抽油機(jī)調(diào)平衡簡易方法

單秀華，高書香

(承德石油高等專科學(xué)校石油工程系，河北承德 067000)

抽油機(jī)調(diào)平衡簡易方法

單秀華，高書香

(承德石油高等?？茖W(xué)校石油工程系，河北承德 067000)

電流法、時間法判斷抽油機(jī)平衡誤差較大，對抽油機(jī)的節(jié)能降耗不利。功率法、扭矩法判斷抽油機(jī)平衡不簡便。用上下沖程耗電量的比值來表示抽油機(jī)的平衡率，其值域?yàn)椋?，1］。測量出電機(jī)在上下沖程的耗電量，即可通過相關(guān)計(jì)算式得到調(diào)整數(shù)值。給出了平衡塊的調(diào)整距離及其質(zhì)量增減量的計(jì)算式。

抽油機(jī);平衡;調(diào)整;耗電量

抽油機(jī)采油仍是當(dāng)前石油企業(yè)采用的主要生產(chǎn)方式。由于井筒產(chǎn)量、壓力、含水、設(shè)備摩擦等因素隨時變化，導(dǎo)致抽油機(jī)經(jīng)常在不平衡狀態(tài)下運(yùn)行。對于游梁式抽油機(jī)，其平衡方式主要有曲柄平衡、游梁平衡、復(fù)合平衡;對于無游梁式抽油機(jī)，其平衡方式主要有曲柄平衡、重力平衡、復(fù)合平衡等。

在礦場生產(chǎn)中為了有效維護(hù)設(shè)備、提高系統(tǒng)效率、節(jié)約電量，需要一種簡單準(zhǔn)確的平衡判斷方法，可隨時隨地利用簡單工具進(jìn)行有效判斷。這里僅就曲柄平衡型和重力平衡型抽油機(jī)的平衡調(diào)整簡易方法進(jìn)行分析說明。

1 判斷平衡的依據(jù)

礦場上常用的判定抽油機(jī)是否平衡的簡便方法有電流法、時間法等。但大量實(shí)踐已經(jīng)證明，電流法、時間法誤差較大，且在能耗最低點(diǎn)附近的平衡率并不是最高值［1］。因此，油田為了節(jié)能降耗，急需改變慣用的電流法判斷平衡的做法。

行業(yè)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中多是以扭矩來判斷平衡。根據(jù)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SYT5044-2003《游梁式抽油機(jī)》，判斷抽油機(jī)是否平衡的原則有三個:上、下沖程電動機(jī)做功相等;上、下沖程中減速器曲柄的最大凈扭矩相等;使減速器曲柄軸瞬時切線力與平均切線力的偏差平方和最?。?］。中石油企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QSY1233-2009《游梁式抽油機(jī)平衡及操作規(guī)范》中規(guī)定，抽油機(jī)的平衡按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［3］。但在礦場實(shí)踐中，扭矩的測量非常不便，且判斷時需要大量計(jì)算，故在基層礦場實(shí)踐中難以推廣。

抽油機(jī)平衡的原則之一是上、下沖程電動機(jī)做功相等。根據(jù)這一原則，可以通過測量電機(jī)分別在上、下沖程中的做功值判斷抽油機(jī)的平衡狀況，進(jìn)而調(diào)整抽油機(jī)平衡。

判斷抽油機(jī)的平衡程度時，需要測量電機(jī)在上、下沖程的耗電量值。若兩電量值相等，則抽油機(jī)平衡;若不等，則用小值除以大值得到抽油機(jī)的平衡率，即:如此，則平衡率的值域?yàn)椋?，1］。若上沖程的電量值較小，則平衡過重;反之則平衡不足。

2 曲柄平衡型抽油機(jī)的調(diào)整

在中石油企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QSY1233-2009《游梁式抽油機(jī)平衡及操作規(guī)范》中，平衡塊的調(diào)整距離計(jì)算采用的是電機(jī)的輸出功率，且假定上下沖程時間相等［3］。因此，方法既不方便也不準(zhǔn)確。

