡半徑是變數(shù)，其半徑大小之差最大值等于2倍曲柄半徑。這樣上沖程做正功的平衡力矩就大于下沖程做負(fù)功的平衡力矩，這是節(jié)能原因之一。第二層平衡是在擺桿尾部設(shè)計(jì)有配重，它所產(chǎn)生的平衡效果相當(dāng)于游梁平衡，但又優(yōu)于后者。因?yàn)閿[桿的擺角遠(yuǎn)小于游梁擺角，近似l／2，擺動(dòng)慣性影響減少，這是節(jié)能原因之二。(5)獨(dú)特的平衡機(jī)理擺桿機(jī)的復(fù)合平衡與眾不同。第一層平衡是常36擺桿機(jī)同常規(guī)機(jī)相比，在類似工況下節(jié)電30％以上，其匹配的減速器扭矩和電機(jī)功率均可減少1／2，新開(kāi)發(fā)的油田可大大減少電網(wǎng)投資費(fèi)用。擺桿機(jī)適合大負(fù)荷、長(zhǎng)沖程，但不適合高沖次。一方面是由結(jié)構(gòu)決定，滾輪在軌道上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，容易磨損；另一方面沖次太高，擺桿上下擺動(dòng)過(guò)大的慣性在曲柄的旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生齒輪受力齒面被交替沖擊。通過(guò)廠內(nèi)試車，確定擺桿機(jī)在最大負(fù)荷、最大沖程條件下，最高沖次為7min-1。擺桿機(jī)平衡的重點(diǎn)在擺桿尾配重上，因?yàn)樗a(chǎn)生的平衡力矩，直接通過(guò)連桿傳至游梁。不經(jīng)過(guò)滾輪，可減少磨損，延長(zhǎng)壽命。當(dāng)平衡接近最佳時(shí)，減速器扭矩很小。選配電機(jī)的功率大小取決于抽油機(jī)所需的扭矩和沖次，擺桿機(jī)與相應(yīng)機(jī)型的扭矩計(jì)算對(duì)比值如表2所示擺桿機(jī)同常規(guī)機(jī)相比，在類似工況下節(jié)電30％以上，其匹配的減速37(六)雙驢頭抽油機(jī)(又稱異形機(jī))由華北石油管理局第一石油機(jī)械廠1993年首先開(kāi)發(fā)成功，目前已形成6-10型、沖程2.5~6m全系列機(jī)型。有3000余臺(tái)在華北、大港、勝利、大慶等14個(gè)油區(qū)工作，國(guó)內(nèi)有華北一機(jī)廠、勝利總機(jī)廠等六個(gè)廠家生產(chǎn)。是1993年以來(lái)應(yīng)用最多的新型抽油機(jī)。圖23雙驢頭抽油機(jī)(六)雙驢頭抽油機(jī)(又稱異形機(jī))由華北石油管理局第一石油機(jī)械38雙驢頭抽油機(jī)主要特點(diǎn)是將常規(guī)游梁式抽油機(jī)連桿與游梁之間的鉸鏈連接改成后驢頭與鋼絲繩的柔性連接組成變參數(shù)的四桿機(jī)構(gòu)，這樣可以克服剛性鉸接四桿機(jī)構(gòu)，游梁擺角較大時(shí)，傳動(dòng)角小、運(yùn)動(dòng)性能、動(dòng)力性能變壞的缺點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)較大擺角（大于700），減小抽油機(jī)尺寸和重量。同時(shí)，由于游梁后臂的長(zhǎng)度是變化的。通過(guò)這種變化，使傳動(dòng)性能與懸點(diǎn)載荷的變化相適應(yīng)，減小抽油機(jī)減速器上的扭矩，提高了抽油機(jī)的承載能力，降低了能耗。其結(jié)構(gòu)如圖24所示。雙驢頭抽油機(jī)主要特點(diǎn)是將常規(guī)游梁式抽油機(jī)連桿與游梁之間的鉸鏈391．雙驢頭抽油機(jī)的工作原理雙驢頭抽油機(jī)工作時(shí)，動(dòng)力機(jī)的高速轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)皮帶和減速器傳給曲柄作低速旋轉(zhuǎn)。隨著曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)，特殊連桿與游梁后臂漸開(kāi)線圓弧的切點(diǎn)，將沿其弧面上下移動(dòng)，即連桿長(zhǎng)度和游梁后臂有效長(zhǎng)度均隨曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)而變化。曲柄通過(guò)“特殊連桿”驅(qū)動(dòng)游梁而往復(fù)擺動(dòng)。隨著游梁的往復(fù)擺動(dòng)，掛在驢頭上的懸繩器便帶動(dòng)抽油桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，再由抽油桿帶動(dòng)深井泵活塞進(jìn)行抽油。圖24雙驢頭抽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1一底座；2一支架；3一平臺(tái)；4一游梁；5一前驢頭；6一護(hù)欄；?一后驢頭；8一驅(qū)動(dòng)繩；9一橫梁；10一連桿；11一曲柄銷裝置；12一曲柄裝置；13一減速器；“一剎車安全裝置；15一電動(dòng)機(jī)；16一剎車裝置1．雙驢頭抽油機(jī)的工作原理雙驢頭抽油機(jī)工作時(shí)，動(dòng)力機(jī)的高速轉(zhuǎn)402．現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況為了驗(yàn)證雙驢頭抽油機(jī)的節(jié)能效果，在華北油田歧650、歧665井上進(jìn)行了常規(guī)機(jī)與異形機(jī)對(duì)比測(cè)試。通過(guò)試驗(yàn)表明，異形機(jī)具有以下5方面的特點(diǎn)：(1)有明顯的節(jié)能效果。歧650井在相近工作參數(shù)下對(duì)比，24h有功電耗量由140.6kW．h下降到97.0kW．h，平均日節(jié)電43.6kW．h，節(jié)電幅度31.0％。(2)啟動(dòng)電流明顯下降，易啟動(dòng)。歧650井原啟動(dòng)電流400A，現(xiàn)啟動(dòng)電流162.5A，下降幅度為59.4％。歧665井在改變工作參數(shù)的情況下，啟動(dòng)電流由原來(lái)的220A下降到150A，下降幅度31.8％。2．現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況為了驗(yàn)證雙驢頭抽油機(jī)的節(jié)能效果，在華北油田歧41(3)具有長(zhǎng)沖程特點(diǎn)，減少相對(duì)沖程損失，有利于提高油井產(chǎn)液量。歧665井換機(jī)型后，改用5m沖程，4min-1沖次的異型機(jī)生產(chǎn)，日產(chǎn)液由原來(lái)的21.0t上升到40.7t，泵效由24.4％提高到55.1％。(4)配套使用電機(jī)功率小。配套使用電機(jī)功率僅22kW，可降低輸入功率，提高抽油由7.122kW下降到670kW。(5)異形機(jī)結(jié)構(gòu)合理、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、附加動(dòng)載小、平衡效果好、維修方便。

(3)具有長(zhǎng)沖程特點(diǎn)，減少相對(duì)沖程損失，有利于提高油井產(chǎn)液量42（七）變形雙驢頭抽油機(jī)1、低矮異型抽油機(jī)1）漸開(kāi)線型抽油機(jī)，如圖18所示

圖18漸開(kāi)線型抽油機(jī)（七）變形雙驢頭抽油機(jī)1、低矮異型抽油機(jī)圖18漸開(kāi)線型抽油機(jī)432)

扇形驢頭抽油機(jī)，如圖19所示

圖19扇形驢頭抽油機(jī)2)

扇形驢頭抽油機(jī)，如圖19所示

圖19扇形驢頭抽油442.增程式游梁抽油機(jī)1)

旋轉(zhuǎn)驢頭增程抽油機(jī);2.增程式游梁抽油機(jī)1)

旋轉(zhuǎn)驢頭增程抽油機(jī);45(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

①普通游梁式抽油機(jī)的驢頭和游梁是鋼性連結(jié)在一起的，而旋轉(zhuǎn)驢頭游粱式抽油機(jī)的驢頭和游梁的連接方式采用的是鉸接，從而可以使驢頭相對(duì)于游梁轉(zhuǎn)動(dòng)。②普通游梁式抽油機(jī)采用的是四連桿機(jī)構(gòu)，而該機(jī)型在驢頭和支架上增加了一根連桿，同時(shí)驢頭本身也成為一個(gè)運(yùn)動(dòng)桿件，因而構(gòu)成獨(dú)特的六連桿機(jī)構(gòu)，③驢頭可以相對(duì)于游梁轉(zhuǎn)動(dòng)，又要求其弧面始終和鉛垂線相切，所以驢頭弧面的輪廓曲線不再是一條圓弧，而應(yīng)該是一條特殊曲線。

