抽油机节能技术研发(石化管理干部学院供用电管理培训班讲稿).ppt

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言,各位都是来自油田用电管理岗位，抽油机是你们日常用电管理的,重点对象,。,抽油机的技术现状怎样？采油工程节能降耗的出路究竟在哪里？这是各位工作中最大的,关注点,。,人类面对资源环境压力，抽油机已不是当初的能抽油就行的使用理念，,节能、耐用,，应当是抽油机技术发展的必然趋势。,创建节约型采油模式,的重大责任，将历史性落在你们肩上。,我曾经是一个对采油工作一无所知的人，,2002,年一个偶然的机会，得知采油所用的抽油机耗电高、效率低，节能降耗是一项重大课题。于是，便产生了琢磨抽油机的念头，这一琢磨就是十年。十年时间都琢磨了些什么呢？这就是我今天要同各位交流的内容：,一、抽油机现状的产业观察与分析。,二、采油工程节能降耗的技术思路。,三、新一代高效节能抽油机研发。,三部分内容，实际上是抽油机节能技术研发的一个逻辑过程，观察是为了搞懂改进的对象，继而才能形成正确的技术进步思路和结果。,十年时间琢磨的结果是什么呢？,就是让已经使用了上百年的,曲柄平衡游梁式抽油机,变个样。,究竟变成什么样？,让我们先睹为快吧！,第一台样机是,2003,年,7,月,28,日安装在子长采油厂,7407,井（后驱动式）的。,这是一台三型机,配套,2,2kw,、,4p,电机,泵挂深度,600,米,日耗电,11,度,日出油,2.6,吨,与原装机对比，节电率,68%,子长采油厂时任厂长冯对生,付厂长吕延生、大队长李志江,称赞是：,抽油机的革命性创新,。,这是改进后安装在子长采油厂,130,丛井的,4,台四型抽油机试验样机。,这是第三次改进后安装在延长油田七里村采油厂的七台三型抽油机试验样机,。,这是第三次改进后安装在大港采油一厂的,4,型抽油机试验样机,（后驱动式）,检测结果：节电率,33%,增产,30%,有功功率提高,24%,工作原理,请看这段视频就一目了然,减速机带动曲柄轮旋转，通过推拉杆往复运动,推拉曲肘升直或弯曲，使游梁上摆或下摆。游梁上摆运动时，吊坨落体重力施加一提升力矩也使游梁上摆而抽油。游梁下摆运动时，泵杆下落，活塞进油，同时吊坨被提升积蓄位能。以上动作周而复始而实现抽油作业。,2011,年,6,月,8,日，国家知识产权局授予,吊重平衡游梁式抽油机,发明专利。,抽油机的实用,新型专利很多，,但发明专利，,仅此一项。,在上述试验的基础上，现已基本完成了第四代全系列的定型设计。只所以能有这么个结果的产生，,完全来自对产业现状的细致观察与深入分析；完全来自对抽油机工作原理的深度理解与科学改进。,下面分三部分来叙述：,一、抽油机产业现状的观察与分析,抽油机从表象看似一个很简单的粗笨机械，其实不然，,从多学科理论视点分析，,它涉及机械原理、力学、运动学、动力学、流体学的诸多经典理论；它不光是实现自身的机械运动，而且关联着地下油液的渗透特性和活塞泵的充满度特性；它风吹、日晒、雨淋，是使用条件最苛刻的一种机械。我长期蹲在子长山沟里的抽油机旁，从多视点细心观察、记录、理解、分析，对在用抽油机形成了五个方面的观察发现：,第一个观察发现：,曲柄平衡游梁式抽油机,不能实现,“动态跟踪平衡”,无功损耗巨大。,全世界使用的抽油机，都是美国石油学会的标准设计结构，这个使用了近百年的抽油机（,简称,常规机），由于不能实现,“动态跟踪平衡”，,能耗巨大。,为什么说能耗巨大？算一笔账就会一目了然！,千米吨液应耗多少度电？,一吨油从一千米的地下抽到地面,应该需多少功？