石油工程與裝備第八章有桿抽油設(shè)備第二節(jié)鏈條梁抽油機(jī)

石油工程與裝備第八章有桿抽油設(shè)備第二節(jié)鏈條梁抽油機(jī)導(dǎo)輪配重箱活塞外配重箱導(dǎo)向輪抽油桿圖A鏈?zhǔn)揭簤撼橛蜋C(jī)系統(tǒng)原理天車輪活塞桿一.鏈?zhǔn)揭簤撼橛蜋C(jī)系統(tǒng)工作原理油缸活塞活塞桿

一、鏈?zhǔn)揭簤撼橛蜋C(jī)系統(tǒng)工作原理活塞桿上端連接導(dǎo)輪，繞過導(dǎo)輪的鏈條一端固定在機(jī)架的上端，另一端過天車輪與抽油桿連接。

當(dāng)活塞向上，抽油泵下沖程，內(nèi)、外配重抬高儲能。當(dāng)活塞向下，抽油泵上沖程，配重幫助升舉，抽油桿鏈條增程機(jī)構(gòu)實現(xiàn)長沖程。雙重力平衡箱，一個通過導(dǎo)輪與活塞桿端部的導(dǎo)輪鏈條連接；另一個外重力平衡箱通過2個導(dǎo)輪用鏈條連接，安裝在機(jī)架外側(cè)。1.導(dǎo)向輪2.外配重箱3.電液換向閥4.蓄能器和溢流閥5.變量油泵6.抽油桿7.液壓單體支柱8.配重箱9.導(dǎo)輪10.天車輪

（新）鏈?zhǔn)揭簤撼橛蜋C(jī)系統(tǒng)原理圖工作原理:電動機(jī)轉(zhuǎn)動驅(qū)動變量油泵時,機(jī)械能轉(zhuǎn)換為從油泵輸出的油液的壓力能,通過二位四通換向閥控制驅(qū)動油缸直線往復(fù)運(yùn)動。當(dāng)活塞向上運(yùn)動時,抽油機(jī)桿6連接的鏈條通過天車輪10活塞桿上端部連接的導(dǎo)輪9與機(jī)架固定,實現(xiàn)了抽油桿的向下運(yùn)動。當(dāng)活塞向下運(yùn)動時,帶動活塞桿和端部的導(dǎo)輪向下運(yùn)動,因鏈條一端固定在機(jī)架的上端,導(dǎo)輪的運(yùn)動,使連接抽油桿鏈條增程機(jī)構(gòu)實現(xiàn)了長沖程。利用活塞面積差實現(xiàn)抽油桿下沖程速度小于上沖程速度,以滿足常規(guī)稠油開采時節(jié)能的要求。滾珠絲杠平衡箱滾珠螺母負(fù)荷皮帶懸繩器機(jī)架底座皮帶鉸接頭電動機(jī)皮帶傳動滾筒頂部護(hù)罩圖B螺旋傳動電機(jī)換向抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖二、螺旋傳動電機(jī)換向抽油機(jī)

二、螺旋傳動電機(jī)換向抽油機(jī)傳動原理螺旋傳動電機(jī)換向抽油機(jī)的傳動分為兩部分：

一部分是，立式電機(jī)通過皮帶傳動，直接驅(qū)動螺旋絲杠轉(zhuǎn)動。滾珠螺母與平衡箱固定在一起，螺旋絲杠轉(zhuǎn)動時滾珠螺母會帶動平衡箱沿螺旋絲杠做直線運(yùn)動。將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為平衡箱和抽油桿的直線運(yùn)動。另一部分是，采用皮帶滾筒形式，負(fù)荷皮帶的一端與平衡箱鉸接在一起，另一端繞過設(shè)在抽油機(jī)頂部的滾筒通過懸繩器掛接抽油光桿，使平衡箱的直線運(yùn)動傳遞給抽油光桿。滾株絲杠3—光桿卡子及光桿；4—機(jī)架；5—柔性聯(lián)接系統(tǒng)；6—上部傳感器；7—天輪系統(tǒng)；8—電機(jī)次級上部固定與調(diào)節(jié)裝置；9—電機(jī)次級；10—上部減震器及剎車系統(tǒng)；11—電機(jī)初級及配重；12—下部減震器圖C直線電機(jī)抽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意三、直線電機(jī)抽油機(jī)

