長沖程低耗材新型節(jié)能抽油機

董德崗　汪坤　曾祥端　馬洋波　韓東穎

設(shè)計理念：

國內(nèi)外所開發(fā)的多種抽油機中，長沖程抽油機占有很大的比例。傳統(tǒng)的長沖程抽油機品種繁多，有前置式抽油機、大擺角游梁式抽油機、雙驢頭抽油機、游梁式雙井抽油機、鏈條式無游梁抽油機、漸開線天輪抽油機、曲柄連桿式無游梁抽油機等。其中游梁式為提高沖程長度往往要制造成高大型，其他類型的抽油機也普遍存在效率低、耗材高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的弊端，所以長沖程低耗材新型節(jié)能抽油機還處于探索階段，尚不成熟。

目前許多油田的開發(fā)已進入中后期，長沖程節(jié)能抽油機的設(shè)計和應(yīng)用將進入到一個全新的階段。而低耗材節(jié)能型抽油機能極大降低油田的開發(fā)成本，在國際油價低迷的背景下，能實現(xiàn)效益的最大化。

設(shè)計模型，解決方案、思路

1.根據(jù)動滑輪組改變力的大小與運動速度的原理，我們小組對多個滑輪組進行了測試。實驗采用規(guī)格：內(nèi)徑30mm的滑輪若干，通過改變滑輪組的個數(shù)和安裝位置，可以實現(xiàn)不同程度的增程效果，并測試了在實現(xiàn)兩倍沖程時，模擬重物的運動規(guī)律和電動機的負載情況。

2.在對上述實驗效果的評估中，我們發(fā)現(xiàn)采用滑輪組的增程和節(jié)能效果不明顯，因此對實物模型進行了較大的改進，即采用分級提升的原理替代滑輪組增程原理，并對分級提升的動力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與懸繩器的間接提升系統(tǒng)進行了兩次實驗。

（1）動力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

實驗采用四個相同規(guī)格的齒輪、電磁鐵、電動機、光軸、軸承支座等。

動力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)原理：通過電磁鐵的電磁力，使游動齒輪分別與固定光軸齒輪A和B嚙合，實現(xiàn)動力的轉(zhuǎn)換。我們通過多次實驗和不斷改進，基本實現(xiàn)了動力轉(zhuǎn)換的問題。

（2）懸繩器的間接提升系統(tǒng)

我們初步對懸繩器的分級提升系統(tǒng)進行了測試，但因懸繩器部位體積龐大，電磁鐵作用力不均衡，容易造成裝置的晃動，且結(jié)構(gòu)設(shè)計上存在明顯不足，在后期的工作中我們進行了改動，將木塊換成了橡膠塊，克服了晃動問題。

3.針對齒輪組和電磁鐵的動力換向系統(tǒng)穩(wěn)定性不足的問題，我們組又采用了電磁離合器制動換向的裝置，并對裝置進行了實驗測試。電磁離合器制動換向系統(tǒng)原理與上述原理相似，采用兩組電磁離合器替換掉齒輪組和電磁鐵結(jié)構(gòu)，通過電磁離合器的通電與斷電，可以非常靈敏地實現(xiàn)傳動軸的制動，即達到絞車A與B實現(xiàn)間歇工作的目的。實驗測試顯示，采用電磁離合器的制動換向裝置，實驗效果明顯，穩(wěn)定性較好。

4.為了能夠使裝置自動化運行，我們添加了一個計時開關(guān)來控制電路，經(jīng)試驗，運行狀況較好。

工作原理總結(jié)

這種抽油機采用一個下特殊懸繩器和一個上懸繩器，三個絞車，通過絞車的交替工作，帶動兩個懸繩器交替工作，來完成光桿的上沖程運動和下沖程運動，從而實現(xiàn)數(shù)十米的長沖程，依靠平衡系統(tǒng)的上下直線運動實現(xiàn)運動過程中的能量轉(zhuǎn)換。這種抽油機高度比傳統(tǒng)長沖程抽油機低一半以上，體積和質(zhì)量更是大大減小，可靠性高，操作、維修方便，造價亦有大幅度下降。

責編/武爽endprint