,1000Kgf1000m=1000000Kgf.m=9.80665MJ(,兆焦耳,),(1Kgf.m=9.80665 J),折合电能是多少？,9.80665MJ3.6MJ=2.724KW.h,（,1KW.h=3.6MJ,）,即,:,千米吨液应耗有功电能,2.724,度。,我国千米吨液实际消耗多少度电？,据资料介绍,高产井千米吨液耗电在,1020,度之间，而低产井千米吨液电耗高达,5060,度。就是以最低,10,度用电来计算，无功损耗占到,72%,，怵目惊心！,算这笔账能说明什么问题？,第一、,说明,电能几乎常年消耗在抽油机的自身运转上,。,第二、说明,采油工程节能降耗的潜力巨大。,第三、说明,实现“节能降耗目标”，必须从提高抽油机效率入手。,是什么原因，造成了采油工程这么巨大的能耗？,发现了三个因素：,1,、抽油机方面,：,由于不能实现“动态跟踪平衡”，动力的绝大部分功是消耗在克服残余不平衡量上，机械效率极低。,2,、油井方面：,我国油田大多为低渗贫油田，其工况表现为空抽现象严重，泵效低。,3,、作业方面,:,平衡调整作业难度大,调整精度低,机构残余不平衡量大,导致无功损耗大。,抽汲参数调整不合理,没有满足井下液面动态平衡,致使空抽现象普遍,造成大量无功损耗。,常规机为什么不能实现“动态跟踪平衡”？,以减速机为研究对象，由于负载,力矩为一交变的非正弦变化曲线，而曲柄配重的力矩却是正弦曲线，因此，无法拟合全冲程过程中相对稳定的平衡点，运转中出现减速机较高的峰值和较深的谷值（负值）扭矩。,动态跟踪平衡效果不好,是高耗能的核心！,同时研究发现：常规机还存在着三个问题点：,问题,一、存在一个不能解开的矛盾,就是上冲程时平衡块越重越好,下冲程时平衡块越轻越好，这是个无法调和的矛盾。即使前人想出了用异相曲柄平衡的方式，也不能克服。,问题二、曲柄配重形成几何偏心，停机时自然下垂，使机构处于最不平衡的位置，启动惯量极大，为启动势必要配大容量电机，运转时又是大马拉小车，造成很大的低功率因数空载电能损耗。,问题三、平衡块是旋转运动,位移轨迹为圆弧,没有,100%,的回收利用光杆下落的重力功来积蓄位能和释放位能。,这就找到了常规机高能耗的根子是：,曲柄平衡方式,只有改变这种平衡方式，才是节能的正确出路！,第二个观察发现,：常规机有它绝对科学、合理的重大因素,常规机的驱动机构为“曲柄连杆机构”，这种机构使曲柄的回转运动可以转化为连杆的往复运动。,曲柄连杆机构还有一个优势？,这就是：,抽油光杆的上下运动速度曲线为正弦变速运动曲线。,光杆正弦变速运动曲线对抽油作业有什么作用呢？,其一,:,这种,速度曲线符合液体用活塞泵抽汲理论，即基本能满足活塞充泵、提升、出油的流体学原理，泵效较高,。,（后面具体讲）,其二,:,在上、下冲程的两个换向拐点，光杆的运行速度、加速度会趋于零，这正好减缓了换向时的动量冲击，能保证平稳换向,。,第三个观察发现：,业界的节能技术路线存在着缺陷。,下表是我与业界技术路线的差异：,我的技术思路,行业技术思路,提高抽油机本身机械效率,热衷配套变频器和各种拖动电动机,采用新的结构来实现动态跟踪平衡效果,在曲柄平衡框架范围内搞附加平衡装置,在继承游梁机优势的基础上创新,抛弃游梁机优势，搞各种无游梁机,配套变频装置的技术缺陷,变频装置不能解决,抽油机本身的机械效率低下问题,，它是以调低电源频率而降低电动机转速的办法来减少抽油机冲次，实质是做功少了。,调低电源频率,电动机不在额定设计频率下运行，会增加电动机气隙磁通密度，降低功率因数，增加无功损耗。