新型抽油機發(fā)展現(xiàn)狀及其評價課件

新型抽油機發(fā)展現(xiàn)狀

及其評價

主講李樹臻新型抽油機發(fā)展現(xiàn)狀

及其評價主講1第一節(jié)概述抽油機-抽油桿-抽油泵(簡稱三抽設備)是機械采油的重要設備.據(jù)統(tǒng)計,我國的機械采油設備采油井占總井數(shù)的900/0,其中三抽設備占油井總數(shù)的800/0

所采產(chǎn)量占總產(chǎn)量的750/0。美國的機械采油設備采油井占總井數(shù)的950/0，其中三抽設備占油井總數(shù)的850/0，所采產(chǎn)量占總產(chǎn)量的700/0。第一節(jié)概述抽油機-抽油桿-抽油泵(簡稱三抽設備)是機械采2抽油機研究現(xiàn)狀國內(nèi)外對抽油機的研究從未間斷。新的傳動原理、設計方案和新的機型不斷出現(xiàn)。國外，以美國為代表的石油設備生產(chǎn)國，抽油機生產(chǎn)制造研究逐步向幾個大公司靠攏.。研究主流主要向技術統(tǒng)一化、生產(chǎn)模塊化、產(chǎn)品系列化和標準化方向發(fā)展。新型抽油機出現(xiàn)較少。我國，抽油機生產(chǎn)廠家眾多，生產(chǎn)能力嚴重過剩。促使抽油機生產(chǎn)企業(yè)為提高技術含量、開發(fā)新產(chǎn)品而增加投入。使抽油機的研究力量不斷增強，抽油機的研究成果不斷涌現(xiàn)。

抽油機研究現(xiàn)狀國內(nèi)外對抽油機的研究從未間斷。新的傳動原理、設3主要研究方向是：1．

提高沖程，降低沖次；2．

節(jié)能抽油機；3．

自動化和智能化控制。主要研究方向是：1．

提高沖程，降低沖次；4第二節(jié)游梁式抽油機節(jié)能原理與技術改造

一、梁式抽油機的工作特征

二、抽油機的節(jié)能途徑分析

三、梁式抽油機的節(jié)能改造第二節(jié)游梁式抽油機節(jié)能原理與技術改造一、梁式抽油機的工作特5一、游梁式抽油機的工作特征1、結構特點由四連桿機構實現(xiàn)運動的轉(zhuǎn)換，將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為光桿的上下往復直線運動。如圖3所示。圖3游梁式抽油機結構簡圖一、游梁式抽油機的工作特征1、結構特點圖3游梁式抽油機結構62、運動特征懸點的運動為周期性的變速運動。在一個抽油循環(huán)中，加速度接近余玄規(guī)律變化。如圖4所示圖4懸點加速度曲線2、運動特征圖4懸點加速度曲線73、負荷特征游梁式抽油機懸點負荷的變化規(guī)律可用懸點的示功圖表示，如圖5、6所示。圖5靜力示功圖圖6動力示功圖3、負荷特征游梁式抽油機懸點負荷的變化規(guī)律可用懸點的示功圖表84、游梁式抽油機曲柄扭矩的變化規(guī)律（1）作用在曲柄上的負荷扭矩MpMp＝（P懸－B＋）＝TF（P懸－B＋）（20）

式中TF－扭矩因數(shù)，為只與抽油機幾何尺寸和曲柄轉(zhuǎn)角φ有關的正弦函數(shù)。扭矩因數(shù)曲線為一條正弦曲線，但與標準正弦曲線的平衡扭矩曲線超前一個相位角。4、游梁式抽油機曲柄扭矩的變化規(guī)律（1）作用在曲柄上的負荷扭9P懸－懸點載荷，其變化規(guī)律如圖示功圖所示。B－結構不平衡重。是指當摘開曲柄連桿銷后，為使游梁處于水平，需要在懸點上所施加的力。重力方向為正。Jb－為游梁、橫梁、連桿組件的轉(zhuǎn)動慣量。εb－游梁的轉(zhuǎn)動角加速度?？梢姵橛蜋C曲柄的負荷扭矩變化規(guī)律基本上為一條上沖程振幅大、下沖程振幅小的正弦波。但其上沖程的扭矩峰值較標準正弦波超前，而下沖程的負峰值則滯后。這主要是由于抽油機的懸點負荷特點造成的。

P懸－懸點載荷，其變化規(guī)律如圖示功圖所示。10（2）曲柄的平衡扭矩M平M平＝Q曲R曲sinφ-Jpε＝Mmaxsinφ-Jpε式中Q曲、R曲－分別為曲柄平衡重和曲柄平衡半徑。

Jp－曲柄組件的轉(zhuǎn)動慣量。

ε－曲柄的轉(zhuǎn)動角加速度。Mmax－最大曲柄平衡力矩。Mmax＝Q曲R曲。曲柄的平衡扭矩曲線幾乎為一條標準的正弦曲線。（2）曲柄的平衡扭矩M平M平＝Q曲R曲sinφ-Jpε＝Mm11（3）曲柄凈扭矩MM＝Mp－M平

1．凈扭矩2、負荷扭矩3、平衡扭矩圖7扭矩曲線曲柄凈扭矩M的特點：a、在整個工作循環(huán)中，始終是變化的。且脈動值很大。b、在整個工作循環(huán)中出現(xiàn)兩次負扭矩。兩個最大扭矩峰值分別出現(xiàn)在上、下沖程靜變形結束后的一瞬間（3）曲柄凈扭矩MM＝Mp－M平1．凈扭矩2、負荷扭12實例例：某井抽油機機型為CYJ-10-3-48B，P懸max=4375kg，P懸min=l483kg，P懸均=2744kg，沖次n=8，沖程S=3m。最大正扭矩26980.44N·m，最大負扭矩4697.62N·m，平均扭矩7951.44N·m，平均功率8.59kW，最大加速度1.55m／s2。實例例：某井抽油機機型為CYJ-10-3-48B，P懸max13計算結果表明a、抽油機扭矩的脈動幅值很大，本例為平均值的3．39倍。脈動大的結果是載荷峰值大而平均載荷低，現(xiàn)場測試抽油機適配電動機的負荷率在20％左右。但為了滿足最大負荷的要求，不得不配用大功率電機，即所謂“大馬”拉“小車”。在這樣的負荷率下，效率再高的電動機的實際效率也只有80％左右。