電機(jī)的初級是抽油機(jī)的動力也是抽油機(jī)配重箱的組成部分。電機(jī)的初級通過鋼繩繞過天車輪與光桿相連，磁力作用下，往復(fù)運(yùn)動。次級初級初級=定子；次級=轉(zhuǎn)子

由江漢石油機(jī)械廠與中國石油大學(xué)（華東）機(jī)電工程學(xué)院研制的“直線電機(jī)抽油機(jī)。

直線電機(jī)抽油機(jī)直線電機(jī)的原理并不復(fù)雜。設(shè)想把一臺旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的感應(yīng)電動機(jī)沿著半徑的方向剖開，并且展平，這就成了一臺直線感應(yīng)電動機(jī)。

在直線電機(jī)中，相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)定子的，叫初級；相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的，叫次級。初級中通以交流，次級在電磁力的作用下沿著初級做直線運(yùn)動。這時初級要做得很長，延伸到運(yùn)動所需要達(dá)到的位置，而次級則不需要那么長。實際上，直線電機(jī)既可以把初級做得很長，也可以把次級做得很長；既可以初級固定、次級移動，也可以次級固定、初級移動。相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子可以是初級短次級長；也可是初級長次級短。1.直線電動機(jī)的結(jié)構(gòu)

2.直線電動機(jī)原理直線電動機(jī)是由旋轉(zhuǎn)電動機(jī)演變而來的。當(dāng)初級的多相繞組通入多相電流后，也會產(chǎn)生一個氣隙磁場，這個磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度按通電的相序順序作直線移動，該磁場稱為行波磁場。在行波磁場切割下，次級導(dǎo)條將產(chǎn)生感應(yīng)電勢和電流，所有導(dǎo)條的電流和氣隙磁場相互作用，產(chǎn)生切向電磁力F。

結(jié)果初級是固定不動的，那么，次級就順著行波磁場運(yùn)動的方向作直線運(yùn)動。2.直線電動機(jī)原理

磁懸浮列車就是用直線電機(jī)來驅(qū)動的。

磁懸浮列車是將列車用磁力懸浮起來，使列車與導(dǎo)軌脫離接觸，以減小摩擦，提高車速。列車由直線電機(jī)牽引。直線電機(jī)的一個級固定于地面，跟導(dǎo)軌一起延伸到遠(yuǎn)處；另一個級安裝在列車上。

初級通交流電，列車就沿導(dǎo)軌前進(jìn)。列車上所裝磁體隨列車運(yùn)動時，使設(shè)在地面上的線圈（或金屬板）中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場和列車上的磁體（或線圈）之間的電磁力把列車懸浮起來。懸浮列車所需牽引力很小。懸浮列車減速時，磁場的變化減小，感應(yīng)電流也減小，磁場減弱，造成懸浮力下降。懸浮列車也配備了車輪裝置，它的車輪像飛機(jī)一樣，在行進(jìn)時能及時收入列車，?？繒r可以放下來，支持列車。

1.傳動部分：（電機(jī)、帶、輪、減速箱）2.換向部分：（主、被動鏈輪、往返架、軌跡鏈條）3.平衡部分：（平衡缸、平衡鏈輪、鏈條、壓縮機(jī)）4.懸吊部分：（天車、鋼繩或?qū)拵А依K器）