,为减少冲次，采用低速多极电动机、或改变电动机皮带轮速比、或采用大速比的减速器，都比采用变频装置好！,配套各种高效电动机的技术缺陷,抽油机上下冲程运动的负载，对减速机而言是一种变化很大的负载力矩，在,360,度转角内，电动机除有两点峰值较接近额定功率外，在大多转角内，实际是运行在远离额定功率的工况，负载不匹配，配用任何效率较高的电动机，都不可能有多大效用。,为什么说配套高效电动机作用不大？,从异步电动机的工作特性曲线可知：效率和功率因数只有在接近额定负载时，才能为最大値，特别是功率因数，当负载不匹配时很低。,面对通常负载率,不足,50%,的抽油机，,即使配套效率再高,几个百分点的电机，,起不到多大作用。,各种无游梁机的技术缺陷,抛弃游梁机，搞各种无游梁机，失去了游梁机曲柄连杆驱动机构的优势，各种无游梁机的匀速运动和频繁换向还造成了新的换向能耗。,为什么这样说？,物体由静止到运动，需要克服惯性力做功，这就叫启动，电动机的启动电流大约是额定电流的,7,倍。,物体由运动再到静止，这叫做制动，制动更是一种巨大的能耗。,让抽油机的拖动动力频繁的工作在这种工况，是一种理论性的错误！,大冲程理论的技术缺陷,面对低渗油田，,推行,大冲程理论，忽视了井筒中的动液面保持平衡的问题，忽视了泵效问题，大冲程理论有局限性。,为什么说大冲程理论有局限性？计算一下活塞泵的满载容量，做个泵效分析就一目了然,已知：泵径,=4.4,厘米 油杆直径,=1.9,厘米,油液比重,0.8g/,立方厘米,计算：,100,厘米的油柱重量，即一米冲程的满载容量。,即：一米油柱的重量近似为,1,公斤,若冲程,1,米，以每分钟抽,6,次计算，,24,小时满载产量就为：,6 60241=8640kg,假设有,50%,泵效，日产量也在,4,吨以上。,我国大多低渗透油井的日产量在,2,吨左右。,所以质疑：低产井何必要用大冲程呢？,顺便指出，业界认为大冲程机的冲次低，对保护油杆磨损有利，我认为磨损与节能降耗相比不是主要矛盾，况且油杆与导向套始终是浸润在油液中，润滑良好，磨损甚微。,本发明同样可以根据需要，轻而易举的设计大冲程参数。,第四个观察发现：我国行业标准中的冲程参数比美国,API,标准都大，额定悬点载荷分等又比,API,标准少。下表是最大冲程参数比较,行业,SY/T5044,标准,美国,API,标准,机型,最大冲程,相近机型,最大冲程,8-2.5-18,2.5,C-228-200-74,1.88,10-3-37,3.0,C-228-246-86,2.18,16-4.8-105,4.8,C-912-365-144,3.65,注：,1,Ibf,=4.44822N 1 in=0.0254m,冲程大会带来什么问题？,1,、整机设计高大，动力配置选大，浪费资源。,2,、空抽多，泵效低，浪费动力。,用通俗话讲，小孩能干的活，让大人去干，就是劳力的浪费。,冲程参数怎样设计才是合理的？,冲程参数应根据油井产量设计最合理。,（如一口深井低产井，悬点负荷为,11,吨，日产量,3,吨，根据负载可以选,12,型机，但冲程有,1,米就足够了）,抽油机怎样选型才是合理的？,应遵循如下规则：,以油井负载大小选择悬点负荷相适宜的机型；,以油井产量和油液粘稠度选择相适宜的冲程和冲次；,一般在满足油井负载的前提下，稠油井和高产井应选较大冲程，合理冲次，稀油低产井应选较小冲程，合理冲次。,我国行业标准中，额定悬点载荷分等跨度太大，选型时只能上靠，这也是一个造成资源浪费的普遍因素。