圖8電機負載率與電機效率的關系曲線計算結果表明a、抽油機扭矩的脈動幅值很大，本例為平均值的3．14b、扭矩脈動大同時使電流脈動大，電流均方根值大，額外增加了電流流經(jīng)導體的有功損失。也使電機效率降低。c、脈動大的另一后果是使抽油機機體尺寸加大，振動加大，壽命降低。d、值得注意的是抽油機存在負扭矩，一個周期中一般出現(xiàn)兩次，如圖7所示。負扭矩的出現(xiàn)使電動機進入發(fā)電狀態(tài)運行，向電網(wǎng)充電。研究結果表明，這種向電網(wǎng)反充電的工況不但使電能利用率降低，而且由于充電相位不可能與電網(wǎng)相位完全同步，而使充電電能不可能完全轉(zhuǎn)變成為有用電能。b、扭矩脈動大同時使電流脈動大，電流均方根值大，額外增加了電15二、抽油機的節(jié)能途徑分析

1、節(jié)能目標節(jié)能的目標是提高效率，降低能耗。提高抽油機井系統(tǒng)效率的首要問題之一是提高地面部分的的效率ηs，也就是提高整個抽油機系統(tǒng)的效率。二、抽油機的節(jié)能途徑分析

1、節(jié)能目標162、節(jié)能途徑（1）提高從懸點到電機各部件的傳動效率。這方面主要由抽油機的設計、制造、安裝、調(diào)試、維護、保養(yǎng)等各個技術環(huán)節(jié)最優(yōu)化操作完成，這里不作贅述。（2）提高電機的實際工作效率η1。這是最引起人們重視的關鍵節(jié)能技術環(huán)節(jié)。由前面的論述可以得出結論：提高電機的實際工作效率η1的方法有：a、

改造電機的結構，使之具有適應脈動負荷的輸出特性；設計適應抽油機工作特點的新型節(jié)能電機。b、

改善電機的扭矩負荷，使之盡可能的平穩(wěn)，使電機處于高效區(qū)內(nèi)工作。c、

以上兩種方法同時進行。2、節(jié)能途徑（1）提高從懸點到電機各部件的傳動效率。這方面主173、使抽油機曲柄凈扭矩的變化平穩(wěn)的技術途徑分析由圖7和公式（20）、（21）、（22）可以得出如下幾條技術途徑：（1）使曲柄負荷扭矩Mp曲線盡可能的接近曲柄平衡扭矩M平曲線的變化規(guī)律，使凈扭矩M=Mp-M平在每個瞬時趨向均勻。具體方法有：1)優(yōu)化運動轉(zhuǎn)化機構的結構和各桿件幾何尺寸，使TF·P懸的變化規(guī)律盡量接近正弦變化規(guī)律。如六桿抽油機、擺桿式抽油機、雙游梁式抽油機等。2)優(yōu)化運動轉(zhuǎn)化機構的結構和各桿件幾何尺寸，使懸點上沖程前半段（懸點靜載荷最大時）的加速度減小，從而減小該時刻的慣性載荷，達到平穩(wěn)載荷的目的。如非對稱循環(huán)的“慢提快放”的異相機、前置機等。3、使抽油機曲柄凈扭矩的變化平穩(wěn)的技術途徑分析由圖7和公式（18（2）使平衡扭矩M平變化規(guī)律接近于負荷扭矩MP的變化規(guī)律具體方法有：1）

改變平衡扭矩的相位角。如異相機、前置機等。讓曲柄平衡重偏置，使平衡相位提前一個相位角，以便使平衡扭矩峰值與負荷扭矩峰值同時產(chǎn)生，達到最好的平衡效果。2）

采用變力矩的游梁平衡，擬合負荷扭矩MP的變化規(guī)律，在負荷扭矩最大時產(chǎn)生最大平衡力矩。如油量偏置負荷平衡抽油機、氣動平衡抽油機等。（2）使平衡扭矩M平變化規(guī)律接近于負荷扭矩MP的變化規(guī)律具體19（3）利用高轉(zhuǎn)差率電機配合較大的旋轉(zhuǎn)慣性件削減負荷的脈動幅。高轉(zhuǎn)差率電機的特點是載荷增大時，轉(zhuǎn)差率增大，電機的實際輸出轉(zhuǎn)速不得不降低；而較大的旋轉(zhuǎn)慣性力總是抵制這種變化，幫助電機克服這種增大的載荷。使電機的實際載荷趨向平緩。與普通電動機相比，在同樣油井工況下，使用超高轉(zhuǎn)差率電動機的電流和功率曲線平均值明顯減小，曲線波動明顯平坦。但由于超高轉(zhuǎn)差率電動機的工作效率比普通電動機低，使抽油機系統(tǒng)效率的提高和節(jié)能效果有限，許多工況下不節(jié)能，只在配有較大的旋轉(zhuǎn)慣性件或輕負荷工況下才有一定的節(jié)能效果。另外超高轉(zhuǎn)差率電動機價格較高也是其不能推廣應用的一個重要因素。（3）利用高轉(zhuǎn)差率電機配合較大的旋轉(zhuǎn)慣性件削減負荷的脈動幅。20第三節(jié)節(jié)能改造的游梁式抽油機