(2)工作原理當(dāng)抽油機(jī)工作時(shí)，動(dòng)力機(jī)通過(guò)皮帶和減速箱機(jī)構(gòu)帶動(dòng)游梁運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，旋轉(zhuǎn)驢頭游梁式抽油機(jī)的游梁除了帶動(dòng)驢頭在豎直方向上運(yùn)動(dòng)外，還要使驢頭做相對(duì)于游梁的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，兩種運(yùn)動(dòng)的綜合作用帶動(dòng)抽油桿柱做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，增加沖程并實(shí)現(xiàn)抽汲。(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①普通游梁式抽油機(jī)的驢頭和游梁是鋼性連46(3)性能特點(diǎn)①優(yōu)點(diǎn)：與常規(guī)機(jī)相比，該機(jī)型的沖程不僅具有常規(guī)機(jī)的沖程部分，而且增加了因驢頭旋轉(zhuǎn)而造成的沖程增加，所以具有長(zhǎng)沖程的特點(diǎn)。當(dāng)前我國(guó)有桿式抽油方式正向著長(zhǎng)沖程、低沖次方向發(fā)展，在可能的條件下，將一般抽油機(jī)改造為旋轉(zhuǎn)驢頭游梁式抽油機(jī)，以滿足長(zhǎng)沖程采油工藝的要求，不僅經(jīng)濟(jì)而且可行。②缺點(diǎn)：整機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，因而發(fā)展前景受到一定的限制。(3)性能特點(diǎn)①優(yōu)點(diǎn)：與常規(guī)機(jī)相比，該機(jī)型的沖程不僅472)

游梁與復(fù)合輪綜合增程抽油機(jī)如圖21所示圖21游梁與復(fù)合論綜合增程抽油機(jī)2)

游梁與復(fù)合輪綜合增程抽油機(jī)如圖21所示圖21游48（八）.雙變徑輪式抽油機(jī)該機(jī)是勝利油田工程機(jī)械總廠最近研制開(kāi)發(fā)成功的一種新型抽油機(jī),如圖22、23所示.圖22雙變徑論式抽油機(jī)1)

結(jié)構(gòu)組成圖23雙變徑輪式抽油機(jī)簡(jiǎn)圖（八）.雙變徑輪式抽油機(jī)該機(jī)是勝利油田工程機(jī)械總廠最近研制開(kāi)492)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)具有較好的運(yùn)動(dòng)性能,動(dòng)載荷小,降低了抽油桿上的載荷,改善了抽油機(jī)和抽油泵的工作條件,可靠性明顯提高。減速器扭矩波動(dòng)小,沒(méi)有負(fù)扭矩.具有明顯的節(jié)能效果.可方便的實(shí)現(xiàn)大沖程.完整的四連桿機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性好.連桿、曲柄、減速器等受力小，提高了可靠性。充分利用游梁自重作平衡重。適用于把原10型抽油機(jī)改造成12型，5米沖程的改型抽油機(jī)。缺點(diǎn)：增加了一副軸承。柔性桿的壽命有待提高。2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)具有較好的運(yùn)動(dòng)性能,動(dòng)載荷小,降低了50（九）繩索滑輪式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)繩索滑輪式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)是一種以提高沖程為主要特點(diǎn)的游梁式抽油機(jī)，因此屬于倍增沖程游梁式抽油機(jī)，也是常規(guī)型游梁式抽油機(jī)的一種改進(jìn)形式，改進(jìn)的目的在于節(jié)能。這種機(jī)型最早于1985年由我國(guó)的遼河石油勘探局興隆臺(tái)采油廠研制生產(chǎn)，如圖24所示。

圖24繩索滑輪游梁式抽油機(jī)1一剎車裝置；2一帶傳動(dòng)裝置；3一減速器；4一曲柄；5—平衡塊；6一連桿；7一橫梁：8一游梁；9一轉(zhuǎn)動(dòng)滑輪；10--驢頭；11一懸繩器；12—鋼繩；13--支架：1卜嗽梯：15一底座；16一護(hù)欄（九）繩索滑輪式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)繩索滑輪式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)是一種以提51(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)繩索滑輪式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)與常規(guī)機(jī)相比，其不同之處在于：該機(jī)的的驢頭上裝有一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的滑輪，鋼絲繩的一端與底座相連；另一端繞過(guò)滑輪及驢頭弧面與井口的懸繩器相連。為了避免鋼絲繩與驢頭弧面的滑動(dòng)摩擦，驢頭弧面裝有—排小滾珠，小滾珠可隨鋼絲繩的運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)繩索滑輪式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)與常規(guī)機(jī)相比，其不同之處52(2)工作原理

基本原理同常規(guī)機(jī)。對(duì)于繩索滑輪式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，當(dāng)抽油機(jī)工作時(shí)，在定滑輪的作用下，沖程長(zhǎng)度增加近一倍，從而實(shí)現(xiàn)倍增沖程，(3)性能特點(diǎn)①優(yōu)點(diǎn)：沖程倍增。②缺點(diǎn)：游梁前端載荷增大近一倍，影響到平衡重的配置，并可能造成整機(jī)重量的增加，因而發(fā)展前景受到一定的限制。

(2)工作原理基本原理同常規(guī)機(jī)。對(duì)于繩索滑輪式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)53（十）蛋形驢頭游梁式抽油機(jī)蛋形驢頭游梁式抽油機(jī)也是一種以提高沖程為主要特點(diǎn)的游梁式抽油機(jī)，因此也屬于倍增沖程游梁式抽油機(jī)，也是常規(guī)型游梁式抽油機(jī)的一種改進(jìn)形式，改進(jìn)的目的在于節(jié)能。圖25蛋形旋轉(zhuǎn)驢頭游梁式抽油機(jī)l一減速器：2一曲柄；3一平衡塊；4一連桿；5一橫梁；6一游梁：7一蛋形驢頭；8－懸繩器：9一光桿；i0-．支架；11—扶梯：12一底座（十）蛋形驢頭游梁式抽油機(jī)蛋形驢頭游梁式抽油機(jī)也是一種以提高54(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)蛋形驢頭游梁式抽油機(jī)不再采用定滑輪結(jié)構(gòu)，而是將驢頭設(shè)計(jì)為蛋形結(jié)構(gòu)，鋼絲繩繞在蛋形驢頭上，一端與底座相連，另一端與懸繩器相連。(2)工作原理基本原理同常規(guī)機(jī)。對(duì)于蛋形驢頭游梁式抽油機(jī)，當(dāng)游梁上下擺動(dòng)時(shí)，鋼絲繩使蛋形驢頭跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)抽油桿運(yùn)動(dòng)，使沖程長(zhǎng)度增加近一倍，實(shí)現(xiàn)倍增沖程。(3)性能特點(diǎn)①優(yōu)點(diǎn)：沖程倍增。②缺點(diǎn)；游梁前端載荷增大近一倍，影響到平衡重的配置，并可能造成整機(jī)重量的增加，因而發(fā)展前景受到一定的限制，(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)蛋形驢頭游梁式抽油機(jī)不再采用定滑輪結(jié)構(gòu)，而是將55(十一)斜直井游梁式抽油機(jī)斜直井游梁式抽油機(jī)是為了滿足日益發(fā)展起來(lái)的斜直井和叢式并采油技術(shù)而研制生產(chǎn)的一種新型游梁式抽油機(jī)。該機(jī)型在中國(guó)、美國(guó)、法國(guó)、加拿大等國(guó)均有一定程度的發(fā)展和應(yīng)用。圖26是從后置型游粱式抽油機(jī)改造而來(lái)的斜直井游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，圖27是從前置型游梁式抽油機(jī)改造而來(lái)的斜直井游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