下表是额定悬点载荷参数比较,行业,SY/T5044,标准,分等（单位：,10kN,）,美国,API,标准分等,（英镑折算为,kN,）,2,，,3,，,4,，,5,，,6,，,8,，,10,，,12,，,14,，,16,，,18,23.6,，,24.9,，,29.8,，,33.8,，,39.8,，,42.3,，,48.5,，,52.9,，,59.2,，,63.6,，,77.0,，,88.4,，,95.0,，,109,，,114,，,136,，,162,例如，泵挂深度为,700,米的井，用,25kN,悬点载荷就可以，因没有这个型号，一般都只有选用,30kN,的机型了。,第五个观察发现：业界没有成熟的节能机型。,下面，对行业几个代表机型做个简要节能效果的技术分析,双驴头抽油机,致命缺陷是：动力绳为软链接，下冲程时减速机不能做功，,违背了使上下冲程电动机作功相等的平衡原则，,这样，驴头、光杆、油柱合成的重力矩就必须大于配重力矩，从而致使上下冲程的理论平衡点偏移，反而增大了上冲程的残余不平衡量，影响整体平衡效果，节电率受到限制。,调径变矩抽油机,平衡重是圆弧运动轨迹，不能,100%,回收光杆下落的重力功，平衡调整作业难度较大，平衡精度不会高，节能效果有限。,大港油田直线电机抽油机,直线电机本身电气效率很低，在原理上不是节能机型。,胜利油田引进的美国皮带抽油机,其转动辊筒的驱动，是采用套筒棍子链条传动，链条传动需要优良的润滑环境，在野外使用，很难满足，链条传动也不适合频繁换向的场合，故障率极高，,没有跟踪平衡效能,节能甚微。,胜利油田长环形齿条抽油机,采用传统的齿轮齿条传动原理，传动效率虽比链条机高，但没有跟踪平衡效能，谈不上是节能产品,。,中国石油,30,多年来的节能攻关，整个行业还没有定型的节能机型！,技术理论不科学,技术路线不严谨,技术方案系统性差，是整个行业几十年来不能实现节能突破的关键所在,!,行业壁垒强大，局外人的节能技术不容易交流，这种技术的封闭性，导致了整个业界节能技术进步的软肋。,二、节能降耗的技术思路,总结出五条节电理论，并在该理论指导下提出采油工程节能降耗的技术出路。,我,在深入观察的基础上，,全面分析机、电、井，从系统工程的角度研究节能解决方案，总结出以下五条节电理论：,（,1,）,.,对常年不停连续工作的抽油机,降低配套动力是节能的关键。,（,2,）,.,达到井下液面动态平衡是抽油机的最佳抽汲参数，大冲程理论有局限性。,（,3,）,.,按液体渗出理论分析,勤抽才能快渗。对低渗贫油井采用小冲程、小泵径、合理冲次，对富油井采用大泵径、中冲程、合理冲次是节能并增产的可行之路。,（,4,）,.,游梁机的光杆变速运动参数符合液体抽汲理论，无游梁机的光杆匀速运动并不可取。,（,5,）,.,吊重平衡方式比曲柄平衡方式更能回收利用光杆下落的重力功。,（,1,）、对常年不停连续工作的抽油机,降低配套动力是节能的关键。,降低配套动力既减少自身无功损耗,也能减少变压器配置容量而降低变压器的无功损耗，提高整个电网运行质量,实现双重节能作用。,降低配套动力,是抽油机是否节能的客观标志！,（,2,）、达到井下液面动态平衡是抽油机的最佳抽汲参数，大冲程理论有局限性。,液面动态平衡，就是让井筒里保持渗入的油液与抽走的油液大致平衡。,液面过高，说明产能不足；液面过低，会形成空抽。,大冲程对低渗油田只会造成,空抽,！,（,3,）、按液体渗出理论分析,勤抽才能快渗,。对低渗贫油井采用小冲程、小泵径、合理冲次，对富油井采用较大泵径、中冲程、合理冲次是节能并增产的可行之路。,勤抽会在井筒的泵底区域形成低压区，便于地质层中的油液,渗入,井筒内。,（,4,）,.,游梁机的光杆变速运动参数符合液体抽汲理论，无游梁机的匀速运动并不可取。