（一）異相曲柄平衡式抽油機

圖14第三節(jié)節(jié)能改造的游梁式抽油機（一）異相曲柄平衡式抽油機211、通過桿件設計優(yōu)化實現(xiàn)“慢提快放”，2、通過改變抽油機桿件的配比，使運動規(guī)律發(fā)生變化，以減少載荷扭矩曲線的上下峰值差。1、通過桿件設計優(yōu)化實現(xiàn)“慢提快放”，22異相機是20世紀80年代發(fā)展起來的，采用非對稱循環(huán)機構，使游梁在上下死點時，連桿兩個位置之間存在約120的相位夾角。曲柄上沖程的轉(zhuǎn)角增加120，為1920；曲柄下沖程的轉(zhuǎn)角減少120，為1680。這種機構具有“急回特性”：一是上沖程的曲柄轉(zhuǎn)角大于下沖程的曲柄轉(zhuǎn)角，上沖程時間長，速度慢，加速度就小，從而使上沖程中載荷扭矩曲線的上峰值減?。煌瑫r也相應地縮短了下沖程的運行時間，增大下沖程后半段的加速度變化幅度，從而使扭矩曲線的上峰值增大；二是改變了載荷扭矩曲線的形狀，使其波形盡量向正弦波靠近。異相機是20世紀80年代發(fā)展起來的，采用非對稱循環(huán)機構，使游23（二）偏輪游梁抽油機圖15偏輪游梁抽油機結構示意圖l－懸繩器總成；2－吊繩總成；3－驢頭總成；4－游梁總成；5－支座總成；6－操縱桿總成；7－橫梁總成；8－偏輪總成；9－連桿總成；l0－曲柄銷總成；l1－減速箱總成；12－剎車總成；13－電動機總成；14－底座總成；15－曲柄總成；16－支架總成偏輪游梁式抽油機(以下簡稱偏輪機)是為了滿足油田和用戶的需要，由華北石油管理局第二機械廠研制出的一種新型節(jié)能專利產(chǎn)品，該機是在異相游梁式抽油機(以下簡稱異相機)的基礎上發(fā)展的一種六連桿機構。偏輪機桿件均為剛性連接，保留了常規(guī)機的特點，節(jié)能15％～30％。現(xiàn)以CYJPl2－4.8-37HB型偏輪機為例，對其自身特點進行分析。（二）偏輪游梁抽油機圖15偏輪游梁抽油機結構示意圖偏輪24與常規(guī)機相比，偏輪機結構有3點不同①在游梁尾部裝有一個偏輪；②在偏輪與游梁中心支架之間增設推桿；③在游梁尾部、橫梁、推桿與偏輪之間用軸承連接。(2)偏輪機運動特性分析。與常規(guī)機相比，偏輪機結構有3點不同①在游梁尾部裝有一個偏輪；25偏輪機利用了變矩節(jié)能原理當曲柄旋轉(zhuǎn)時，依次帶動連桿、橫梁、偏輪和游梁運動。偏輪相對游梁擺動，擺動規(guī)律由推桿確定。正是由于偏輪擺動的作用，使游梁后臂的有效長度和游梁擺動的角速度均隨著曲柄轉(zhuǎn)角的變化而變化，游梁后臂的變化規(guī)律與懸點載荷的變化規(guī)律基本一致，接近正弦規(guī)律且與曲柄平衡扭矩相對應，從而使曲柄軸凈扭矩波動較小。偏輪機利用了變矩節(jié)能原理當曲柄旋轉(zhuǎn)時，依次帶動連桿、橫梁、偏26扭矩因數(shù)與扭矩曲線偏輪機從修正懸點運動速度人手，使扭矩因數(shù)曲線接近正弦曲線，并且該曲線與曲柄平衡產(chǎn)生的正弦曲線谷峰值較好地吻合，因此經(jīng)疊加后的曲柄軸凈扭矩消除了負扭矩，曲線變得非常平緩，上下沖程中各有一段近似直線，并且占據(jù)了整個循環(huán)周期的大部分范圍，因此決定了周期負載系數(shù)低，曲柄軸凈扭矩均方根值小