(十一)斜直井游梁式抽油機(jī)斜直井游梁式抽油機(jī)是為了滿足日益發(fā)56結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖27斜直井前置式抽油機(jī)1一底座；2一支架；S一游梁：．4一橫粱：5一驢頭：6一減速器底座；?一減速器；8--V型曲柄；9一連桿：10--平衡重；11一鋼絲繩；12一主支承；13一懸繩圖26斜直井后置式抽油機(jī)l一底座：2一支架；3一游梁：4一橫梁：5一驢頭；6一減速器底座：7一減速器；8一曲柄：9一連桿：10--平衡重；1l一鋼絲繩；12一主支承；13一懸繩器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖27斜直井前置式抽油機(jī)圖26斜直井后置式抽57(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具有傾斜的游梁、可調(diào)節(jié)的連桿，并以傾斜的驢頭對(duì)準(zhǔn)斜直井的軸線。(2)工作原理工作原理基本與常規(guī)機(jī)相同，只是在工作過(guò)程中，驢頭帶動(dòng)抽油桿在傾斜方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)井的傾斜角度需要改變時(shí)，只需改變連桿長(zhǎng)度等一些可調(diào)節(jié)的幾何尺寸，便可滿足斜直井和叢式井開(kāi)采油氣的需要。(3)性能特點(diǎn)由于采用傾斜的抽油桿抽油，所以該種抽油機(jī)的沖次一般較低，而且需要采用抽油桿扶正器以減少抽油桿與油管之間的摩擦阻力。盡管這樣，斜直井抽油機(jī)的磨損程度依然很大。(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具有傾斜的游梁、可調(diào)節(jié)的連桿，并以傾斜的驢頭對(duì)58第四節(jié)無(wú)游梁長(zhǎng)沖程抽油機(jī)一、鏈條抽油機(jī)1．普通鏈條抽油機(jī)鏈條抽油機(jī)是我國(guó)自行研制的一種結(jié)構(gòu)獨(dú)特的無(wú)游梁抽油機(jī)。它具有負(fù)荷能力大、沖程長(zhǎng)、重量輕、節(jié)省電能等優(yōu)點(diǎn)。第四節(jié)無(wú)游梁長(zhǎng)沖程抽油機(jī)一、鏈條抽油機(jī)59(1)結(jié)構(gòu)鏈條抽油機(jī)由以下幾部分組成(見(jiàn)圖25)：動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)、皮帶傳動(dòng)裝置、減速器、主動(dòng)鏈輪、上鏈輪、軌跡鏈條和主軸銷等；換向系統(tǒng)：往返架體、滑套、滑塊和滾輪等；平衡系統(tǒng)：平衡鏈輪、平衡鏈條、平衡缸及其柱塞、儲(chǔ)氣包、補(bǔ)氣壓縮機(jī)、潤(rùn)滑油泵等；懸重系統(tǒng)：天車輪、輪架、鋼絲繩和懸繩器等；支持系統(tǒng)：機(jī)架、導(dǎo)軌、底座和油底殼等。(1)結(jié)構(gòu)鏈條抽油機(jī)由以下幾部分組成(見(jiàn)圖25)：60（2）工作原理電動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶傳動(dòng)、減速器減速后驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪和從動(dòng)鏈輪之間的軌跡鏈條上下運(yùn)動(dòng)。軌跡鏈條上有一個(gè)特殊鏈節(jié)，其上裝有主軸銷，通過(guò)滑套和滑塊帶動(dòng)往返架沿機(jī)架導(dǎo)軌作垂直運(yùn)動(dòng)。當(dāng)軌跡鏈條上的特殊鏈節(jié)在鏈輪上作環(huán)形運(yùn)動(dòng)時(shí)，主軸銷帶動(dòng)滑塊沿滑杠移動(dòng)，完成往返架的換向運(yùn)動(dòng)。繞在天車輪上的鋼絲繩一端連在往返架的上部，另一端與懸繩器相連。往返架的垂直運(yùn)動(dòng)，通過(guò)鋼絲繩和懸繩器帶動(dòng)光桿、抽油桿柱和抽油泵完成上下沖程抽汲油液的任務(wù)。往返架的下部連有平衡鏈條，繞過(guò)平衡鏈輪以后，固定在機(jī)架上。平衡鏈輪與平衡氣缸中的柱塞相連，氣體壓力產(chǎn)生的推力經(jīng)過(guò)平衡鏈輪與平衡鏈條作用于往返架的下部。以滿足鏈條抽油機(jī)的平衡需要。（2）工作原理電動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶傳動(dòng)、減速器減速后驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鏈輪旋61(3)特點(diǎn)①運(yùn)動(dòng)性能好。鏈條機(jī)沖程長(zhǎng)度的90％是勻速運(yùn)動(dòng)，只有換向期間有短時(shí)的加速度，而且設(shè)計(jì)上保證它處于靜變形期，因此動(dòng)載荷小。②整機(jī)重量小。鏈條機(jī)整機(jī)重量只是游梁機(jī)的1／2～1／3。⑧調(diào)平衡容易，節(jié)約電能。鏈條機(jī)采用氣平衡系統(tǒng)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)方便，效果好，調(diào)整平衡度可達(dá)95％左右。④結(jié)構(gòu)緊湊，減速器小。(3)特點(diǎn)①運(yùn)動(dòng)性能好。鏈條機(jī)沖程長(zhǎng)度的90％是勻速運(yùn)動(dòng)，只62(4)鏈條機(jī)節(jié)能分析①結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及減速器扭矩。由于鏈條抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)基本不變，因此，減速器輸出軸可看做是勻速旋轉(zhuǎn)的。又因軌跡鏈條、往返架和抽油桿是平行布置，它們的力作用線是相互平行的，因此在抽油桿上下行程中，除了特殊鏈節(jié)在上下輪的上下半圓弧時(shí)往返架是作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)外，其余大部分(上下鏈輪中心距段)都不產(chǎn)生加速度，也就無(wú)慣性力。所以，減速器輸出軸上鏈輪的切線力是均勻的。與游梁抽油機(jī)比較，由于鏈條機(jī)的減速器需要的減速比較游梁機(jī)小得多，相同沖數(shù)和相同懸點(diǎn)載荷時(shí)，鏈條抽油機(jī)減速器的體積和輸出扭矩比游梁抽油機(jī)小都小得多。

