第四節(jié)抽油機的平衡、扭矩與功率計算

1、早節(jié)內(nèi)谷游梁式抽油機的平衡授課類型講授教 學(xué) 目 的通過本部分學(xué)習(xí)主要讓學(xué)生掌握游梁式抽油機平衡原理及條件，不同 平衡方式的平衡計算；掌握抽油系統(tǒng)效率、抽油機效率、油井效率、水功 率、光桿功率等的概念及計算。重占八、與難 占八、重點：平衡條件、平衡計算及抽油系統(tǒng)效率、抽油機效率、油井效率、 水功率、光桿功率等的概念及計算。難點：平衡條件及平衡計算教具/、參考 資 料采油工游梁式抽油機的平衡一、抽油機平衡原理(一) 抽油機不平衡的原因：抽油機在工作過程中懸點承受的是不對稱的脈 動載荷，上沖程載荷很大，下沖程載荷較小，這樣就會造成上沖程電動機做功很 大，下沖程電機做負(fù)功，即懸點拉著電機旋轉(zhuǎn)。因此也

2、就會造成抽油機不平衡。(二) 抽油機不平衡的危害：抽油機運轉(zhuǎn)不平衡，影響電機的工作效率，使電機的功率因數(shù)降低，加大電機的功率損耗，減小電機的壽命；抽油機運轉(zhuǎn)不平衡會使抽油機發(fā)生振動，嚴(yán)重時會造成翻抽油機的惡性事故，影響抽油機的壽命。 因此抽油機必須利用平衡裝置調(diào)節(jié)達(dá)到運轉(zhuǎn)平衡。(三) 平衡原理1平衡原則及平衡條件抽油機達(dá)到平衡的原則是：(1) 電動機在上下沖程中做功相等；(2) 上、下沖程中電機的電流峰值相等；(3) 上、下沖程中的曲柄軸峰值扭矩相等。抽油平衡原理，如圖3-31所示：在抽油機游梁后端加一重物，在下沖程中電機和下沖程的懸點載荷一起對重 物做功，把重物升高儲存位能代:則得到電機在下

3、沖程中做的功為：Amd = Aw - Ad式中 Aw 下沖程中懸點載荷和電機對平衡系統(tǒng)做的功， 即平衡系統(tǒng)儲存的能量；Ad 懸點在下沖程中做的功；Amd電機在下沖程中做的功。在上沖程中平衡系統(tǒng)放出能量，幫助電機對懸點做功:=AwAmu則得電機在上沖程中做的功為： A =代-AW 式中 Au懸點在上沖程中做的功;Amu電機在上沖程中做的功根據(jù)第一條平衡原則:即 Aw Ad = Au Aw可得到平衡系統(tǒng)在下沖程中應(yīng)儲存的能量為:AuAd(3-50)上式說明抽油機的平衡條件為：平衡系統(tǒng)下沖程中儲存的能量要等于懸點在 上、下沖程中做功之和的一半。2 平衡系統(tǒng)要達(dá)到平衡需要的平衡功當(dāng)只考慮靜載荷做功時，

4、懸點在上沖程中做的功為：代二（WWl）s ;下沖程做的功為：Ai=Wrs則由（3- 50）得理論上需要的平衡功為:W2)s(3-51)、游梁式抽油機的機械平衡計算1 游梁平衡方式計算游梁平衡：是將平衡重裝在游梁后端；適用于小型抽油機，如圖3-31所示在下沖程中懸點向下運動了 s(m)，而平衡重Wb升高的距離sc為：cscs，a儲存的能量或稱實際產(chǎn)生的平衡功為：cAwsWba要達(dá)到平衡，實際產(chǎn)生的平衡功應(yīng)等于需要的平衡功，即：c. WSWb= (WrL)Sa2可得游梁平衡重為：W-(W/ Wl)c2如果抽油機本身不平衡，設(shè)游梁后臂比前臂重 Xuc，相當(dāng)于平衡重，則平衡重就可減小，這時游梁平衡重為