5.機(jī)架

（一）鏈條抽油機(jī)結(jié)構(gòu)組成四、鏈條式抽油機(jī)懸吊部分換向部分平衡部分傳動部分（一）鏈條抽油機(jī)結(jié)構(gòu)組成四、鏈條式抽油機(jī)LPJ12型鏈條膠帶抽油機(jī)主要參數(shù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)最大載荷(kN)沖程(m)最高沖次(min-1)最大高度(m)寬度(m)厚度(m)減速器扭矩(kN·m)117175481371194314218質(zhì)量(t)橫向?qū)蜉喼睆?mm)縱向?qū)蜉喼睆?mm)往返架質(zhì)量(t)外掛平衡塊質(zhì)量(t)箱內(nèi)平衡塊質(zhì)量(t)電動機(jī)功率(kW)1320012061821541330導(dǎo)向輪平衡塊平衡箱特殊鏈節(jié)往返架載荷膠帶上滾筒機(jī)架上鏈輪鏈條主動鏈輪減速器電機(jī)工作過程：主動鏈輪帶動鏈條傳動，特殊鏈節(jié)帶動往返架上下移動，通過繞過滾筒的皮帶使抽油桿實現(xiàn)上下沖程而工作。鏈皮（一）鏈條抽油機(jī)結(jié)構(gòu)組成勝利油田高原公司：皮帶（鏈條式）抽油機(jī)它是一種純機(jī)械傳動的鏈條—皮帶抽油機(jī)，特別適合于有桿泵的大泵提液、小泵深抽、稠油開采。

在勝利、大港、遼河、中原、江漢、新疆、西北局等油田有五千多臺皮帶抽油機(jī)在良好運(yùn)轉(zhuǎn)。高原公司皮帶（鏈條式）抽油機(jī)機(jī)械平衡

（一）鏈條抽油機(jī)結(jié)構(gòu)組成勝利油田高原公司：皮帶（鏈條式）抽油機(jī)主要優(yōu)點：

（1）長沖程，低沖次

長沖程使泵充滿系數(shù)高，液壓沖擊?。坏蜎_次使井下設(shè)備磨損小，操作成本低。

（2）皮帶傳動

采用長壽命重載皮帶傳遞動力，其彈性緩沖作用可減小換向沖擊，使抽油桿柱運(yùn)行平穩(wěn)。

（3）要求扭矩低

由于扭矩臂僅0.46米，極大降低了扭矩要求，可選用小功率電機(jī)及小型減速箱，節(jié)能10～40%。高原公司皮帶（鏈條式）抽油機(jī)機(jī)械平衡

皮帶—鏈條抽油機(jī)安裝勝利油田高原公司：皮帶（鏈條式）抽油機(jī)參考視頻啟、停皮帶抽油機(jī)啟動游梁式抽油機(jī)新一代石油工人抽油機(jī)井工作原理

安裝勝利油田高原公司：皮帶（鏈條式）抽油機(jī)型號、參數(shù)（美國原有）11001000900800700600500沖程長度m887.37.06.05.04.5懸點負(fù)荷td22.72016.31412108最高沖次min-14444455最低沖次min-1可非常小平衡箱重t6.14.64.22.72.41.91.7附加平衡塊重量t.8.69.07.27.16.44.83.5抽油機(jī)重t26.52219.516.515.512.011.0立起狀態(tài)：長×寬×高7.4×2.6×13.47.4×2.4×13.46.6×2.4×12.46.1×2.1×11.85.5×2.1×10.85.5×1.9×8.95.2×1.9×8.2運(yùn)輸狀態(tài)：長×寬×高13.4×2.6×3.113.4×2.4×2.812.4×2.4×2.811.8×2.1×2.610.8×2.1×2.58.9×1.9×2.58.2×1.9×2.5電機(jī)功率KW75755545372218.5速箱扭矩kN·m37373726261813使用溫度-40℃—+50℃電磁自動剎車保護(hù)系統(tǒng)有有有有有無無注：自動剎車保護(hù)系統(tǒng)可根據(jù)用戶要求選配（二）鏈條抽油機(jī)主要特點

1.采用軌跡鏈條換向機(jī)構(gòu)有：特殊鏈節(jié)、滑塊特殊鏈節(jié)：裝有主銷軸和滑塊滑塊：既帶往返架上下運(yùn)動，又可在往返架中水平運(yùn)動。2.