(4)鏈條機(jī)節(jié)能分析①結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及減速器扭矩。63②平衡方式及扭矩曲線圖26鏈條機(jī)與游梁機(jī)平衡效果和減速器扭矩對(duì)比(a)游梁抽油機(jī)；(b)鏈條抽油機(jī)②平衡方式及扭矩曲線圖26鏈條機(jī)與游梁機(jī)平衡效果和減速器64游梁抽油機(jī)靠曲柄上所加鑄鐵平衡塊上行儲(chǔ)存能量、下行釋放能量來(lái)實(shí)現(xiàn)平衡。減速器凈扭矩曲線脈動(dòng)較大(圖26(a))，且有負(fù)扭矩存在。鏈條抽油機(jī)的平衡方式是氣動(dòng)平衡，平衡機(jī)構(gòu)是由與負(fù)荷作用線平行安裝的氣動(dòng)平衡缸、平衡缸中的柱塞、柱塞下端的平衡鏈輪及連接在往返架下部并繞過(guò)平衡鏈輪固定于機(jī)架上的平衡鏈條組成?？繗飧字械母邏簹怏w儲(chǔ)存和釋放能量來(lái)實(shí)現(xiàn)平衡。這樣的平衡裝置調(diào)節(jié)氣壓很方便，可保證在抽油機(jī)的工作過(guò)程中，隨著油井負(fù)荷變化來(lái)隨時(shí)調(diào)節(jié)平衡力的大小。而且，平衡力作用方向與負(fù)荷力作用方向相反并相互平行。因此平衡后，減速器扭矩曲線除換向段外為一直線(圖26(b))游梁抽油機(jī)靠曲柄上所加鑄鐵平衡塊上行儲(chǔ)存能量、下行釋放能量來(lái)65由于鏈條機(jī)具有較平穩(wěn)的凈扭矩曲線，電動(dòng)機(jī)效率高，電能損耗低。且由于其扭矩峰值小，使選配的電機(jī)功率減小。同型號(hào)鏈條抽油機(jī)和游梁抽油機(jī)匹配的電機(jī)容量及同負(fù)荷井上電機(jī)工作電流見(jiàn)表3。在相同條件下，鏈條抽油機(jī)選用的電機(jī)比游梁抽油機(jī)的小。表3是鏈條機(jī)與游梁機(jī)匹配的電機(jī)容量對(duì)比從以上分析表明，鏈條抽油機(jī)由它的結(jié)構(gòu)決定，減速器扭矩小而平衡，使電動(dòng)機(jī)工作效率高。從匹配電機(jī)、工作電流和實(shí)測(cè)功率都說(shuō)明，省電三分之一左右是無(wú)疑的?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)鏈條抽油機(jī)井和游梁抽油機(jī)井的實(shí)際耗電量進(jìn)行測(cè)試，按每噸液量的耗電量計(jì)算，鏈條抽油機(jī)平均為1.58kW．h，游梁抽油機(jī)為2.59kW．h，鏈條抽油機(jī)省電39％。由于鏈條機(jī)具有較平穩(wěn)的凈扭矩曲線，電動(dòng)機(jī)效率高，電能損耗低。662、采用MON式主傳動(dòng)系統(tǒng)的新型鏈條抽油機(jī)采用MON式主傳動(dòng)系統(tǒng)的新型鏈條抽油機(jī)，其主傳動(dòng)鏈、循環(huán)鏈、承載鏈分別呈M、0、N形布置。鏈結(jié)子為換向機(jī)構(gòu)，具有滑動(dòng)軸承功能，并聯(lián)循環(huán)鏈和主傳動(dòng)鏈，把循環(huán)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樯舷峦鶑?fù)運(yùn)動(dòng)。承載鏈直接承受平衡載荷，可大幅度減小主傳動(dòng)鏈的受力。主傳動(dòng)鏈與承載鏈將懸點(diǎn)載荷分解為換向抽汲載荷與平衡載荷。兩組鏈條長(zhǎng)度之差產(chǎn)生差動(dòng)功能，可緩沖平衡重的換向慣性沖擊。MON式主傳動(dòng)系統(tǒng)力系設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行平穩(wěn)，可靠性高，從而使新型鏈條抽油機(jī)具有大載荷、長(zhǎng)沖程和低沖次的特點(diǎn)。2、采用MON式主傳動(dòng)系統(tǒng)的新型鏈條抽油機(jī)采用MON式主傳動(dòng)67(1)MON式主傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理。MON式主傳動(dòng)系統(tǒng)是鏈條抽油機(jī)的新型傳動(dòng)系統(tǒng)，圖27為該傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖。主傳動(dòng)鏈、循環(huán)鏈和承載鏈等三組鏈條按不同方式分別繞相關(guān)輪系導(dǎo)向和傳動(dòng)。傳動(dòng)順序是：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)減速器輸出軸上的主動(dòng)鏈輪帶動(dòng)循環(huán)鏈作循環(huán)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)鏈結(jié)子轉(zhuǎn)換為主傳動(dòng)鏈的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最終帶動(dòng)其前端的懸繩器及光桿和后端的平衡重作交替上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。上沖程時(shí)，懸繩器上升，平衡重下降，對(duì)懸點(diǎn)做功；下沖程時(shí)，懸繩器下降，平衡重上升，對(duì)平衡重作功，儲(chǔ)存勢(shì)能，用于下一次循環(huán)抽油。圖27鏈條抽油機(jī)MON式主傳動(dòng)系統(tǒng)1一平衡重；2一天輪；3一減速器；4一承載鏈；5一大天輪；6一主傳動(dòng)鏈；7一主動(dòng)鏈輪；8一循環(huán)鏈；9一鏈結(jié)子；10一懸繩器；11一從動(dòng)鏈輪；12一地輪箱；13一地輪(1)MON式主傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理。MON式主傳動(dòng)系統(tǒng)是鏈條抽68①技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。表4中列出采用MON式主傳動(dòng)系統(tǒng)的兩種新型鏈條抽油機(jī)系列技術(shù)參數(shù)。新研制鏈條抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是與MON式主傳動(dòng)系統(tǒng)密切相關(guān)的。主傳動(dòng)鏈呈M形布置，其前端連懸繩器，繞大天輪。天輪、地輪，末端接平衡重，承擔(dān)換向抽汲載荷。循環(huán)鏈呈O形布置，雙鏈對(duì)稱。繞主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪，封閉于鏈結(jié)子。在主傳動(dòng)鏈中部由鏈結(jié)子并聯(lián)。主動(dòng)鏈輪的圓周轉(zhuǎn)動(dòng)由此變換為循環(huán)鏈的長(zhǎng)圓循環(huán)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)軸等于抽油機(jī)沖程。承載鏈呈N形布置，前端連懸繩器，繞大天輪、天輪，末端接平衡重，直接承擔(dān)平衡載荷，隨主傳動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)。①技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。表4中列出采用MON式主傳動(dòng)系統(tǒng)的兩種69鏈結(jié)子為換向機(jī)構(gòu)，具有滑動(dòng)軸承功能，并聯(lián)循環(huán)鏈和主傳動(dòng)鏈，把循環(huán)運(yùn)動(dòng)變換為往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這是MON式主傳動(dòng)系統(tǒng)的核心，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)往返架及導(dǎo)軌，對(duì)并聯(lián)各鏈條均不產(chǎn)生側(cè)向彎矩，重量輕，易于安裝和維修，可靠性高。主動(dòng)鏈輪與循環(huán)鏈在上部嚙合，鏈條在自重作用下，始終與主動(dòng)鏈輪保持良好嚙合狀態(tài)。從動(dòng)鏈輪在地輪箱的重力作用下(松開(kāi)相應(yīng)緊固螺栓時(shí))，可自動(dòng)張緊循環(huán)鏈。大天輪主軸在齒條傳導(dǎo)下(松開(kāi)相應(yīng)的緊固螺栓時(shí))，可平行后移，讓開(kāi)井位，由兩人操作即可。鏈結(jié)子為換向機(jī)構(gòu)，具有滑動(dòng)軸承功能，并聯(lián)循環(huán)鏈和主傳動(dòng)鏈，把70主傳動(dòng)鏈與承載鏈將懸點(diǎn)載荷分解為換向抽汲載荷與平衡載荷。兩鏈條長(zhǎng)度之差可產(chǎn)生差動(dòng)功能，從而大大緩沖平衡重的換向慣性沖擊。MON式主傳動(dòng)系統(tǒng)的力系設(shè)計(jì)合理，換向機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，因而系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低，壽命長(zhǎng)。在盡量減小風(fēng)阻，方便鏈條安裝和維護(hù)的條件下，MON式主傳動(dòng)系統(tǒng)基本置于封閉的鏈箱中，既能保證鏈傳動(dòng)的充分潤(rùn)滑，又能有效地防止?jié)櫥偷臐B漏和污染。主傳動(dòng)鏈與承載鏈將懸點(diǎn)載荷分解為換向抽汲載荷與平衡載荷。兩鏈71②試驗(yàn)情況及發(fā)展前景。從1996年至今，已制造LCJl2—5—7T型鏈條抽油機(jī)7臺(tái)，在遼河油田錦州采油廠和吉林油田新木采油廠使用，曾發(fā)生過(guò)大天輪因鑄造缺陷而碎裂的故障，后改為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，效果良好，證明MON式主傳動(dòng)系統(tǒng)可行。在此基礎(chǔ)上，1998年初，又開(kāi)發(fā)了LCJl4—8—12T型鏈條抽油機(jī)，其載荷更大，沖程更長(zhǎng)，讓位更方便，機(jī)架更穩(wěn)定。這種鏈條抽油機(jī)樣機(jī)已完成廠內(nèi)試驗(yàn)。針對(duì)油田開(kāi)發(fā)中注水量、下泵深度和排液量不斷增加，以及稠油、低滲、高粘、多蠟、多砂、水淹等特殊開(kāi)采條件，對(duì)有桿抽油設(shè)備提出了低沖次、長(zhǎng)沖程、大泵深抽的要求。采用MON式主傳動(dòng)系統(tǒng)的新型鏈條抽油機(jī)就能適應(yīng)這種要求，在使用中顯示了自身的優(yōu)勢(shì)，即可靠性好與節(jié)能②試驗(yàn)情況及發(fā)展前景。從1996年至今，已制造LCJl2—572新型機(jī)采用天平式平衡替代氣平衡；用板式鏈懸重替代鋼絲繩；用鏈結(jié)子換向機(jī)構(gòu)替代往返架；選用的標(biāo)準(zhǔn)鏈條均能在規(guī)范要求的條件下工作。CYJl2-4.8—73HB游梁式抽油機(jī)(曲柄平衡)的電動(dòng)機(jī)功率為45kW，功率因數(shù)為0.3；LCJl250Q鏈條抽油機(jī)(氣平衡)的電功機(jī)動(dòng)率為37kW，功率因數(shù)為0.5；新研制的LCJl2—5—7T鏈條抽油機(jī)(天平式平衡)的電動(dòng)機(jī)功率為22kW，功率因數(shù)為0.7。三種抽油機(jī)中，新型機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率最小，但功率因數(shù)最大。原因是天平式平衡的新型機(jī)懸點(diǎn)載荷是固定值，負(fù)載利用率高。而曲柄平衡的游梁機(jī)懸點(diǎn)載荷是周期性變化的，只能是“大馬拉小車”。氣平衡鏈條機(jī)可靠性低，很難保證平衡精度。目前抽油機(jī)用電約占油田生產(chǎn)用電的三分之一，采用MON式主傳動(dòng)系統(tǒng)的鏈條抽油機(jī)有著巨大節(jié)能潛力。

新型機(jī)采用天平式平衡替代氣平衡；用板式鏈懸重替代鋼絲繩；用鏈73二、鏈條—皮帶抽油機(jī)1．LPJl250型鏈條—皮帶抽油機(jī)LPJl250型鏈條—皮帶抽油機(jī)，是在原LCJ型鏈條抽油機(jī)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)計(jì)的新型抽油機(jī)，它保持了原機(jī)的長(zhǎng)沖程、低沖次、重量輕、節(jié)能等特點(diǎn)，此外由于采用新型特殊鏈節(jié)，提高了鏈條壽命；用非金屬繩芯的皮帶代替鋼絲繩，不易斷裂；采用機(jī)械平衡克服了氣平衡易失效的缺點(diǎn)；采用機(jī)電式失載保護(hù)裝置，確保了整機(jī)安全可靠；對(duì)導(dǎo)向輪和剎車系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其性能大為改善；整機(jī)的剛性也大大提高。修井時(shí)頂部復(fù)位，不需要其他設(shè)備和專用工具，一個(gè)人即可完成讓位和復(fù)位工作，使用和維修都十分方便。

二、鏈條—皮帶抽油機(jī)1．LPJl250型鏈條—皮帶抽油機(jī)74OTAFLEX(寬帶式)抽油機(jī)與鏈條式抽油機(jī)不同點(diǎn)：如圖31所示。1）使用了專用鏈條。2）采用大連輪結(jié)構(gòu)。3）由寬帶代替了鋼絲繩驅(qū)動(dòng)光桿。減少了換向沖擊。4）

整機(jī)盡量靠近井口，減少了反轉(zhuǎn)力矩，增加了整機(jī)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。5）采用重塊平衡技術(shù)，可靠性提高。6）減速器軸上直接安裝鏈輪，縮短了傳動(dòng)鏈長(zhǎng)度，減少了故障。OTAFLEX(寬帶式)抽油機(jī)75三、他形式抽油機(jī)的發(fā)展1、

無(wú)換向架鏈條抽油機(jī)。2．

解放軍9899工廠設(shè)計(jì)的直線電機(jī)抽油機(jī)3．機(jī)換向滾筒式抽油機(jī)（圖32）?？倷C(jī)廠生產(chǎn)。4．機(jī)械換向滾筒式抽油機(jī)5．?dāng)?shù)控抽油機(jī)6．動(dòng)化抽油機(jī)7．液壓抽油機(jī)8．連續(xù)桿抽油機(jī)9．

車載抽油機(jī)三、他形式抽油機(jī)的發(fā)展1、無(wú)換向架鏈條抽油機(jī)。763．

機(jī)械換向滾筒式抽油機(jī)3．機(jī)械換向滾筒式抽油機(jī)77新型抽油機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

及其評(píng)價(jià)

