游梁式抽油機(jī)平衡調(diào)整技術(shù)研究

劉志民

【摘要】游梁式抽油機(jī)的平衡方式是通過調(diào)整平衡塊來消減抽油機(jī)上下沖程的負(fù)載差異，抽油機(jī)平衡狀況直接影響抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)、減速箱和電機(jī)的效率與壽命，對抽油機(jī)的工作狀況亦影響很大。目前大慶油田廣泛應(yīng)用電流法調(diào)整平衡，當(dāng)電流平衡比在85%-100%之間為平衡，但通過現(xiàn)場測試，電流平衡井耗電并非最低，而且現(xiàn)場平衡調(diào)整只能定性調(diào)整操作。為此開展抽油機(jī)平衡調(diào)整技術(shù)研究，通過理論研究和現(xiàn)場試驗(yàn)，確定抽油機(jī)最佳節(jié)能范圍，編制平衡調(diào)整程序，定量實(shí)施現(xiàn)場平衡調(diào)整，提高游梁式抽油機(jī)平衡調(diào)整管理水平，提高工作效率、系統(tǒng)效率，降低舉升單耗。

【關(guān)鍵詞】游梁式 抽油機(jī) 平衡 調(diào)整 技術(shù)研究

1 游梁式抽油機(jī)平衡調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)

大慶油田游梁式抽油機(jī)現(xiàn)場平衡標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY-T5044-2003《游梁式抽油機(jī)》中8.1.3抽油機(jī)平衡中平衡電流法，平衡計(jì)算根據(jù)D.1.1的b項(xiàng)原則，即上、下沖程中減速器曲柄的最大凈扭矩相等。而在現(xiàn)場測試過程中發(fā)現(xiàn)，電流平衡井耗電并非最低。如根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)8.1.3抽油機(jī)平衡中平均功率法，平衡計(jì)算根據(jù)D.1.1中的a項(xiàng)原則使上、下沖程電動(dòng)機(jī)做功相等，現(xiàn)場測試結(jié)果相比電流平衡井耗電低。

根據(jù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QSY1233-2009《游梁式抽油機(jī)平衡及操作規(guī)范》中3.1抽油機(jī)的平衡狀態(tài)指減速器扭矩均方根值最小的狀態(tài)，平衡計(jì)算原則根據(jù)5.1中，抽油機(jī)的平衡按SYT5044-2003中的均方根扭矩最小法則或上、下沖程中最大扭矩相等的法則確定。通過平衡調(diào)整，使平衡扭矩?cái)M合懸點(diǎn)載荷扭矩的鏡像，從而減少減速器扭矩的波動(dòng)，使減速器的扭矩最小化。平衡調(diào)整應(yīng)優(yōu)先保證減速器扭矩的峰值不超過減速器額定扭矩，在此基礎(chǔ)上盡量使減速器扭矩的均方根值最小。2 游梁式抽油機(jī)平衡調(diào)整技術(shù)理論研究

ηηη=？—電動(dòng)機(jī)軸到曲柄軸的傳動(dòng)效率。

從上面的分析可以看出，抽油機(jī)平衡的關(guān)鍵是對減速器曲柄軸扭矩進(jìn)行平衡，使得減速器曲柄軸均方根扭矩達(dá)到最小，但是另一方面應(yīng)當(dāng)滿足抽油機(jī)上、下沖程電機(jī)做功相等的平衡原則。如對抽油機(jī)減速器曲柄扭矩進(jìn)行平衡計(jì)算在理論上相對較易，但在工程中測量曲柄軸扭矩存在實(shí)際困難，因此在工程角度通過測量減速器曲柄軸扭矩進(jìn)行抽油機(jī)平衡設(shè)計(jì)計(jì)算不現(xiàn)實(shí)。

但是進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率較小，轉(zhuǎn)速變化很小，可以認(rèn)為電機(jī)轉(zhuǎn)速及曲柄軸角速度是一個(gè)常數(shù)。通過電機(jī)負(fù)載的計(jì)算及功率與轉(zhuǎn)矩、角速度間的關(guān)系，可對應(yīng)轉(zhuǎn)化為電機(jī)軸功率22iiPTω=？，式中： P—電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)輸出功率，kW。

電機(jī)在負(fù)載條件下在輸入端測量其工作特性曲線相對比較簡單，但是不能直接測量電機(jī)軸功率。根據(jù)討論分析電機(jī)工作特性曲線所建立各種函數(shù)關(guān)系，可以建立電機(jī)軸功率與其他電機(jī)特性曲線間的關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)電機(jī)工作特性平衡奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)于功率平衡技術(shù)的原理及計(jì)算過程如下：如判斷當(dāng)前抽油機(jī)上、下沖程電機(jī)平均有功功率不符合功率平衡法條件，則采用反向計(jì)算方法，在研究電機(jī)工作特性曲線基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)功率平衡。

（1）測量電機(jī)在抽油機(jī)上、下沖程過程中有功功率曲線；

（2）利用電動(dòng)機(jī)工作特性曲線，確定電機(jī)在上、下沖程過程中的電流曲線、有功功率曲線、效率曲線、功率因數(shù)等與電機(jī)軸功率間的關(guān)系，推到電機(jī)軸功率；

（3）計(jì)算抽油機(jī)在當(dāng)前平衡條件下的曲柄軸凈扭矩；

（4）根據(jù)抽油機(jī)曲柄平衡重的實(shí)際測量位置，計(jì)算曲柄平衡重裝置峰值轉(zhuǎn)矩，利用平衡扭矩與光桿負(fù)載扭矩平衡疊加原則，計(jì)算光桿負(fù)載扭矩；

（5）通過調(diào)整計(jì)算平衡重的安裝位置，反向計(jì)算，使抽油機(jī)平衡滿足功率平衡法要求。

通過以上過程的計(jì)算和分析，可實(shí)現(xiàn)游梁式曲柄平衡抽油機(jī)的精確平衡，使抽油機(jī)在安全、節(jié)能的狀態(tài)下運(yùn)行。

3 結(jié)論

（1）理論研究表明，在不超扭矩和電機(jī)額定功率的前提下，常規(guī)機(jī)電流平衡率為70%時(shí)能耗最低，調(diào)整區(qū)間65%-75%，異相機(jī)電流平衡度為95%時(shí)能耗最低，調(diào)整區(qū)間90%-100%；

（2）應(yīng)用電流平衡調(diào)整法實(shí)現(xiàn)了功率平衡調(diào)整法的效果，實(shí)現(xiàn)平衡量化且單組調(diào)整，有效提高工作效率和平衡調(diào)整的準(zhǔn)確率，同時(shí)也可計(jì)算抽油機(jī)減速箱輸出軸的峰值扭矩。