,首先分析一下活塞泵的工作原理,下冲程时，泵底阀关闭，凡尔球打开，泵筒里的油液经活塞孔流向活塞顶面。,上冲程时，凡尔球关闭，泵底阀打开，井筒里的油液流向泵筒，活塞顶面的油液，随着不断提升而流出管口。,为什么说变速运动符合液体用活塞泵抽汲的理论？,据流体通过小孔的理论分析，在下冲程活塞充泵初始阶段，活塞充油处于紊流状态，这时液体阻力较大，下行速度小，阻力损失就小。当活塞充油进入层流状态后，几乎就没有阻力了，这时下行速度可以快了，因为流量与速度成正比，速度快了就充油多。提升时速度快了泄露就少，在上拐点处，多停留就可以保持液头压力多出油。光杆变速运动正好能满足这一工况要求。,变速运动符合抽油机换向运动的特性！,游梁机的,变速运动,符合抽油机一上一下的换向运动特性。在上、下冲程的两个换向拐点，光杆的运行速度会趋于零，这正好减少了换向时的动量冲击，能保证平稳换向。,无游梁机的,匀速运动,使泵的充满度不高，,而且频繁的机械换向会造成换向能耗。,（,5,）,.,吊重平衡方式比曲柄平衡方式更能回收利用光杆下落的重力功。,吊重平衡的配重是垂直运动，直线上、下运动是,100%,的积蓄位能和释放位能，节约动力。,综上所述，采油工程节能降耗的根本技术出路在于：,第一、提高抽油机本身的机械效率是实现节能的唯一正确技术路线。,第二、实现“动态跟踪平衡”是提高抽油机机械效率的唯一正确解决方案。,第三、在选型与使用方面，动力与抽油机的匹配、抽油机工艺参数与井的匹配，都是不得忽视的关键。,三、新一代高效节能抽油机研发,以“动态跟踪平衡”和“百分之百回收利用重力功”两个创新理论为基础，以“高节能，高安全，长寿命”为目标，研发成功了,吊重平衡游梁式抽油机,。,新一代抽油机的设计思路：,技术思路是：,继承游梁机,曲柄连杆驱动机构的优点,，克服游梁机,曲柄平衡的缺点,。,主体结构是,：,以,游梁式,与,吊重平衡方式,相结合的构思，实现了动态跟踪平衡效果，实现了节能的重大突破。,设计结构,设计结构之一（后驱动）,采用了曲肘增力驱动机构，借助地面反作用力作功，适用于,1.5,米以内冲程。,设计结构之二（前驱动）,驱动机构前置并简化，具备节能与大冲程兼备的技术特征,。,样机,结构设计最突出的特点有两条：,1,、吊重滑轮组平衡机构,2,、前置游梁和直接平衡负载机构,五大独特技术优势，实现了新一代抽油机节能的重大突破？,一、采用吊重平衡方式，百分之百的回收利用了光杆下冲程时的重力功,节约了动力。,二、采用前置式游梁和直接平衡负载的方式,实现了全程跟踪平衡的效果，大幅度降低了配套动力。,三、停机时，机构会自动处于平衡位置，启动惯量小，电动机启动功率小，配置容量小，大幅度减少了无功损耗。,四、可不停机调整平衡，调整精度高，大幅度减少了残余不平衡量造成的无功损耗。,五、采用了曲肘増力驱动机抅，借助地面反作用力来抽油，节约了动力（后驱动式）。,吊重平衡为什么会,百分之百的回收利用了光杆下冲程时的重力功,？,下冲程时，油杆、油液自重下落所作的重力功，全部转化为提升吊坨上升积蓄位能，上冲程时，吊坨释放全部位能，为抽油来做功，从而减少动力做功。,重力功,=,吊坨重量,垂直位移,吊重平衡还有哪些技术优势？,一、负载与配重都与减速机分离，与减速机关联的力，只有补偿力，驱动机件受力小，大幅度提高了使用寿命，节约了维护经费。,二、配重可根据实际负载加减，使抽油机可以在额定悬点载荷范围内的任何实际负载工况下，都很方便的适用，并节约配重钢材。,在游梁前端直接平衡负载的力学优势在哪里？,1,、在游梁前端直接平衡负载，使,负载力矩与平衡力矩为同一个矩心。