主講李樹臻新型抽油機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

及其評(píng)價(jià)主講78第一節(jié)概述抽油機(jī)-抽油桿-抽油泵(簡(jiǎn)稱三抽設(shè)備)是機(jī)械采油的重要設(shè)備.據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)的機(jī)械采油設(shè)備采油井占總井?dāng)?shù)的900/0,其中三抽設(shè)備占油井總數(shù)的800/0

所采產(chǎn)量占總產(chǎn)量的750/0。美國(guó)的機(jī)械采油設(shè)備采油井占總井?dāng)?shù)的950/0，其中三抽設(shè)備占油井總數(shù)的850/0，所采產(chǎn)量占總產(chǎn)量的700/0。第一節(jié)概述抽油機(jī)-抽油桿-抽油泵(簡(jiǎn)稱三抽設(shè)備)是機(jī)械采79抽油機(jī)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外對(duì)抽油機(jī)的研究從未間斷。新的傳動(dòng)原理、設(shè)計(jì)方案和新的機(jī)型不斷出現(xiàn)。國(guó)外，以美國(guó)為代表的石油設(shè)備生產(chǎn)國(guó)，抽油機(jī)生產(chǎn)制造研究逐步向幾個(gè)大公司靠攏.。研究主流主要向技術(shù)統(tǒng)一化、生產(chǎn)模塊化、產(chǎn)品系列化和標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。新型抽油機(jī)出現(xiàn)較少。我國(guó)，抽油機(jī)生產(chǎn)廠家眾多，生產(chǎn)能力嚴(yán)重過(guò)剩。促使抽油機(jī)生產(chǎn)企業(yè)為提高技術(shù)含量、開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品而增加投入。使抽油機(jī)的研究力量不斷增強(qiáng)，抽油機(jī)的研究成果不斷涌現(xiàn)。

抽油機(jī)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外對(duì)抽油機(jī)的研究從未間斷。新的傳動(dòng)原理、設(shè)80主要研究方向是：1．

提高沖程，降低沖次；2．

節(jié)能抽油機(jī)；3．

自動(dòng)化和智能化控制。主要研究方向是：1．

提高沖程，降低沖次；81第二節(jié)游梁式抽油機(jī)節(jié)能原理與技術(shù)改造

一、梁式抽油機(jī)的工作特征

二、抽油機(jī)的節(jié)能途徑分析

三、梁式抽油機(jī)的節(jié)能改造第二節(jié)游梁式抽油機(jī)節(jié)能原理與技術(shù)改造一、梁式抽油機(jī)的工作特82一、游梁式抽油機(jī)的工作特征1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)由四連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為光桿的上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。如圖3所示。圖3游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖一、游梁式抽油機(jī)的工作特征1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖3游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)832、運(yùn)動(dòng)特征懸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)為周期性的變速運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)抽油循環(huán)中，加速度接近余玄規(guī)律變化。如圖4所示圖4懸點(diǎn)加速度曲線2、運(yùn)動(dòng)特征圖4懸點(diǎn)加速度曲線843、負(fù)荷特征游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)負(fù)荷的變化規(guī)律可用懸點(diǎn)的示功圖表示，如圖5、6所示。圖5靜力示功圖圖6動(dòng)力示功圖3、負(fù)荷特征游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)負(fù)荷的變化規(guī)律可用懸點(diǎn)的示功圖表854、游梁式抽油機(jī)曲柄扭矩的變化規(guī)律（1）作用在曲柄上的負(fù)荷扭矩MpMp＝（P懸－B＋）＝TF（P懸－B＋）（20）

式中TF－扭矩因數(shù)，為只與抽油機(jī)幾何尺寸和曲柄轉(zhuǎn)角φ有關(guān)的正弦函數(shù)。扭矩因數(shù)曲線為一條正弦曲線，但與標(biāo)準(zhǔn)正弦曲線的平衡扭矩曲線超前一個(gè)相位角。4、游梁式抽油機(jī)曲柄扭矩的變化規(guī)律（1）作用在曲柄上的負(fù)荷扭86P懸－懸點(diǎn)載荷，其變化規(guī)律如圖示功圖所示。B－結(jié)構(gòu)不平衡重。是指當(dāng)摘開(kāi)曲柄連桿銷后，為使游梁處于水平，需要在懸點(diǎn)上所施加的力。重力方向?yàn)檎?。Jb－為游梁、橫梁、連桿組件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。εb－游梁的轉(zhuǎn)動(dòng)角加速度?？梢?jiàn)抽油機(jī)曲柄的負(fù)荷扭矩變化規(guī)律基本上為一條上沖程振幅大、下沖程振幅小的正弦波。但其上沖程的扭矩峰值較標(biāo)準(zhǔn)正弦波超前，而下沖程的負(fù)峰值則滯后。這主要是由于抽油機(jī)的懸點(diǎn)負(fù)荷特點(diǎn)造成的。

P懸－懸點(diǎn)載荷，其變化規(guī)律如圖示功圖所示。87（2）曲柄的平衡扭矩M平M平＝Q曲R曲sinφ-Jpε＝Mmaxsinφ-Jpε式中Q曲、R曲－分別為曲柄平衡重和曲柄平衡半徑。

Jp－曲柄組件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

ε－曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)角加速度。Mmax－最大曲柄平衡力矩。Mmax＝Q曲R曲。曲柄的平衡扭矩曲線幾乎為一條標(biāo)準(zhǔn)的正弦曲線。（2）曲柄的平衡扭矩M平M平＝Q曲R曲sinφ-Jpε＝Mm88（3）曲柄凈扭矩MM＝Mp－M平

1．凈扭矩2、負(fù)荷扭矩3、平衡扭矩圖7扭矩曲線曲柄凈扭矩M的特點(diǎn)：a、在整個(gè)工作循環(huán)中，始終是變化的。且脈動(dòng)值很大。b、在整個(gè)工作循環(huán)中出現(xiàn)兩次負(fù)扭矩。兩個(gè)最大扭矩峰值分別出現(xiàn)在上、下沖程靜變形結(jié)束后的一瞬間（3）曲柄凈扭矩MM＝Mp－M平1．凈扭矩2、負(fù)荷扭89實(shí)例例：某井抽油機(jī)機(jī)型為CYJ-10-3-48B，P懸max=4375kg，P懸min=l483kg，P懸均=2744kg，沖次n=8，沖程S=3m。最大正扭矩26980.44N·m，最大負(fù)扭矩4697.62N·m，平均扭矩7951.44N·m，平均功率8.59kW，最大加速度1.55m／s2。實(shí)例例：某井抽油機(jī)機(jī)型為CYJ-10-3-48B，P懸max90計(jì)算結(jié)果表明a、抽油機(jī)扭矩的脈動(dòng)幅值很大，本例為平均值的3．39倍。脈動(dòng)大的結(jié)果是載荷峰值大而平均載荷低，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試抽油機(jī)適配電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率在20％左右。但為了滿足最大負(fù)荷的要求，不得不配用大功率電機(jī)，即所謂“大馬”拉“小車”。在這樣的負(fù)荷率下，效率再高的電動(dòng)機(jī)的實(shí)際效率也只有80％左右。

圖8電機(jī)負(fù)載率與電機(jī)效率的關(guān)系曲線計(jì)算結(jié)果表明a、抽油機(jī)扭矩的脈動(dòng)幅值很大，本例為平均值的3．91b、扭矩脈動(dòng)大同時(shí)使電流脈動(dòng)大，電流均方根值大，額外增加了電流流經(jīng)導(dǎo)體的有功損失。也使電機(jī)效率降低。c、脈動(dòng)大的另一后果是使抽油機(jī)機(jī)體尺寸加大，振動(dòng)加大，壽命降低。d、值得注意的是抽油機(jī)存在負(fù)扭矩，一個(gè)周期中一般出現(xiàn)兩次，如圖7所示。負(fù)扭矩的出現(xiàn)使電動(dòng)機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行，向電網(wǎng)充電。研究結(jié)果表明，這種向電網(wǎng)反充電的工況不但使電能利用率降低，而且由于充電相位不可能與電網(wǎng)相位完全同步，而使充電電能不可能完全轉(zhuǎn)變成為有用電能。b、扭矩脈動(dòng)大同時(shí)使電流脈動(dòng)大，電流均方根值大，額外增加了電92二、抽油機(jī)的節(jié)能途徑分析

1、節(jié)能目標(biāo)節(jié)能的目標(biāo)是提高效率，降低能耗。提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的首要問(wèn)題之一是提高地面部分的的效率ηs，也就是提高整個(gè)抽油機(jī)系統(tǒng)的效率。二、抽油機(jī)的節(jié)能途徑分析

1、節(jié)能目標(biāo)932、節(jié)能途徑（1）提高從懸點(diǎn)到電機(jī)各部件的傳動(dòng)效率。這方面主要由抽油機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試、維護(hù)、保養(yǎng)等各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)最優(yōu)化操作完成，這里不作贅述。（2）提高電機(jī)的實(shí)際工作效率η1。這是最引起人們重視的關(guān)鍵節(jié)能技術(shù)環(huán)節(jié)。由前面的論述可以得出結(jié)論：提高電機(jī)的實(shí)際工作效率η1的方法有：a、

改造電機(jī)的結(jié)構(gòu)，使之具有適應(yīng)脈動(dòng)負(fù)荷的輸出特性；設(shè)計(jì)適應(yīng)抽油機(jī)工作特點(diǎn)的新型節(jié)能電機(jī)。b、