圖16扭矩因數(shù)與扭矩曲線扭矩因數(shù)與扭矩曲線偏輪機從修正懸點運動速度人手，使扭矩因數(shù)曲27（三）游梁偏置復合平衡圖18游梁偏置復合平衡簡圖不改變常規(guī)機的結構，在游梁尾部增加固定偏置平衡裝置，其重心相對游梁下偏一個角度ε，叫做游梁平衡重偏置角，在運行中，游梁偏置平衡重心的運行軌跡是一段圓弧，當平衡重偏置角ε合適時，懸點載荷最大時，平衡重心處于游梁回轉(zhuǎn)中心的水平線上時，其重力矩最大；當懸點在上死點時，重心靠近游梁回轉(zhuǎn)中心的垂直線，其平衡重力矩最小。利用這一變矩原理與曲柄平衡復合作用，可有效削減懸點載荷峰值扭矩，改善曲柄平衡游梁抽油機的曲柄軸凈扭矩曲線的形狀和大小，使其波動平緩，且能消除負扭矩，從而減小抽油機的周期載荷系數(shù)，提高電動機的工作效率。（三）游梁偏置復合平衡圖18游梁偏置復合平衡簡圖不改28圖19曲游梁抽油機隨著ε大小的變化，游梁偏置復合平衡扭矩M平隨曲柄轉(zhuǎn)角θ變化的趨勢不同。為了與各種不同桿件長度組合的四連桿游梁機的結構相適應，只需改變ε的大小，ε可以根據(jù)不同規(guī)格型號的游梁機通過復合平衡優(yōu)化計算來確定。把游梁機改造成游梁偏置復合平衡游梁抽油機實現(xiàn)節(jié)能，具有結構簡單，制造容易，僅增加一個無運動件的剛性平衡裝置，本身無需維護保養(yǎng)，調(diào)平衡方便，完全繼承了游梁機的全部優(yōu)點。與曲柄平衡游梁機相比，節(jié)電率在15％以上。圖19曲游梁抽油機隨著ε大小的變化，游梁偏置復合平衡扭矩M平29優(yōu)點：曲柄、連桿等構件受力減小，可靠性相對提高，程沖相對加大。上沖程終了時,游梁平衡塊處于比較低的位置，并且單塊重量輕,便于平衡調(diào)整。曲柄平衡塊的重量減輕,便于現(xiàn)場調(diào)整。保留了常規(guī)機的優(yōu)點,是一種比較理想的節(jié)能型抽油機。優(yōu)點：曲柄、連桿等構件受力減小，可靠性相對提高，程沖相對加大30（四）懸重偏置游梁復合平衡圖20懸重偏置游梁復合平衡1一曲柄；2一連桿；3一驢頭；4一游梁；5一后驢頭；6一偏置平衡重；7一懸掛平衡重其結構特點是：(1)易調(diào)懸掛平衡重采用重塊下調(diào)和輕塊上調(diào)的懸掛平衡方式，由1個基本塊、3個重量不等的配重塊和25個調(diào)整塊組成整體，用鋼絲繩懸掛于后驢頭，配重塊用3個螺栓依次固定在基本塊下端，同時配有托架以便于現(xiàn)場調(diào)節(jié)。(2)偏置平衡重為杠鈴式結構，主要由心軸、平衡塊、鎖緊螺栓等組成，平衡塊做成薄片狀，易于調(diào)節(jié)。隨著游梁的上下擺動，偏置平衡重的力臂可在2m左右的范圍內(nèi)變動。（四）懸重偏置游梁復合平衡圖20懸重偏置游梁復合平衡1一31（五）游梁機加裝擺桿是吉林大安石油機械廠在1998年研制成功的新型游梁式抽油機.目前,在東北各油田已有200多臺的用量,受到油田的歡迎和制造廠的重視.（五）游梁機加裝擺桿是吉林大安石油機械廠在1998年研制成功321．結構特點在常規(guī)機的曲柄與連桿之間增加一對槽形擺桿稱為擺桿式游梁抽油機(以下簡稱擺桿機)，是一種新型節(jié)能抽油機，其特點是將曲柄搖桿機構，與常規(guī)機的四連桿機構巧妙地結合在一起。在曲柄外側增加2個擺桿，擺桿中部有空心槽，內(nèi)嵌有上、下軌道。曲柄銷內(nèi)側同常規(guī)機一樣與曲柄聯(lián)接，外側改為安裝1個滾輪。當曲柄旋轉(zhuǎn)時，滾輪在軌道上往復運動。促使擺桿上下擺動，帶動連桿運動，實現(xiàn)驢頭上下沖程。擺桿上部開有3組銷軸孔，改變連桿下部夾板與銷軸孔的聯(lián)接位置，實現(xiàn)3種沖程。抽油機前支架上增加l根方形支架軸，兩端有可伸縮的軸承盒，它是擺桿擺動的鉸接點，如圖22所示圖22擺桿式抽油機結構示意圖l一驢頭；2一游梁；3一連桿；4一擺桿平衡重；5一曲柄平衡重；6一滾輪；7--曲柄；8一擺桿1．結構特點在常規(guī)機的曲柄與連桿之間增加一對槽形擺桿稱為擺桿332．性能特點從機構上看是滑塊機構與四連桿機構的組合。整機采用復合平衡方式，由擺桿平衡重和曲柄平衡重組成。它既改變了抽油機的運動和動力特性，又改變了平衡方式，其特點如下：(1)具有較大的極位角。采用了槽形擺桿的急回機構，有較大的極位角，12型擺桿機極位角達到28.30，具有“慢提快放”的節(jié)能效果。(2)合理的傳動角。擺桿機的下傳動角(連桿與擺桿的夾角)，不像常規(guī)游梁機變化那樣大，12型擺桿機為600～93.440，減少了擺桿的受力，降低了減速器的輸出軸扭矩。2．性能特點從機構上看是滑塊機構與四連桿機構的組合。整機采用34(3)變化力臂具有變矩節(jié)能效果。隨著曲柄的轉(zhuǎn)動，滾輪在擺桿中間的軌道上滾動，使得曲柄對擺桿的作用力的力臂隨時變化，在上沖程懸點載荷較大時，力臂較長；在下沖程懸點載荷較小時，力臂較短。(4)較多的能量積蓄。在下沖程時，擺桿上的連桿鉸點比滾輪到支承軸中心的力臂長，提起的平衡重積蓄能量多，在上沖程時這部分能量釋放出來，電動機消耗的功相對就少。(3)變化力臂具有變矩節(jié)能效果。隨著曲柄的轉(zhuǎn)動，滾輪在擺桿中35(5)獨特的平衡機理擺桿機的復合平衡與眾不同。第一層平衡是常規(guī)機等都有的曲柄平衡，主要是擺桿和滾輪的設計，使曲柄的平衡力矩對連桿而言，在每一個上下沖程循環(huán)過程中，雖然平衡錘質(zhì)量不變，但在擺桿上的平衡半徑是變數(shù)，其半徑大小之差最大值等于2倍曲柄半徑。這樣上沖程做正功的平衡力矩就大于下沖程做負功的平衡力矩，這是節(jié)能原因之一。第二層平衡是在擺桿尾部設計有配重，它所產(chǎn)生的平衡效果相當于游梁平衡，但又優(yōu)于后者。因為擺桿的擺角遠小于游梁擺角，近似l／2，擺動慣性影響減少，這是節(jié)能原因之二。(5)獨特的平衡機理擺桿機的復合平衡與眾不同。第一層平衡是常36擺桿機同常規(guī)機相比，在類似工況下節(jié)電30％以上，其匹配的減速器扭矩和電機功率均可減少1／2，新開發(fā)的油田可大大減少電網(wǎng)投資費用。擺桿機適合大負荷、長沖程，但不適合高沖次。一方面是由結構決定，滾輪在軌道上往復運動，容易磨損；另一方面沖次太高，擺桿上下擺動過大的慣性在曲柄的旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生齒輪受力齒面被交替沖擊。通過廠內(nèi)試車，確定擺桿機在最大負荷、最大沖程條件下，最高沖次為7min-1。擺桿機平衡的重點在擺桿尾配重上，因為它產(chǎn)生的平衡力矩，直接通過連桿傳至游梁。不經(jīng)過滾輪，可減少磨損，延長壽命。當平衡接近最佳時，減速器扭矩很小。選配電機的功率大小取決于抽油機所需的扭矩和沖次，擺桿機與相應機型的扭矩計算對比值如表2所示擺桿機同常規(guī)機相比，在類似工況下節(jié)電30％以上，其匹配的減速37(六)雙驢頭抽油機(又稱異形機)由華北石油管理局第一石油機械廠1993年首先開發(fā)成功，目前已形成6-10型、沖程2.5~6m全系列機型。有3000余臺在華北、大港、勝利、大慶等14個油區(qū)工作，國內(nèi)有華北一機廠、勝利總機廠等六個廠家生產(chǎn)。是1993年以來應用最多的新型抽油機。圖23雙驢頭抽油機(六)雙驢頭抽油機(又稱異形機)由華北石油管理局第一石油機械38雙驢頭抽油機主要特點是將常規(guī)游梁式抽油機連桿與游梁之間的鉸鏈連接改成后驢頭與鋼絲繩的柔性連接組成變參數(shù)的四桿機構，這樣可以克服剛性鉸接四桿機構，游梁擺角較大時，傳動角小、運動性能、動力性能變壞的缺點。實現(xiàn)較大擺角（大于700），減小抽油機尺寸和重量。同時，由于游梁后臂的長度是變化的。通過這種變化，使傳動性能與懸點載荷的變化相適應，減小抽油機減速器上的扭矩，提高了抽油機的承載能力，降低了能耗。其結構如圖24所示。雙驢頭抽油機主要特點是將常規(guī)游梁式抽油機連桿與游梁之間的鉸鏈391．雙驢頭抽油機的工作原理雙驢頭抽油機工作時，動力機的高速轉(zhuǎn)動通過皮帶和減速器傳給曲柄作低速旋轉(zhuǎn)。隨著曲柄的轉(zhuǎn)動，特殊連桿與游梁后臂漸開線圓弧的切點，將沿其弧面上下移動，即連桿長度和游梁后臂有效長度均隨曲柄轉(zhuǎn)動而變化。曲柄通過“特殊連桿”驅(qū)動游梁而往復擺動。隨著游梁的往復擺動，掛在驢頭上的懸繩器便帶動抽油桿往復運動，再由抽油桿帶動深井泵活塞進行抽油。圖24雙驢頭抽油機結構示意圖1一底座；2一支架；3一平臺；4一游梁；5一前驢頭；6一護欄；?一后驢頭；8一驅(qū)動繩；9一橫梁；10一連桿；11一曲柄銷裝置；12一曲柄裝置；13一減速器；“一剎車安全裝置；15一電動機；16一剎車裝置1．雙驢頭抽油機的工作原理雙驢頭抽油機工作時，動力機的高速轉(zhuǎn)402．現(xiàn)場應用情況為了驗證雙驢頭抽油機的節(jié)能效果，在華北油田歧650、歧665井上進行了常規(guī)機與異形機對比測試。通過試驗表明，異形機具有以下5方面的特點：(1)有明顯的節(jié)能效果。歧650井在相近工作參數(shù)下對比，24h有功電耗量由140.6kW．h下降到97.0kW．h，平均日節(jié)電43.6kW．h，節(jié)電幅度31.0％。(2)啟動電流明顯下降，易啟動。歧650井原啟動電流400A，現(xiàn)啟動電流162.5A，下降幅度為59.4％。歧665井在改變工作參數(shù)的情況下，啟動電流由原來的220A下降到150A，下降幅度31.8％。2．現(xiàn)場應用情況為了驗證雙驢頭抽油機的節(jié)能效果，在華北油田歧41(3)具有長沖程特點，減少相對沖程損失，有利于提高油井產(chǎn)液量。歧665井換機型后，改用5m沖程，4min-1沖次的異型機生產(chǎn)，日產(chǎn)液由原來的21.0t上升到40.7t，泵效由24.4％提高到55.1％。(4)配套使用電機功率小。配套使用電機功率僅22kW，可降低輸入功率，提高抽油由7.122kW下降到670kW。(5)異形機結構合理、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、附加動載小、平衡效果好、維修方便。