,2,、,简化了理论平衡方程式；,3,、可直接推导出兼顾上下冲程的理论平衡点及其关系式，并根据泵挂深度很方便的计算配重质量；,4,、能实现动态跟踪平衡效能。,5,、游梁抗弯强度好。,分述如下,：,以游梁为研究对象，先分析这个结构的静态平衡原理,游梁水平位置的静态理论平衡方程式为：,P,吊,H1=-P,负,H2,推导出兼顾上、下冲程的理论平衡点方程式：,由于上冲程,P,负上,大于下冲程,P,负下,，故：理论平衡点平衡力矩应等于上冲程最大负载力矩与下冲程最小负载力矩之和的一半。表达式：,P,吊,H1=,（,P,负上,+P,负下,）,H2/2,得出理论平衡力矩与上冲程负载力矩和下冲程负载力矩的关系式,P,负上,H2,P,吊,H1,P,负下,H2,即：,、,吊重力矩小于上冲程最大力矩，大于下冲程最小力矩。,、上、下冲程时均存在残余不平衡力矩。,由于理论平衡点取在其一半处，故上、下冲程的残余不平衡力矩值相等。,、为继续平衡残余不平衡力矩，就需要给予补偿力矩，最小驱动力就是这个补偿力矩所需要的力。,请看图解如下：,（为便于分析，图中均取负载力矩的最大和最小峰值、吊重力矩的最大峰值、补偿力矩的最大值）,理论平衡力矩示意图,上、下冲程补偿力矩,=,（上冲程最大力矩,-,下冲程最小力矩）,/2,上冲程补偿力矩,=,下冲程补偿力矩；,上冲程时，吊重平衡力矩与补偿力矩叠加，平衡上冲程负载力矩；,下冲程时，吊重平衡力矩与补偿力矩叠减，平衡下冲程负载力矩,0,90,180,270,360,+,-,上冲程最大,负载力矩,下冲程最小,负载力矩,吊重平衡力矩,上冲程,补偿力矩,下冲程,补偿力矩,补偿力矩方程式,简化,受力图,补偿力矩方程式为：,（,P,负上,-P,负下,）,AC/2=,P,补,DC,根据补偿力矩方程式，就可计算出平衡补偿力。,物体在平衡状态下，只需打破平衡就会运动，故，驱动力就是稍大于 补偿力的力。,负载,支座约束力,吊重提升力,A,B,C,连杆推拉力,D,为什么要提出动态跟踪平衡理论？,因为抽油机工作在动态中，上、下冲程的负载是变化的，所以，要求的平衡负载必须随其变化而变化，这就是我提出的“动态跟踪平衡”理论。,上、下冲程负载是怎样变化的？,、,上冲程负载大于下冲程负载；,、,上冲程起始负载最大。,这一负载特性，就要求平衡负载随其变化而变化,动态跟踪平衡负载是怎样实现的？,跟踪机构如图所示：,游梁在,下死点时，平衡力在,x,轴上的投影力臂最长，平衡力矩最大，非常利于抽油。游梁在上死点时平衡力在,x,轴上的投影力臂最短，平衡力矩最小，非常利于油杆回落。,这一机构最大的特点是：配重的质量没有变化，其产生的平衡力矩却随上、下冲程的动态规律而变化。,动态跟踪平衡机构是一重大发明,以三型机为例解析动态变化规律,水平位置吊重平衡力矩,(,忽略,P,吊力线的变化,),已知,OA=2480 p,吊,=36kN,吊重力在,X,轴上的平衡力矩就为：,248036=89280,kN.mm,上死点吊重平衡力矩,(,忽略,P,吊力线的变化,),已知,B,是,A,在,X,轴上的投影点,=14,度,OB=2480cos=2406,吊重力在,X,轴上的平衡力矩就为：,240636=86616,kN.mm,P,吊,P,吊,P,负,o,A,X,X,A,A,P,吊,P,负,O,B,配重采用滑轮组机构的力学优势？,滑轮组机构设计，以较少的吊坨可产生成倍的吊重平衡力矩,从而减少配重,节约材料,同时减轻吊重钢丝橡胶带的负荷,延长其使用寿命。,图中,13,动滑轮,14,静滑轮,15,钢丝橡胶带,16,吊坨,新一代抽油机的可靠性论证,一、可靠性设计思路：不能让节约的电费钱变成维修费！