改善電機(jī)的扭矩負(fù)荷，使之盡可能的平穩(wěn)，使電機(jī)處于高效區(qū)內(nèi)工作。c、

以上兩種方法同時(shí)進(jìn)行。2、節(jié)能途徑（1）提高從懸點(diǎn)到電機(jī)各部件的傳動(dòng)效率。這方面主943、使抽油機(jī)曲柄凈扭矩的變化平穩(wěn)的技術(shù)途徑分析由圖7和公式（20）、（21）、（22）可以得出如下幾條技術(shù)途徑：（1）使曲柄負(fù)荷扭矩Mp曲線盡可能的接近曲柄平衡扭矩M平曲線的變化規(guī)律，使凈扭矩M=Mp-M平在每個(gè)瞬時(shí)趨向均勻。具體方法有：1)優(yōu)化運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和各桿件幾何尺寸，使TF·P懸的變化規(guī)律盡量接近正弦變化規(guī)律。如六桿抽油機(jī)、擺桿式抽油機(jī)、雙游梁式抽油機(jī)等。2)優(yōu)化運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和各桿件幾何尺寸，使懸點(diǎn)上沖程前半段（懸點(diǎn)靜載荷最大時(shí)）的加速度減小，從而減小該時(shí)刻的慣性載荷，達(dá)到平穩(wěn)載荷的目的。如非對(duì)稱循環(huán)的“慢提快放”的異相機(jī)、前置機(jī)等。3、使抽油機(jī)曲柄凈扭矩的變化平穩(wěn)的技術(shù)途徑分析由圖7和公式（95（2）使平衡扭矩M平變化規(guī)律接近于負(fù)荷扭矩MP的變化規(guī)律具體方法有：1）

改變平衡扭矩的相位角。如異相機(jī)、前置機(jī)等。讓曲柄平衡重偏置，使平衡相位提前一個(gè)相位角，以便使平衡扭矩峰值與負(fù)荷扭矩峰值同時(shí)產(chǎn)生，達(dá)到最好的平衡效果。2）

采用變力矩的游梁平衡，擬合負(fù)荷扭矩MP的變化規(guī)律，在負(fù)荷扭矩最大時(shí)產(chǎn)生最大平衡力矩。如油量偏置負(fù)荷平衡抽油機(jī)、氣動(dòng)平衡抽油機(jī)等。（2）使平衡扭矩M平變化規(guī)律接近于負(fù)荷扭矩MP的變化規(guī)律具體96（3）利用高轉(zhuǎn)差率電機(jī)配合較大的旋轉(zhuǎn)慣性件削減負(fù)荷的脈動(dòng)幅。高轉(zhuǎn)差率電機(jī)的特點(diǎn)是載荷增大時(shí)，轉(zhuǎn)差率增大，電機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速不得不降低；而較大的旋轉(zhuǎn)慣性力總是抵制這種變化，幫助電機(jī)克服這種增大的載荷。使電機(jī)的實(shí)際載荷趨向平緩。與普通電動(dòng)機(jī)相比，在同樣油井工況下，使用超高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)的電流和功率曲線平均值明顯減小，曲線波動(dòng)明顯平坦。但由于超高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)的工作效率比普通電動(dòng)機(jī)低，使抽油機(jī)系統(tǒng)效率的提高和節(jié)能效果有限，許多工況下不節(jié)能，只在配有較大的旋轉(zhuǎn)慣性件或輕負(fù)荷工況下才有一定的節(jié)能效果。另外超高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)價(jià)格較高也是其不能推廣應(yīng)用的一個(gè)重要因素。（3）利用高轉(zhuǎn)差率電機(jī)配合較大的旋轉(zhuǎn)慣性件削減負(fù)荷的脈動(dòng)幅。97第三節(jié)節(jié)能改造的游梁式抽油機(jī)

（一）異相曲柄平衡式抽油機(jī)

圖14第三節(jié)節(jié)能改造的游梁式抽油機(jī)（一）異相曲柄平衡式抽油機(jī)981、通過(guò)桿件設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)“慢提快放”，2、通過(guò)改變抽油機(jī)桿件的配比，使運(yùn)動(dòng)規(guī)律發(fā)生變化，以減少載荷扭矩曲線的上下峰值差。1、通過(guò)桿件設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)“慢提快放”，99異相機(jī)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的，采用非對(duì)稱循環(huán)機(jī)構(gòu)，使游梁在上下死點(diǎn)時(shí)，連桿兩個(gè)位置之間存在約120的相位夾角。曲柄上沖程的轉(zhuǎn)角增加120，為1920；曲柄下沖程的轉(zhuǎn)角減少120，為1680。這種機(jī)構(gòu)具有“急回特性”：一是上沖程的曲柄轉(zhuǎn)角大于下沖程的曲柄轉(zhuǎn)角，上沖程時(shí)間長(zhǎng)，速度慢，加速度就小，從而使上沖程中載荷扭矩曲線的上峰值減小；同時(shí)也相應(yīng)地縮短了下沖程的運(yùn)行時(shí)間，增大下沖程后半段的加速度變化幅度，從而使扭矩曲線的上峰值增大；二是改變了載荷扭矩曲線的形狀，使其波形盡量向正弦波靠近。異相機(jī)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的，采用非對(duì)稱循環(huán)機(jī)構(gòu)，使游100（二）偏輪游梁抽油機(jī)圖15偏輪游梁抽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖l－懸繩器總成；2－吊繩總成；3－驢頭總成；4－游梁總成；5－支座總成；6－操縱桿總成；7－橫梁總成；8－偏輪總成；9－連桿總成；l0－曲柄銷總成；l1－減速箱總成；12－剎車總成；13－電動(dòng)機(jī)總成；14－底座總成；15－曲柄總成；16－支架總成偏輪游梁式抽油機(jī)(以下簡(jiǎn)稱偏輪機(jī))是為了滿足油田和用戶的需要，由華北石油管理局第二機(jī)械廠研制出的一種新型節(jié)能專利產(chǎn)品，該機(jī)是在異相游梁式抽油機(jī)(以下簡(jiǎn)稱異相機(jī))的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種六連桿機(jī)構(gòu)。偏輪機(jī)桿件均為剛性連接，保留了常規(guī)機(jī)的特點(diǎn)，節(jié)能15％～30％?，F(xiàn)以CYJPl2－4.8-37HB型偏輪機(jī)為例，對(duì)其自身特點(diǎn)進(jìn)行分析。（二）偏輪游梁抽油機(jī)圖15偏輪游梁抽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖偏輪101與常規(guī)機(jī)相比，偏輪機(jī)結(jié)構(gòu)有3點(diǎn)不同①在游梁尾部裝有一個(gè)偏輪；②在偏輪與游梁中心支架之間增設(shè)推桿；③在游梁尾部、橫梁、推桿與偏輪之間用軸承連接。(2)偏輪機(jī)運(yùn)動(dòng)特性分析。與常規(guī)機(jī)相比，偏輪機(jī)結(jié)構(gòu)有3點(diǎn)不同①在游梁尾部裝有一個(gè)偏輪；102偏輪機(jī)利用了變矩節(jié)能原理當(dāng)曲柄旋轉(zhuǎn)時(shí)，依次帶動(dòng)連桿、橫梁、偏輪和游梁運(yùn)動(dòng)。偏輪相對(duì)游梁擺動(dòng)，擺動(dòng)規(guī)律由推桿確定。正是由于偏輪擺動(dòng)的作用，使游梁后臂的有效長(zhǎng)度和游梁擺動(dòng)的角速度均隨著曲柄轉(zhuǎn)角的變化而變化，游梁后臂的變化規(guī)律與懸點(diǎn)載荷的變化規(guī)律基本一致，接近正弦規(guī)律且與曲柄平衡扭矩相對(duì)應(yīng)，從而使曲柄軸凈扭矩波動(dòng)較小。偏輪機(jī)利用了變矩節(jié)能原理當(dāng)曲柄旋轉(zhuǎn)時(shí)，依次帶動(dòng)連桿、橫梁、偏103扭矩因數(shù)與扭矩曲線偏輪機(jī)從修正懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度人手，使扭矩因數(shù)曲線接近正弦曲線，并且該曲線與曲柄平衡產(chǎn)生的正弦曲線谷峰值較好地吻合，因此經(jīng)疊加后的曲柄軸凈扭矩消除了負(fù)扭矩，曲線變得非常平緩，上下沖程中各有一段近似直線，并且占據(jù)了整個(gè)循環(huán)周期的大部分范圍，因此決定了周期負(fù)載系數(shù)低，曲柄軸凈扭矩均方根值小