(3)具有長沖程特點，減少相對沖程損失，有利于提高油井產(chǎn)液量42（七）變形雙驢頭抽油機1、低矮異型抽油機1）漸開線型抽油機，如圖18所示

圖18漸開線型抽油機（七）變形雙驢頭抽油機1、低矮異型抽油機圖18漸開線型抽油機432)

扇形驢頭抽油機，如圖19所示

圖19扇形驢頭抽油機2)

扇形驢頭抽油機，如圖19所示

圖19扇形驢頭抽油442.增程式游梁抽油機1)

旋轉(zhuǎn)驢頭增程抽油機;2.增程式游梁抽油機1)

旋轉(zhuǎn)驢頭增程抽油機;45(1)結構特點

①普通游梁式抽油機的驢頭和游梁是鋼性連結在一起的，而旋轉(zhuǎn)驢頭游粱式抽油機的驢頭和游梁的連接方式采用的是鉸接，從而可以使驢頭相對于游梁轉(zhuǎn)動。②普通游梁式抽油機采用的是四連桿機構，而該機型在驢頭和支架上增加了一根連桿，同時驢頭本身也成為一個運動桿件，因而構成獨特的六連桿機構，③驢頭可以相對于游梁轉(zhuǎn)動，又要求其弧面始終和鉛垂線相切，所以驢頭弧面的輪廓曲線不再是一條圓弧，而應該是一條特殊曲線。

(2)工作原理當抽油機工作時，動力機通過皮帶和減速箱機構帶動游梁運動，此時，旋轉(zhuǎn)驢頭游梁式抽油機的游梁除了帶動驢頭在豎直方向上運動外，還要使驢頭做相對于游梁的旋轉(zhuǎn)運動，兩種運動的綜合作用帶動抽油桿柱做上下往復運動，增加沖程并實現(xiàn)抽汲。(1)結構特點①普通游梁式抽油機的驢頭和游梁是鋼性連46(3)性能特點①優(yōu)點：與常規(guī)機相比，該機型的沖程不僅具有常規(guī)機的沖程部分，而且增加了因驢頭旋轉(zhuǎn)而造成的沖程增加，所以具有長沖程的特點。當前我國有桿式抽油方式正向著長沖程、低沖次方向發(fā)展，在可能的條件下，將一般抽油機改造為旋轉(zhuǎn)驢頭游梁式抽油機，以滿足長沖程采油工藝的要求，不僅經(jīng)濟而且可行。②缺點：整機結構復雜，制造成本高，因而發(fā)展前景受到一定的限制。(3)性能特點①優(yōu)點：與常規(guī)機相比，該機型的沖程不僅472)

游梁與復合輪綜合增程抽油機如圖21所示圖21游梁與復合論綜合增程抽油機2)

游梁與復合輪綜合增程抽油機如圖21所示圖21游48（八）.雙變徑輪式抽油機該機是勝利油田工程機械總廠最近研制開發(fā)成功的一種新型抽油機,如圖22、23所示.圖22雙變徑論式抽油機1)

結構組成圖23雙變徑輪式抽油機簡圖（八）.雙變徑輪式抽油機該機是勝利油田工程機械總廠最近研制開492)結構特點優(yōu)化后的結構具有較好的運動性能,動載荷小,降低了抽油桿上的載荷,改善了抽油機和抽油泵的工作條件,可靠性明顯提高。減速器扭矩波動小,沒有負扭矩.具有明顯的節(jié)能效果.可方便的實現(xiàn)大沖程.完整的四連桿機構穩(wěn)定性好.連桿、曲柄、減速器等受力小，提高了可靠性。充分利用游梁自重作平衡重。適用于把原10型抽油機改造成12型，5米沖程的改型抽油機。缺點：增加了一副軸承。柔性桿的壽命有待提高。2)結構特點優(yōu)化后的結構具有較好的運動性能,動載荷小,降低了50（九）繩索滑輪式長沖程抽油機繩索滑輪式長沖程抽油機是一種以提高沖程為主要特點的游梁式抽油機，因此屬于倍增沖程游梁式抽油機，也是常規(guī)型游梁式抽油機的一種改進形式，改進的目的在于節(jié)能。這種機型最早于1985年由我國的遼河石油勘探局興隆臺采油廠研制生產(chǎn)，如圖24所示。

圖24繩索滑輪游梁式抽油機1一剎車裝置；2一帶傳動裝置；3一減速器；4一曲柄；5—平衡塊；6一連桿；7一橫梁：8一游梁；9一轉(zhuǎn)動滑輪；10--驢頭；11一懸繩器；12—鋼繩；13--支架：1卜嗽梯：15一底座；16一護欄（九）繩索滑輪式長沖程抽油機繩索滑輪式長沖程抽油機是一種以提51(1)結構特點繩索滑輪式長沖程抽油機與常規(guī)機相比，其不同之處在于：該機的的驢頭上裝有一個可轉(zhuǎn)動的滑輪，鋼絲繩的一端與底座相連；另一端繞過滑輪及驢頭弧面與井口的懸繩器相連。為了避免鋼絲繩與驢頭弧面的滑動摩擦，驢頭弧面裝有—排小滾珠，小滾珠可隨鋼絲繩的運動而轉(zhuǎn)動。(1)結構特點繩索滑輪式長沖程抽油機與常規(guī)機相比，其不同之處52(2)工作原理

基本原理同常規(guī)機。對于繩索滑輪式長沖程抽油機，當抽油機工作時，在定滑輪的作用下，沖程長度增加近一倍，從而實現(xiàn)倍增沖程，(3)性能特點①優(yōu)點：沖程倍增。②缺點：游梁前端載荷增大近一倍，影響到平衡重的配置，并可能造成整機重量的增加，因而發(fā)展前景受到一定的限制。