5、：Wb 二旦(Wr 吐)-Xuc(3-52)c22.曲柄平衡方式計算曲柄平衡:是指平衡重裝在曲柄上，適用于大型抽油機。如圖3-33所示。在下沖程中，曲柄平衡重 Wcb上升的高度為2R,曲柄自重Wc上升的高度為 2Rc，抽油機本身不平衡值Xub上升的高度為2r，則平衡系統(tǒng)在下沖程中儲存的 能量，或?qū)嶋H產(chǎn)生的平衡功為：Aw =2RW(b 2RcWc 2rXub，令其與需要的平衡功相等：Wl2RWtb 2RcWc 2rXub = (WrL)s，2可得到平衡半徑的計算公式為：.址)亠22WcbRcWcWcbrXubWcb(3-53)圖3-33 曲柄平衡3 復(fù)合平衡方式計算復(fù)合平衡：是以上兩種平衡方式的

6、組合，即在曲柄上和游梁后臂上都有平衡 重如圖3-34所示，適用于中型抽油機。同理可導(dǎo)出平衡半徑的計算公式：RcWcWeb-(Xue Wb)crbWeb(3-54)三、平衡測量與調(diào)整測電動機上、下沖程的電流峰值Iu和Id，若lu>I，平衡不足，lu<I，則平衡過重。在兩個電流中有一個小的，一個大的，若I小/1大-0.8時就認(rèn)為是平衡了，否則就要重新計算平衡半徑或平衡重，重新調(diào)整平衡四、抽油機井的系統(tǒng)效率(一) 抽油機井的有用功率有用功率或稱有效功率，也稱為水力功率定量的液體提升一定的距離所需要的功率:NhQHg86400Nh,:是指在一定時間內(nèi)，將一(3-73)式中 Q油井產(chǎn)液量，t

7、/d ；H泵對液體的有效提升高度，m;Nh抽油機井的有效功率，kw。泵對液體的有效提升高度計算如下:1如果忽略沉沒壓力和回壓的影響，有效提升高度等于下泵深度：H=L2考慮沉沒壓力和回壓的影響時，為了計算簡單，忽略氣柱重力和進(jìn)泵阻力的影響，并認(rèn)為環(huán)空中和油管中的液體密度相同，有效提升高度為:H " Pb 一巳 106（ 3-74）Rg式中 PB、Pc分別為回壓和套壓，MPa；八 井中液體密度，kg/m3。當(dāng)上式中用相對密度，并且重力加速度取9.8時,H 二 Lf 102(PB -Pc)/ 匚。3.考慮環(huán)形空間中與油管中的液體密度不同時，有效提升高度為:=Lf106 hsof 譏S，l(

8、3-75)式中 hs泵的沉沒度，m（二）光桿功率光桿功率：即是抽油機懸點載荷做功的功率，是提升液體和克服井下消耗所需要的功率?？捎檬竟D的面積計算:(3-76)As nC600l式中 Np光桿功率，kw;A 示功圖載荷線包圍的面積，cm2;S光桿沖程，m；n沖數(shù)，r/min ；C動力儀力比，N/mm;l示功圖上沖程長度，mm；由于計算示功圖麻煩，常近似地按理論靜載荷計算懸點做功:(3-77)_ Wl sn_46 10式中 W一一轉(zhuǎn)移載荷，N ；s光桿沖程，m；n沖數(shù)，r/min ；（三）抽油機井的效率1抽油機的效率N，是光桿功率與電動機功率之比，它表達(dá)了抽油機工作狀況好壞及p Nr功率利用程度。2油井效率H =皿,是有效功率與光桿功率之比，主要表達(dá)了抽油泵工作狀況的好壞 Np及功率利用情況。即懸點做的功，除了提升液體做有效功外，還要克服井下摩擦、 桿柱振動、漏失等機械損失、水力損失和容積損失做無效功。3.抽油機井系統(tǒng)效率t二皿，為本抽油機井輸出功率與輸入功率之比，表達(dá)了該抽油機井的總體效Nr益和能量的綜合利用情況課堂小節(jié)通過學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握抽油機不同平衡方式的平衡計算方法。掌握有關(guān)抽油系統(tǒng)效率、水功