圖16扭矩因數(shù)與扭矩曲線扭矩因數(shù)與扭矩曲線偏輪機(jī)從修正懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度人手，使扭矩因數(shù)曲104（三）游梁偏置復(fù)合平衡圖18游梁偏置復(fù)合平衡簡(jiǎn)圖不改變常規(guī)機(jī)的結(jié)構(gòu)，在游梁尾部增加固定偏置平衡裝置，其重心相對(duì)游梁下偏一個(gè)角度ε，叫做游梁平衡重偏置角，在運(yùn)行中，游梁偏置平衡重心的運(yùn)行軌跡是一段圓弧，當(dāng)平衡重偏置角ε合適時(shí)，懸點(diǎn)載荷最大時(shí)，平衡重心處于游梁回轉(zhuǎn)中心的水平線上時(shí)，其重力矩最大；當(dāng)懸點(diǎn)在上死點(diǎn)時(shí)，重心靠近游梁回轉(zhuǎn)中心的垂直線，其平衡重力矩最小。利用這一變矩原理與曲柄平衡復(fù)合作用，可有效削減懸點(diǎn)載荷峰值扭矩，改善曲柄平衡游梁抽油機(jī)的曲柄軸凈扭矩曲線的形狀和大小，使其波動(dòng)平緩，且能消除負(fù)扭矩，從而減小抽油機(jī)的周期載荷系數(shù)，提高電動(dòng)機(jī)的工作效率。（三）游梁偏置復(fù)合平衡圖18游梁偏置復(fù)合平衡簡(jiǎn)圖不改105圖19曲游梁抽油機(jī)隨著ε大小的變化，游梁偏置復(fù)合平衡扭矩M平隨曲柄轉(zhuǎn)角θ變化的趨勢(shì)不同。為了與各種不同桿件長(zhǎng)度組合的四連桿游梁機(jī)的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，只需改變?chǔ)诺拇笮。趴梢愿鶕?jù)不同規(guī)格型號(hào)的游梁機(jī)通過(guò)復(fù)合平衡優(yōu)化計(jì)算來(lái)確定。把游梁機(jī)改造成游梁偏置復(fù)合平衡游梁抽油機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，僅增加一個(gè)無(wú)運(yùn)動(dòng)件的剛性平衡裝置，本身無(wú)需維護(hù)保養(yǎng)，調(diào)平衡方便，完全繼承了游梁機(jī)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。與曲柄平衡游梁機(jī)相比，節(jié)電率在15％以上。圖19曲游梁抽油機(jī)隨著ε大小的變化，游梁偏置復(fù)合平衡扭矩M平106優(yōu)點(diǎn)：曲柄、連桿等構(gòu)件受力減小，可靠性相對(duì)提高，程沖相對(duì)加大。上沖程終了時(shí),游梁平衡塊處于比較低的位置，并且單塊重量輕,便于平衡調(diào)整。曲柄平衡塊的重量減輕,便于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。保留了常規(guī)機(jī)的優(yōu)點(diǎn),是一種比較理想的節(jié)能型抽油機(jī)。優(yōu)點(diǎn)：曲柄、連桿等構(gòu)件受力減小，可靠性相對(duì)提高，程沖相對(duì)加大107（四）懸重偏置游梁復(fù)合平衡圖20懸重偏置游梁復(fù)合平衡1一曲柄；2一連桿；3一驢頭；4一游梁；5一后驢頭；6一偏置平衡重；7一懸掛平衡重其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：(1)易調(diào)懸掛平衡重采用重塊下調(diào)和輕塊上調(diào)的懸掛平衡方式，由1個(gè)基本塊、3個(gè)重量不等的配重塊和25個(gè)調(diào)整塊組成整體，用鋼絲繩懸掛于后驢頭，配重塊用3個(gè)螺栓依次固定在基本塊下端，同時(shí)配有托架以便于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)。(2)偏置平衡重為杠鈴式結(jié)構(gòu)，主要由心軸、平衡塊、鎖緊螺栓等組成，平衡塊做成薄片狀，易于調(diào)節(jié)。隨著游梁的上下擺動(dòng)，偏置平衡重的力臂可在2m左右的范圍內(nèi)變動(dòng)。（四）懸重偏置游梁復(fù)合平衡圖20懸重偏置游梁復(fù)合平衡1一108（五）游梁機(jī)加裝擺桿是吉林大安石油機(jī)械廠在1998年研制成功的新型游梁式抽油機(jī).目前,在東北各油田已有200多臺(tái)的用量,受到油田的歡迎和制造廠的重視.（五）游梁機(jī)加裝擺桿是吉林大安石油機(jī)械廠在1998年研制成功1091．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在常規(guī)機(jī)的曲柄與連桿之間增加一對(duì)槽形擺桿稱為擺桿式游梁抽油機(jī)(以下簡(jiǎn)稱擺桿機(jī))，是一種新型節(jié)能抽油機(jī)，其特點(diǎn)是將曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，與常規(guī)機(jī)的四連桿機(jī)構(gòu)巧妙地結(jié)合在一起。在曲柄外側(cè)增加2個(gè)擺桿，擺桿中部有空心槽，內(nèi)嵌有上、下軌道。曲柄銷內(nèi)側(cè)同常規(guī)機(jī)一樣與曲柄聯(lián)接，外側(cè)改為安裝1個(gè)滾輪。當(dāng)曲柄旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾輪在軌道上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。促使擺桿上下擺動(dòng)，帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)驢頭上下沖程。擺桿上部開(kāi)有3組銷軸孔，改變連桿下部夾板與銷軸孔的聯(lián)接位置，實(shí)現(xiàn)3種沖程。抽油機(jī)前支架上增加l根方形支架軸，兩端有可伸縮的軸承盒，它是擺桿擺動(dòng)的鉸接點(diǎn)，如圖22所示圖22擺桿式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖l一驢頭；2一游梁；3一連桿；4一擺桿平衡重；5一曲柄平衡重；6一滾輪；7--曲柄；8一擺桿1．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在常規(guī)機(jī)的曲柄與連桿之間增加一對(duì)槽形擺桿稱為擺桿1102．性能特點(diǎn)從機(jī)構(gòu)上看是滑塊機(jī)構(gòu)與四連桿機(jī)構(gòu)的組合。整機(jī)采用復(fù)合平衡方式，由擺桿平衡重和曲柄平衡重組成。它既改變了抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，又改變了平衡方式，其特點(diǎn)如下：(1)具有較大的極位角。采用了槽形擺桿的急回機(jī)構(gòu)，有較大的極位角，12型擺桿機(jī)極位角達(dá)到28.30，具有“慢提快放”的節(jié)能效果。(2)合理的傳動(dòng)角。擺桿機(jī)的下傳動(dòng)角(連桿與擺桿的夾角)，不像常規(guī)游梁機(jī)變化那樣大，12型擺桿機(jī)為600～93.440，減少了擺桿的受力，降低了減速器的輸出軸扭矩。2．性能特點(diǎn)從機(jī)構(gòu)上看是滑塊機(jī)構(gòu)與四連桿機(jī)構(gòu)的組合。整機(jī)采用111(3)變化力臂具有變矩節(jié)能效果。隨著曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)，滾輪在擺桿中間的軌道上滾動(dòng)，使得曲柄對(duì)擺桿的作用力的力臂隨時(shí)變化，在上沖程懸點(diǎn)載荷較大時(shí)，力臂較長(zhǎng)；在下沖程懸點(diǎn)載荷較小時(shí)，力臂較短。(4)較多的能量積蓄。在下沖程時(shí)，擺桿上的連桿鉸點(diǎn)比滾輪到支承軸中心的力臂長(zhǎng)，提起的平衡重積蓄能量多，在上沖程時(shí)這部分能量釋放出來(lái)，電動(dòng)機(jī)消耗的功相對(duì)就少。(3)變化力臂具有變矩節(jié)能效果。隨著曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)，滾輪在擺桿中112(5)獨(dú)特的平衡機(jī)理擺桿機(jī)的復(fù)合平衡與眾不同。第一層平衡是常規(guī)機(jī)等都有的曲柄平衡，主要是擺桿和滾輪的設(shè)計(jì)，使曲柄的平衡力矩對(duì)連桿而言，在每一個(gè)上下沖程循環(huán)過(guò)程中，雖然平衡錘質(zhì)量不變，但在擺桿上的平衡半徑是變數(shù)，其半徑大小之差最大值等于2倍曲柄半徑。這樣上沖程做正功的平衡力矩就大于下沖程做負(fù)功的平衡力矩，這是節(jié)能原因之一。第二層平衡是在擺桿尾部設(shè)計(jì)有配重，它所產(chǎn)生的平衡效果相當(dāng)于游梁平衡，但又優(yōu)于后者。因?yàn)閿[桿的擺角遠(yuǎn)小于游梁擺角，近似l／2，擺動(dòng)慣性影響減少，這是節(jié)能原因之二。(5)獨(dú)特的平衡機(jī)理擺桿機(jī)的復(fù)合平衡與眾不同。第一層平衡是常113擺桿機(jī)同常規(guī)機(jī)相比，在類似工況下節(jié)電30％以上，其匹配的減速器扭矩和電機(jī)功率均可減少1／2，新開(kāi)發(fā)的油田可大大減少電網(wǎng)投資費(fèi)用。擺桿機(jī)適合大負(fù)荷、長(zhǎng)沖程，但不適合高沖次。一方面是由結(jié)構(gòu)決定，滾輪在軌道上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，容易磨損；另一方面沖次太高，擺桿上下擺動(dòng)過(guò)大的慣性在曲柄的旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生齒輪受力齒面被交替沖擊。通過(guò)廠內(nèi)試車，確定擺桿機(jī)在最大負(fù)荷、最大沖程條件下，最高沖次為7min-1。擺桿機(jī)平衡的重點(diǎn)在擺桿尾配重上，因?yàn)樗a(chǎn)生的平衡力矩，直接通過(guò)連桿傳至游梁。不經(jīng)過(guò)滾輪，可減少磨損，延長(zhǎng)壽命。當(dāng)平衡接近最佳時(shí)，減速器扭矩很小。選配電機(jī)的功率大小取決于抽油機(jī)所需的扭矩和沖次，擺桿機(jī)與相應(yīng)機(jī)型的扭矩計(jì)算對(duì)比值如表2所示擺桿機(jī)同常規(guī)機(jī)相比，在類似工況下節(jié)電30％以上，其匹配的減速114(六)雙驢頭抽油機(jī)(又稱異形機(jī))由華北石油管理局第一石油機(jī)械廠1993年首先開(kāi)發(fā)成功，目前已形成6-10型、沖程2.5~6m全系列機(jī)型。有3000余臺(tái)在華北、大港、勝利、大慶等14個(gè)油區(qū)工作，國(guó)內(nèi)有華北一機(jī)廠、勝利總機(jī)廠等六個(gè)廠家生產(chǎn)。是1993年以來(lái)應(yīng)用最多的新型抽油機(jī)。圖23雙驢頭抽油機(jī)(六)雙驢頭抽油機(jī)(又稱異形機(jī))由華北石油管理局第一石油機(jī)械115雙驢頭抽油機(jī)主要特點(diǎn)是將常規(guī)游梁式抽油機(jī)連桿與游梁之間的鉸鏈連接改成后驢頭與鋼絲繩的柔性連接組成變參數(shù)的四桿機(jī)構(gòu)，這樣可以克服剛性鉸接四桿機(jī)構(gòu)，游梁擺角較大時(shí)，傳動(dòng)角小、運(yùn)動(dòng)性能、動(dòng)力性能變壞的缺點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)較大擺角（大于700），減小抽油機(jī)尺寸和重量。同時(shí)，由于游梁后臂的長(zhǎng)度是變化的。通過(guò)這種變化，使傳動(dòng)性能與懸點(diǎn)載荷的變化相適應(yīng)，減小抽油機(jī)減速器上的扭矩，提高了抽油機(jī)的承載能力，降低了能耗。其結(jié)構(gòu)如圖24所示。雙驢頭抽油機(jī)主要特點(diǎn)是將常規(guī)游梁式抽油機(jī)連桿與游梁之間的鉸鏈1161．雙驢頭抽油機(jī)的工作原理雙驢頭抽油機(jī)工作時(shí)，動(dòng)力機(jī)的高速轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)皮帶和減速器傳給曲柄作低速旋轉(zhuǎn)。隨著曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)，特殊連桿與游梁后臂漸開(kāi)線圓弧的切點(diǎn)，將沿其弧面上下移動(dòng)，即連桿長(zhǎng)度和游梁后臂有效長(zhǎng)度均隨曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)而變化。曲柄通過(guò)“特殊連桿”驅(qū)動(dòng)游梁而往復(fù)擺動(dòng)。隨著游梁的往復(fù)擺動(dòng)，掛在驢頭上的懸繩器便帶動(dòng)抽油桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，再由抽油桿帶動(dòng)深井泵活塞進(jìn)行抽油。圖24雙驢頭抽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1一底座；2一支架；3一平臺(tái)；4一游梁；5一前驢頭；6一護(hù)欄；?一后驢頭；8一驅(qū)動(dòng)繩；9一橫梁；10一連桿；11一曲柄銷裝置；12一曲柄裝置；13一減速器；“一剎車安全裝置；15一電動(dòng)機(jī)；16一剎車裝置1．雙驢頭抽油機(jī)的工作原理雙驢頭抽油機(jī)工作時(shí)，動(dòng)力機(jī)的高速轉(zhuǎn)1172．現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況為了驗(yàn)證雙驢頭抽油機(jī)的節(jié)能效果，在華北油田歧650、歧665井上進(jìn)行了常規(guī)機(jī)與異形機(jī)對(duì)比測(cè)試。通過(guò)試驗(yàn)表明，異形機(jī)具有以下5方面的特點(diǎn)：(1)有明顯的節(jié)能效果。歧650井在相近工作參數(shù)下對(duì)比，24h有功電耗量由140.6kW．h下降到97.0kW．h，平均日節(jié)電43.6kW．h，節(jié)電幅度31.0％。(2)啟動(dòng)電流明顯下降，易啟動(dòng)。歧650井原啟動(dòng)電流400A，現(xiàn)啟動(dòng)電流162.5A，下降幅度為59.4％。歧665井在改變工作參數(shù)的情況下，啟動(dòng)電流由原來(lái)的220A下降到150A，下降幅度31.8％。2．現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況為了驗(yàn)證雙驢頭抽油機(jī)的節(jié)能效果，在華北油田歧118(3)具有長(zhǎng)沖程特點(diǎn)，減少相對(duì)沖程損失，有利于提高油井產(chǎn)液量。歧665井換機(jī)型后，改用5m沖程，4min-1沖次的異型機(jī)生產(chǎn)，日產(chǎn)液由原來(lái)的21.0t上升到40.7t，泵效由24.4％提高到55.1％。(4)配套使用電機(jī)功率小。配套使用電機(jī)功率僅22kW，可降低輸入功率，提高抽油由7.122kW下降到670kW。(5)異形機(jī)結(jié)構(gòu)合理、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、附加動(dòng)載小、平衡效果好、維修方便。