,二、主要部件可靠性设计措施：,承载结构件,安全系数均大于,3,；,轴承安全系数均大于,5,；,钢丝带安全系数均大于,20,；,三、六大结构特点,加,一个电气控制手段,，成就了新一代抽油机的高可靠性、长寿命、免维护性能。,分述如下：,可靠性结构特点之一,本设计结构，使负载和配重与减速机分离，由支架和托架承载了全部抽油负载和配重负载，驱动机件受力小，大幅度提高了运行安全性和使役寿命。,（支座和托架是桁架结构，其力学性能最稳定）,可靠性结构特点之二,直接平衡负载，使前置式游梁具有着独特的抗弯强度优势！,游梁如同一杆称，驴头负载与提升动滑轮之间的距离很短，即负载力臂短，梁体承受的弯矩比杠杆式游梁小的多。,分析如下：,前置式游梁,受力图及弯矩图,以三型机为例：已知,AB=720 BC=2480,负载,=30kN,B,点的最大弯矩,=30720=21600kN.mm,负载,支座约束力,吊重提升力,A,B,C,常规杠杆式游梁,受力图及弯矩图,以三型机为例：已知,AB=1790 BC=1320,负载,=30kN,B,点的最大弯矩,=301790=53700kN.mm,负载,驱动力,支座反力,A,B,C,弯矩数值比较,5370021600=2.485,同样,30kN,的驴头负载，常规机游梁弯矩，是前置式游梁的,2.485,倍。,（机械的“重大粗苯”或“轻巧秀气”，就是这么分经的）,故，前置式游梁结构的抗弯矩力学性能十分优异。,可靠性结构特点之三,本设计结构，平衡配重与负载不是直接软连接，即使发生钢丝带断裂失载，由于减速器的反向拟制功能和连杆的保护作用，不会发生毁井、毁泵的事故。,可靠性结构特点之四,配重软连接钢丝带是用多根、多股钢丝绳间隔密排，外包耐候性优良的橡胶而成，设计采用了较大的安全系数，设计的钢丝绳直径与滑轮直径之比高达,1,：,80,以上，其弯曲疲劳寿命得到大幅度提高。,以三型机为例，满载配重,1.8,吨，单根（,6,）钢丝绳破断力为,3.4,吨，两根带共,12,根钢丝绳，合计破断力,40.8,吨，安全系数是,22.66,。,可靠性结构特点之五,本机配套动力小，堵转转矩必然小，曲柄轮旋转惯性力更小，一旦发生卡泵过载，形不成翻机或折梁的力学条件。,而常规抽油机一旦发生卡泵过载，配套的大容量电机的大堵转转矩和曲柄配重的旋转惯性力矩很大，此力必然无法避免的导致翻机或折梁事故,可靠性结构特点之六,减速机、曲柄销受力小,，,无反向冲击负载，常规机减速机打齿、曲柄销折断的故障本设计都不会发生。,如图所示，常规机的曲柄连杆和曲柄销要承受全部抽油负荷，本机的曲柄连杆和曲柄销承受的只是很小的补偿动力。,受力分析如下：,常规机的连杆受力分析 简化受力图如下,以三型机为例：已知,AB=1790 BC=1320,负载,=30kN,连杆负荷,=1790301320=40.68kN,中央支座的反力,=30,40.68=70.68kN,（图中是假设连杆与游梁垂直，实际连杆与游梁是有夹角,的，连杆实际负荷应再除以,cos,）,负载,连杆负荷,支座反力,A,B,C,本设计的连杆受力分析,简化,受力图,以三型机为例：已知,AB=720 BC=2480 CD=2000 CA=3200,最大负载,=30kN,最小负载,=25kN,列平衡方程式计算吊重力：,P,吊,2480=,（,30+25,）,23200,P,吊,=35.48KN,列补偿力矩平衡方程式，求补偿力（连杆推拉力）,（,30,25,）,/23200=P,补,2000,P,补,=4,（,KN,）,（图中是假设连杆与游梁垂直，实际连杆与游梁是有夹角,的，连杆实际负荷应再除以,cos,）,负载,支座约束力,吊重提升力,A,B,C,连杆推拉力,D,连杆、曲柄销受力比较,忽略连杆与游梁夹角（这个夹角是随曲柄转角而变动的）,常规机连杆负荷为：,1790301320=40.68kN,本设计连杆负荷仅为：,（,30,25,）,/23200=P,补,2000,P,补,=4,（,KN,）,同样,30kN,的驴头负载，本设计的连杆负荷是常规机的,1/10,。