(2)工作原理基本原理同常規(guī)機。對于繩索滑輪式長沖程抽油機53（十）蛋形驢頭游梁式抽油機蛋形驢頭游梁式抽油機也是一種以提高沖程為主要特點的游梁式抽油機，因此也屬于倍增沖程游梁式抽油機，也是常規(guī)型游梁式抽油機的一種改進形式，改進的目的在于節(jié)能。圖25蛋形旋轉(zhuǎn)驢頭游梁式抽油機l一減速器：2一曲柄；3一平衡塊；4一連桿；5一橫梁；6一游梁：7一蛋形驢頭；8－懸繩器：9一光桿；i0-．支架；11—扶梯：12一底座（十）蛋形驢頭游梁式抽油機蛋形驢頭游梁式抽油機也是一種以提高54(1)結構特點蛋形驢頭游梁式抽油機不再采用定滑輪結構，而是將驢頭設計為蛋形結構，鋼絲繩繞在蛋形驢頭上，一端與底座相連，另一端與懸繩器相連。(2)工作原理基本原理同常規(guī)機。對于蛋形驢頭游梁式抽油機，當游梁上下擺動時，鋼絲繩使蛋形驢頭跟著轉(zhuǎn)動，并帶動抽油桿運動，使沖程長度增加近一倍，實現(xiàn)倍增沖程。(3)性能特點①優(yōu)點：沖程倍增。②缺點；游梁前端載荷增大近一倍，影響到平衡重的配置，并可能造成整機重量的增加，因而發(fā)展前景受到一定的限制，(1)結構特點蛋形驢頭游梁式抽油機不再采用定滑輪結構，而是將55(十一)斜直井游梁式抽油機斜直井游梁式抽油機是為了滿足日益發(fā)展起來的斜直井和叢式并采油技術而研制生產(chǎn)的一種新型游梁式抽油機。該機型在中國、美國、法國、加拿大等國均有一定程度的發(fā)展和應用。圖26是從后置型游粱式抽油機改造而來的斜直井游梁式抽油機的結構簡圖，圖27是從前置型游梁式抽油機改造而來的斜直井游梁式抽油機的結構簡圖。

(十一)斜直井游梁式抽油機斜直井游梁式抽油機是為了滿足日益發(fā)56結構簡圖圖27斜直井前置式抽油機1一底座；2一支架；S一游梁：．4一橫粱：5一驢頭：6一減速器底座；?一減速器；8--V型曲柄；9一連桿：10--平衡重；11一鋼絲繩；12一主支承；13一懸繩圖26斜直井后置式抽油機l一底座：2一支架；3一游梁：4一橫梁：5一驢頭；6一減速器底座：7一減速器；8一曲柄：9一連桿：10--平衡重；1l一鋼絲繩；12一主支承；13一懸繩器結構簡圖圖27斜直井前置式抽油機圖26斜直井后置式抽57(1)結構特點具有傾斜的游梁、可調(diào)節(jié)的連桿，并以傾斜的驢頭對準斜直井的軸線。(2)工作原理工作原理基本與常規(guī)機相同，只是在工作過程中，驢頭帶動抽油桿在傾斜方向上往復運動。當井的傾斜角度需要改變時，只需改變連桿長度等一些可調(diào)節(jié)的幾何尺寸，便可滿足斜直井和叢式井開采油氣的需要。(3)性能特點由于采用傾斜的抽油桿抽油，所以該種抽油機的沖次一般較低，而且需要采用抽油桿扶正器以減少抽油桿與油管之間的摩擦阻力。盡管這樣，斜直井抽油機的磨損程度依然很大。(1)結構特點具有傾斜的游梁、可調(diào)節(jié)的連桿，并以傾斜的驢頭對58第四節(jié)無游梁長沖程抽油機一、鏈條抽油機1．普通鏈條抽油機鏈條抽油機是我國自行研制的一種結構獨特的無游梁抽油機。它具有負荷能力大、沖程長、重量輕、節(jié)省電能等優(yōu)點。第四節(jié)無游梁長沖程抽油機一、鏈條抽油機59(1)結構鏈條抽油機由以下幾部分組成(見圖25)：動力傳動系統(tǒng)：電動機、皮帶傳動裝置、減速器、主動鏈輪、上鏈輪、軌跡鏈條和主軸銷等；換向系統(tǒng)：往返架體、滑套、滑塊和滾輪等；平衡系統(tǒng)：平衡鏈輪、平衡鏈條、平衡缸及其柱塞、儲氣包、補氣壓縮機、潤滑油泵等；懸重系統(tǒng)：天車輪、輪架、鋼絲繩和懸繩器等；支持系統(tǒng)：機架、導軌、底座和油底殼等。(1)結構鏈條抽油機由以下幾部分組成(見圖25)：60（2）工作原理電動機通過皮帶傳動、減速器減速后驅(qū)動主動鏈輪旋轉(zhuǎn)，帶動主動鏈輪和從動鏈輪之間的軌跡鏈條上下運動。軌跡鏈條上有一個特殊鏈節(jié)，其上裝有主軸銷，通過滑套和滑塊帶動往返架沿機架導軌作垂直運動。當軌跡鏈條上的特殊鏈節(jié)在鏈輪上作環(huán)形運動時，主軸銷帶動滑塊沿滑杠移動，完成往返架的換向運動。繞在天車輪上的鋼絲繩一端連在往返架的上部，另一端與懸繩器相連。往返架的垂直運動，通過鋼絲繩和懸繩器帶動光桿、抽油桿柱和抽油泵完成上下沖程抽汲油液的任務。往返架的下部連有平衡鏈條，繞過平衡鏈輪以后，固定在機架上。平衡鏈輪與平衡氣缸中的柱塞相連，氣體壓力產(chǎn)生的推力經(jīng)過平衡鏈輪與平衡鏈條作用于往返架的下部。以滿足鏈條抽油機的平衡需要。（2）工作原理電動機通過皮帶傳動、減速器減速后驅(qū)動主動鏈輪旋61(3)特點①運動性能好。鏈條機沖程長度的90％是勻速運動，只有換向期間有短時的加速度，而且設計上保證它處于靜變形期，因此動載荷小。②整機重量小。鏈條機整機重量只是游梁機的1／2～1／3。⑧調(diào)平衡容易，節(jié)約電能。鏈條機采用氣平衡系統(tǒng)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)方便，效果好，調(diào)整平衡度可達95％左右。④結構緊湊，減速器小。(3)特點①運動性能好。鏈條機沖程長度的90％是勻速運動，只62(4)鏈條機節(jié)能分析①結構特點及減速器扭矩。由于鏈條抽油機電動機的轉(zhuǎn)數(shù)基本不變，因此，減速器輸出軸可看做是勻速旋轉(zhuǎn)的。又因軌跡鏈條、往返架和抽油桿是平行布置，它們的力作用線是相互平行的，因此在抽油桿上下行程中，除了特殊鏈節(jié)在上下輪的上下半圓弧時往返架是作簡諧運動外，其余大部分(上下鏈輪中心距段)都不產(chǎn)生加速度，也就無慣性力。所以，減速器輸出軸上鏈輪的切線力是均勻的。與游梁抽油機比較，由于鏈條機的減速器需要的減速比較游梁機小得多，相同沖數(shù)和相同懸點載荷時，鏈條抽油機減速器的體積和輸出扭矩比游梁抽油機小都小得多。