長沖程、慣性載荷?。▌蛩佟⒓铀俣刃。┨厥怄湽?jié)滑塊（三）鏈條抽油機(jī)工作過程

電機(jī)→皮帶→減速器，驅(qū)動鏈輪旋轉(zhuǎn)→軌跡鏈，通過特殊鏈節(jié)、主銷軸、滑塊，帶動往返架作勻速直線運(yùn)動。特殊鏈節(jié)自鏈輪左邊下行→往返架下行→達(dá)極限位置→特殊鏈節(jié)作復(fù)合運(yùn)動，繞過鏈輪→達(dá)鏈輪右邊（完成滑塊在往返架中的水平運(yùn)動）→上行→達(dá)上極限→特殊鏈節(jié)又繞過鏈輪達(dá)左邊。

往返架的橫梁，連接著繞過天車的鋼繩（或?qū)拵В?，通過懸繩器（卡子）與光桿帶動抽油泵抽油。（四）鏈抽懸點運(yùn)動分析懸點運(yùn)動規(guī)律與往返架運(yùn)動規(guī)律完全相同。研究懸點運(yùn)動規(guī)律歸結(jié)于往返架上、下運(yùn)動規(guī)律。軌跡垂線AOO’D，由三段垂線組成。鏈輪以等旋轉(zhuǎn)，往返架從上死點A→下死點D。架下沖程＝懸點上沖程。

1.AO段：

長＝

速度（正弦）

加速度（余弦）簡諧運(yùn)動2.OO’段長＝兩鏈輪中心距，

勻速直線運(yùn)動。3.O’D段長＝簡諧運(yùn)動（架上沖程，懸點下沖程）（五）鏈抽懸點載荷分析最大載荷發(fā)生在上沖程靜變形結(jié)束后的瞬間；最小載荷發(fā)生在下沖程靜變形結(jié)束后的瞬間。

（1）

（2）【上：桿伸長、管縮短，油重對桿加重、對管卸載；

下：桿縮短、管伸長,油重對桿減重、對管加載】

1.

靜載：游梁抽油機(jī)中已分析；

桿在油中重

2.

動載：兩部分

二者方向相反；（柱塞開始）運(yùn)動速度。動載兩種情況：

和；—桿管靜變形；【懸點走過的行程，柱塞與泵筒才開始有相對運(yùn)動，靜載才全部加到懸點上，動載才開始發(fā)生?！繄D1鏈條抽油機(jī)靜變形發(fā)生在不同處的意義

圖1鏈條抽油機(jī)靜變形發(fā)生在不同處的意義

（1）

產(chǎn)生在AO段（懸點上沖程開始的簡諧段。架下行）

產(chǎn)生在DO’段（懸點下沖程開始的簡諧段。架上行）

發(fā)生在簡諧段，架的運(yùn)動有：

【懸點的運(yùn)動規(guī)律與往返架的運(yùn)動規(guī)律相同，（3）式為架AO段運(yùn)動方程。】

（3）

懸點架架的運(yùn)動受滑塊控制假如，當(dāng)，某角

時，位移【前提

，靜變形結(jié)束時未超出簡諧段。在

時，架（懸點）位移等于桿和管靜變形之和】此時有：

由（4）式，，（靜變形終了時的速度、加速度）用

表示

（4）

（5）

（5）的由來：【

】下沖程靜變形結(jié)束時，懸點，，公式（4），（5）適用。

上沖程：瞬時動載（靜變形結(jié)束后瞬間懸點載荷）

：威爾諾夫斯，精確解。靜變形終了時的速度

（6）

（4）式第一式下沖程：瞬時動載（靜變形結(jié)束后瞬間懸點載荷）

式中，—桿、管變形分配系數(shù)，

—加速度傳播速度（5100m/s）

—流量過流斷面擴(kuò)大影響系數(shù)，

,—速度、加速度（靜變形終了瞬間）

（6）

與有別—桿在空氣中重（，

桿箍重影響）將、、、、、及（5）代入(6)得到（7）式：

三個系數(shù)：，有表達(dá)式：【；】

（7）

可（根據(jù)

）計算或查表。得到，即可求（）。

（2）懸點動載全部為組成（a=0）。（淺井自然

）動載公式簡化為：【（7）中

,】

（8）

（7）（