(3)具有長(zhǎng)沖程特點(diǎn)，減少相對(duì)沖程損失，有利于提高油井產(chǎn)液量119（七）變形雙驢頭抽油機(jī)1、低矮異型抽油機(jī)1）漸開(kāi)線型抽油機(jī)，如圖18所示

圖18漸開(kāi)線型抽油機(jī)（七）變形雙驢頭抽油機(jī)1、低矮異型抽油機(jī)圖18漸開(kāi)線型抽油機(jī)1202)

扇形驢頭抽油機(jī)，如圖19所示

圖19扇形驢頭抽油機(jī)2)

扇形驢頭抽油機(jī)，如圖19所示

圖19扇形驢頭抽油1212.增程式游梁抽油機(jī)1)

旋轉(zhuǎn)驢頭增程抽油機(jī);2.增程式游梁抽油機(jī)1)

旋轉(zhuǎn)驢頭增程抽油機(jī);122(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

①普通游梁式抽油機(jī)的驢頭和游梁是鋼性連結(jié)在一起的，而旋轉(zhuǎn)驢頭游粱式抽油機(jī)的驢頭和游梁的連接方式采用的是鉸接，從而可以使驢頭相對(duì)于游梁轉(zhuǎn)動(dòng)。②普通游梁式抽油機(jī)采用的是四連桿機(jī)構(gòu)，而該機(jī)型在驢頭和支架上增加了一根連桿，同時(shí)驢頭本身也成為一個(gè)運(yùn)動(dòng)桿件，因而構(gòu)成獨(dú)特的六連桿機(jī)構(gòu)，③驢頭可以相對(duì)于游梁轉(zhuǎn)動(dòng)，又要求其弧面始終和鉛垂線相切，所以驢頭弧面的輪廓曲線不再是一條圓弧，而應(yīng)該是一條特殊曲線。

(2)工作原理當(dāng)抽油機(jī)工作時(shí)，動(dòng)力機(jī)通過(guò)皮帶和減速箱機(jī)構(gòu)帶動(dòng)游梁運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，旋轉(zhuǎn)驢頭游梁式抽油機(jī)的游梁除了帶動(dòng)驢頭在豎直方向上運(yùn)動(dòng)外，還要使驢頭做相對(duì)于游梁的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，兩種運(yùn)動(dòng)的綜合作用帶動(dòng)抽油桿柱做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，增加沖程并實(shí)現(xiàn)抽汲。(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①普通游梁式抽油機(jī)的驢頭和游梁是鋼性連123(3)性能特點(diǎn)①優(yōu)點(diǎn)：與常規(guī)機(jī)相比，該機(jī)型的沖程不僅具有常規(guī)機(jī)的沖程部分，而且增加了因驢頭旋轉(zhuǎn)而造成的沖程增加，所以具有長(zhǎng)沖程的特點(diǎn)。當(dāng)前我國(guó)有桿式抽油方式正向著長(zhǎng)沖程、低沖次方向發(fā)展，在可能的條件下，將一般抽油機(jī)改造為旋轉(zhuǎn)驢頭游梁式抽油機(jī)，以滿足長(zhǎng)沖程采油工藝的要求，不僅經(jīng)濟(jì)而且可行。②缺點(diǎn)：整機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，因而發(fā)展前景受到一定的限制。(3)性能特點(diǎn)①優(yōu)點(diǎn)：與常規(guī)機(jī)相比，該機(jī)型的沖程不僅1242)

游梁與復(fù)合輪綜合增程抽油機(jī)如圖21所示圖21游梁與復(fù)合論綜合增程抽油機(jī)2)

游梁與復(fù)合輪綜合增程抽油機(jī)如圖21所示圖21游125（八）.雙變徑輪式抽油機(jī)該機(jī)是勝利油田工程機(jī)械總廠最近研制開(kāi)發(fā)成功的一種新型抽油機(jī),如圖22、23所示.圖22雙變徑論式抽油機(jī)1)

結(jié)構(gòu)組成圖23雙變徑輪式抽油機(jī)簡(jiǎn)圖（八）.雙變徑輪式抽油機(jī)該機(jī)是勝利油田工程機(jī)械總廠最近研制開(kāi)1262)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)