(4)鏈條機節(jié)能分析①結構特點及減速器扭矩。63②平衡方式及扭矩曲線圖26鏈條機與游梁機平衡效果和減速器扭矩對比(a)游梁抽油機；(b)鏈條抽油機②平衡方式及扭矩曲線圖26鏈條機與游梁機平衡效果和減速器64游梁抽油機靠曲柄上所加鑄鐵平衡塊上行儲存能量、下行釋放能量來實現(xiàn)平衡。減速器凈扭矩曲線脈動較大(圖26(a))，且有負扭矩存在。鏈條抽油機的平衡方式是氣動平衡，平衡機構是由與負荷作用線平行安裝的氣動平衡缸、平衡缸中的柱塞、柱塞下端的平衡鏈輪及連接在往返架下部并繞過平衡鏈輪固定于機架上的平衡鏈條組成。靠氣缸中的高壓氣體儲存和釋放能量來實現(xiàn)平衡。這樣的平衡裝置調(diào)節(jié)氣壓很方便，可保證在抽油機的工作過程中，隨著油井負荷變化來隨時調(diào)節(jié)平衡力的大小。而且，平衡力作用方向與負荷力作用方向相反并相互平行。因此平衡后，減速器扭矩曲線除換向段外為一直線(圖26(b))游梁抽油機靠曲柄上所加鑄鐵平衡塊上行儲存能量、下行釋放能量來65由于鏈條機具有較平穩(wěn)的凈扭矩曲線，電動機效率高，電能損耗低。且由于其扭矩峰值小，使選配的電機功率減小。同型號鏈條抽油機和游梁抽油機匹配的電機容量及同負荷井上電機工作電流見表3。在相同條件下，鏈條抽油機選用的電機比游梁抽油機的小。表3是鏈條機與游梁機匹配的電機容量對比從以上分析表明，鏈條抽油機由它的結構決定，減速器扭矩小而平衡，使電動機工作效率高。從匹配電機、工作電流和實測功率都說明，省電三分之一左右是無疑的。現(xiàn)場對鏈條抽油機井和游梁抽油機井的實際耗電量進行測試，按每噸液量的耗電量計算，鏈條抽油機平均為1.58kW．h，游梁抽油機為2.59kW．h，鏈條抽油機省電39％。由于鏈條機具有較平穩(wěn)的凈扭矩曲線，電動機效率高，電能損耗低。662、采用MON式主傳動系統(tǒng)的新型鏈條抽油機采用MON式主傳動系統(tǒng)的新型鏈條抽油機，其主傳動鏈、循環(huán)鏈、承載鏈分別呈M、0、N形布置。鏈結子為換向機構，具有滑動軸承功能，并聯(lián)循環(huán)鏈和主傳動鏈，把循環(huán)運動變?yōu)樯舷峦鶑瓦\動。承載鏈直接承受平衡載荷，可大幅度減小主傳動鏈的受力。主傳動鏈與承載鏈將懸點載荷分解為換向抽汲載荷與平衡載荷。兩組鏈條長度之差產(chǎn)生差動功能，可緩沖平衡重的換向慣性沖擊。MON式主傳動系統(tǒng)力系設計合理，運行平穩(wěn)，可靠性高，從而使新型鏈條抽油機具有大載荷、長沖程和低沖次的特點。2、采用MON式主傳動系統(tǒng)的新型鏈條抽油機采用MON式主傳動67(1)MON式主傳動系統(tǒng)工作原理。MON式主傳動系統(tǒng)是鏈條抽油機的新型傳動系統(tǒng)，圖27為該傳動系統(tǒng)原理圖。主傳動鏈、循環(huán)鏈和承載鏈等三組鏈條按不同方式分別繞相關輪系導向和傳動。傳動順序是：電動機驅(qū)動減速器輸出軸上的主動鏈輪帶動循環(huán)鏈作循環(huán)運動，經(jīng)鏈結子轉(zhuǎn)換為主傳動鏈的往復運動，最終帶動其前端的懸繩器及光桿和后端的平衡重作交替上下往復運動。上沖程時，懸繩器上升，平衡重下降，對懸點做功；下沖程時，懸繩器下降，平衡重上升，對平衡重作功，儲存勢能，用于下一次循環(huán)抽油。圖27鏈條抽油機MON式主傳動系統(tǒng)1一平衡重；2一天輪；3一減速器；4一承載鏈；5一大天輪；6一主傳動鏈；7一主動鏈輪；8一循環(huán)鏈；9一鏈結子；10一懸繩器；11一從動鏈輪；12一地輪箱；13一地輪(1)MON式主傳動系統(tǒng)工作原理。MON式主傳動系統(tǒng)是鏈條抽68①技術參數(shù)及結構特點。表4中列出采用MON式主傳動系統(tǒng)的兩種新型鏈條抽油機系列技術參數(shù)。新研制鏈條抽油機的結構特點是與MON式主傳動系統(tǒng)密切相關的。主傳動鏈呈M形布置，其前端連懸繩器，繞大天輪。天輪、地輪，末端接平衡重，承擔換向抽汲載荷。循環(huán)鏈呈O形布置，雙鏈對稱。繞主動鏈輪、從動鏈輪，封閉于鏈結子。在主傳動鏈中部由鏈結子并聯(lián)。主動鏈輪的圓周轉(zhuǎn)動由此變換為循環(huán)鏈的長圓循環(huán)運動，運動長軸等于抽油機沖程。承載鏈呈N形布置，前端連懸繩器，繞大天輪、天輪，末端接平衡重，直接承擔平衡載荷，隨主傳動鏈運動。①技術參數(shù)及結構特點。表4中列出采用MON式主傳動系統(tǒng)的兩種69鏈結子為換向機構，具有滑動軸承功能，并聯(lián)循環(huán)鏈和主傳動鏈，把循環(huán)運動變換為往復運動。這是MON式主傳動系統(tǒng)的核心，其結構簡單，無往返架及導軌，對并聯(lián)各鏈條均不產(chǎn)生側向彎矩，重量輕，易于安裝和維修，可靠性高。主動鏈輪與循環(huán)鏈在上部嚙合，鏈條在自重作用下，始終與主動鏈輪保持良好嚙合狀態(tài)。從動鏈輪在地輪箱的重力作用下(松開相應緊固螺栓時)，可自動張緊循環(huán)鏈。大天輪主軸在齒條傳導下(松開相應的緊固螺栓時)，可平行后移，讓開井位，由兩人操作即可。鏈結子為換向機構，具有滑動軸承功能，并聯(lián)循環(huán)鏈和主傳動鏈，把70主傳動鏈與承載鏈將懸點載荷分解為換向抽汲載荷與平衡載荷。兩鏈條長度之差可產(chǎn)生差動功能，從而大大緩沖平衡重的換向慣性沖擊。MON式主傳動系統(tǒng)的力系設計合理，換向機構簡單實用，因而系統(tǒng)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低，壽命長。在盡量減小風阻，方便鏈條安裝和維護的條件下，MON式主傳動系統(tǒng)基本置于封閉的鏈箱中，既能保證鏈傳動的充分潤滑，又能有效地防止?jié)櫥偷臐B漏和污染。主傳動鏈與承載鏈將懸點載荷分解為換向抽汲載荷與平衡載荷。兩鏈71②試驗情況及發(fā)展前景。從1996年至今，已制造LCJl2—5—7T型鏈條抽油機7臺，在遼河油田錦州采油廠和吉林油田新木采油廠使用，曾發(fā)生過大天輪因鑄造缺陷而碎裂的故障，后改為鋼板焊接結構，效果良好，證明MON式主傳動系統(tǒng)可行。在此基礎上，1998年初，又開發(fā)了LCJl4—8—12T型鏈條抽油機，其載荷更大，沖程更長，讓位更方便，機架更穩(wěn)定。這種鏈條抽油機樣機已完成廠內(nèi)試驗。針對油田開發(fā)中注水量、下泵深度和排液量不斷增加，以及稠油、低滲、高粘、多蠟、多砂、水淹等特殊開采條件，對有桿抽油設備提出了低沖次、長沖程、大泵深抽的要求。采用MON式主傳動系統(tǒng)的新型鏈條抽油機就能適應這種要求，在使用中顯示了自身的優(yōu)勢，即可靠性好與節(jié)能②試驗情況及發(fā)展前景。從1996年至今，已制造LCJl2—572新型機采用天平式平衡替代氣平衡；用板式鏈懸重替代鋼絲繩；用鏈結子換向機構替代往返架；選用的標準鏈條均能在規(guī)范要求的條件下工作。CYJl2-4.8—73HB游梁式抽油機(曲柄平衡)的電動機功率為45kW，功率因數(shù)為0.3；LCJl250Q鏈條抽油機(氣平衡)的電功機動率為37kW，功率因數(shù)為0.5；新研制的LCJl2—5—7T鏈條抽油機(天平式平衡)的電動機功率為22kW，功率因數(shù)為0.7。三種抽油機中，新型機的電動機功率最小，但功率因數(shù)最大。原因是天平式平衡的新型機懸點載荷是固定值，負載利用率高。而曲柄平衡的游梁機懸點載荷是周期性變化的，只能是“大馬拉小車”。氣平衡鏈條機可靠性低，很難保證平衡精度。目前抽油機用電約占油田生產(chǎn)用電的三分之一，采用MON式主傳動系統(tǒng)的鏈條抽油機有著巨大節(jié)能潛力。