曲柄平衡型抽油機(jī)多數(shù)情況下只需改變平衡塊的位置即可達(dá)到平衡。這樣對抽油機(jī)系統(tǒng)而言，調(diào)整前后只改變了平衡塊的位置。故存在下述關(guān)系式:

式中，A上是調(diào)平衡前上沖程的耗電量，A下是調(diào)平衡前下沖程的耗電量，M是單側(cè)曲柄上被移動的平衡塊質(zhì)量，g是重力加速度，Δr是平衡塊的調(diào)整距離。如果Δr為負(fù)，則平衡塊向內(nèi)移動;若Δr為正，則平衡塊向外移動。因此，移動距離可用下式計(jì)算:

調(diào)整抽油機(jī)平衡時，M為已知量;只需測出A上和A下，就可通過簡單計(jì)算得到移動距離Δr。

如果調(diào)整平衡時，僅通過移動平衡塊無法實(shí)現(xiàn)平衡，還需要增減平衡塊的質(zhì)量，則可利用虛擬平衡的方法，即把不準(zhǔn)備移動的平衡塊視為曲柄的一部分，把新增加的平衡塊視為已安裝在曲柄銷中心處。這樣可同理得到新安裝平衡塊的位置:

式中，Δr'為新安裝的平衡塊與曲柄銷中心的距離，即安裝位置;m為新安裝平衡塊的質(zhì)量;其它符號意義同前。

3 重力平衡型抽油機(jī)的調(diào)整

對于重力平衡型抽油機(jī)，其平衡是通過改變平衡塊的質(zhì)量來調(diào)整的。因此，調(diào)整前后只改變了平衡塊的質(zhì)量，故存在下述關(guān)系式:

式中，s為光桿沖程，Δm為平衡塊的質(zhì)量改變量，其它符號意義同前。Δm為正，則增加平衡塊質(zhì)量;反之則減少。

調(diào)整抽油機(jī)平衡時，s為已知量;只需測出A上和A下，就可通過簡單計(jì)算得到平衡塊的質(zhì)量改變量Δm。

4 結(jié)論

1)電流法、時間法判斷抽油機(jī)平衡誤差較大，對抽油機(jī)的節(jié)能降耗不利。

2)在基層礦場實(shí)踐中，功率法、扭矩法判斷抽油機(jī)平衡不簡便。

3)抽油機(jī)的平衡率可用上下沖程耗電量的比值來表示，其值域?yàn)椋?，1］。

4)只需測量電機(jī)在上下沖程的耗電量，即可通過相關(guān)計(jì)算式得到調(diào)整數(shù)值。

［1］王翠.抽油機(jī)合理平衡率的再認(rèn)識［J］.油氣田地面工程，2010，29(7):30-31.

［2］中國石油天然氣集團(tuán)公司勘探與生產(chǎn)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.Q/SY 1233—2009游梁式抽油機(jī)平衡及操作規(guī)范［S］.北京:石油工業(yè)出版社，2009.

［3］全國石油鉆采設(shè)備和工具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.SY/T 5044—2003游梁式抽油機(jī)［S］.北京:石油工業(yè)出版社，2003.

Simple Method for Pumping Unit Balance Adjustment

SHAN Xiu-hua，GAO Shu-xiang

(Department of Petroleum Engineering，Chengde Petroleum College，Chengde 067000，Hebei，China)

It is inaccurate using electric current or stroke time in pumping unit balance adjustment，and harmful to energy conservation in pumping unit system.It is inconvenient to use power and torsion to adjust pumping unit balance.Balance rate can be indicated by the specific value of power consumptions in up and down stroke，and the range is［0，1］.The adjustment can be carried out using the given relationship after the measurement of power consumptions.

pumping unit;balance;adjustment;power consumption

TE933.1

B

1008-9446(2013)03-0024-03

2013-05-02

單秀華(1985-)，女，山東濰坊人，承德石油高等?？茖W(xué)校石油工程系助教，碩士，從事石油工程技術(shù)專業(yè)的教學(xué)及科研工作。