,连杆的负荷就是曲柄销承受的剪切力，所以本设计结构的曲柄销承受的剪切力很小，故：,曲柄销折断的故障本设计都不会发生。,可靠性电气控制手段,有运行平衡精度监测装置和电气保护装置，整机运行很安全,本控制功能可以读电流表随时观察平衡效果，并有缺相、欠压、过载保护功能。,新一代抽油机的综合技术特点,1,、支架和托架承载了全部抽油负载和配重负载，运行安全性优异。,2,、吊重力矩直接跟踪平衡负载力矩，大幅度降低了驱动力。,3,、滑轮组机构设计，以较少的吊坨可产生成倍的吊重平衡力矩。,4,、运动中可方便增减吊坨，精确调整平衡精度，使上、下冲程功率峰值接近。,5,、曲肘增力机构借助地面反作用力抽油,可进一步节约动力。（后驱动式）,6,、前置式游梁摆角小，机构运转平稳，吊绳对中性好，从而提高抽油泵的寿命。,7,、驱动部件受力小，减速机轴功率小，无负扭矩，大幅度提高了使用寿命。,8,、配套动力小，大幅度降低了油田电网供配电容量，改善电网质量，节约基础性投资。,新一代抽油机的技术成熟度,1,、技术标准,根据国家石油天然气行业,SY/T5044-2003,游梁式抽油机,标准，等效采用并草拟有,吊重平衡游梁式抽油机,企业标准,，,其中的额定悬点载荷和最大冲程参数可以根据各采油厂泵挂深度和单井日产量而具体协议。,2,、系列化设计基本完成（部分规格参数）,新一代抽油机的实用性效果,1,、配套动力容量比常规抽油机下降,50%,60%,。,2,、常规机易发生的翻机、折梁、减速机打齿、曲柄断销、烧电机等故障本发明都不会发生。运行安全可靠性、免维护性能优异。,完全,满足了抽油机,“节能”,和,“耐用”,的两大目标！,新一代抽油机的产业化重大意义,新一代抽油机将以优势的节能效果和无与论比的免维护性,成为采油工程的更新换代产品，,使采油工程进入,高效节能、安全耐用的新时代,。,结束语,采油工程中无功损耗怵目惊心，从事用电管理的各位，有必要弄清楚这些无用之功都损耗到哪里去了？又是以什么形式损耗的？,归纳起来，这种损耗无非两类，一类是电气损耗，一类是机械损耗，电气损耗多为低功率因数损耗，机械损耗多为残余不平衡量损耗。,节能降耗的出路，必须结合机、电、井三个要素来思考，提高抽油机的机械效率是要务，搞好机与电的匹配，机与井的匹配是关键。新一代抽油机从设计理论到应用实践，为采油工程节能降耗，已经做好了蓄势待发的全方位准备。,在座各位将会是新一代高效节能抽油机的先知先觉者、宣传者、推行者、管理者，让我们合力为创建,节约型采油模式,而建功立业！,谢 谢！,有兴趣研究这个课题者，可以浏览我的博客中,论抽油机技术发展的趋势,一文，供参考。,网页：,,/,或搜：尚阳博客,带,U,盘可直接在此拷贝下列文件：,1,、,论抽油机技术发展的趋势,2,、,吊重平衡游梁式抽油机标准,草案,3,、,吊重平衡游梁式抽油机使用说明书,关于我的信息,发明人：杨帆,职称：高级工程师,地址：陕西省岐山县城凤鸣花园,10,号楼,邮编：,722400,联系电话：,13186360345,电子邮件：,sykjyangfan,