新型機采用天平式平衡替代氣平衡；用板式鏈懸重替代鋼絲繩；用鏈73二、鏈條—皮帶抽油機1．LPJl250型鏈條—皮帶抽油機LPJl250型鏈條—皮帶抽油機，是在原LCJ型鏈條抽油機的基礎上，優(yōu)化設計的新型抽油機，它保持了原機的長沖程、低沖次、重量輕、節(jié)能等特點，此外由于采用新型特殊鏈節(jié)，提高了鏈條壽命；用非金屬繩芯的皮帶代替鋼絲繩，不易斷裂；采用機械平衡克服了氣平衡易失效的缺點；采用機電式失載保護裝置，確保了整機安全可靠；對導向輪和剎車系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計，使其性能大為改善；整機的剛性也大大提高。修井時頂部復位，不需要其他設備和專用工具，一個人即可完成讓位和復位工作，使用和維修都十分方便。

二、鏈條—皮帶抽油機1．LPJl250型鏈條—皮帶抽油機74OTAFLEX(寬帶式)抽油機與鏈條式抽油機不同點：如圖31所示。1）使用了專用鏈條。2）采用大連輪結構。3）由寬帶代替了鋼絲繩驅(qū)動光桿。減少了換向沖擊。4）

整機盡量靠近井口，減少了反轉(zhuǎn)力矩，增加了整機的強度和穩(wěn)定性。5）采用重塊平衡技術，可靠性提高。6）減速器軸上直接安裝鏈輪，縮短了傳動鏈長度，減少了故障。OTAFLEX(寬帶式)抽油機75三、他形式抽油機的發(fā)展1、

無換向架鏈條抽油機。2．

解放軍9899工廠設計的直線電機抽油機3．機換向滾筒式抽油機（圖32）。總機廠生產(chǎn)。4．機械換向滾筒式抽油機5．數(shù)控抽油機6．動化抽油機7．液壓抽油機8．連續(xù)桿抽油機9．

車載抽油機三、他形式抽油機的發(fā)展1、無換向架鏈條抽油機。763．

機械換向滾筒式抽油機3．機械換向滾筒式抽油機77新型抽油機發(fā)展現(xiàn)狀

及其評價

主講李樹臻新型抽油機發(fā)展現(xiàn)狀

及其評價主講78第一節(jié)概述抽油機-抽油桿-抽油泵(簡稱三抽設備)是機械采油的重要設備.據(jù)統(tǒng)計,我國的機械采油設備采油井占總井數(shù)的900/0,其中三抽設備占油井總數(shù)的800/0

所采產(chǎn)量占總產(chǎn)量的750/0。美國的機械采油設備采油井占總井數(shù)的950/0，其中三抽設備占油井總數(shù)的850/0，所采產(chǎn)量占總產(chǎn)量的700/0。第一節(jié)概述抽油機-抽油桿-抽油泵(簡稱三抽設備)是機械采79抽油機研究現(xiàn)狀國內(nèi)外對抽油機的研究從未間斷。新的傳動原理、設計方案和新的機型不斷出現(xiàn)。國外，以美國為代表的石油設備生產(chǎn)國，抽油機生產(chǎn)制造研究逐步向幾個大公司靠攏.。研究主流主要向技術統(tǒng)一化、生產(chǎn)模塊化、產(chǎn)品系列化和標準化方向發(fā)展。新型抽油機出現(xiàn)較少。我國，抽油機生產(chǎn)廠家眾多，生產(chǎn)能力嚴重過剩。促使抽油機生產(chǎn)企業(yè)為提高技術含量、開發(fā)新產(chǎn)品而增加投入。使抽油機的研究力量不斷增強，抽油機的研究成果不斷涌現(xiàn)。

抽油機研究現(xiàn)狀國內(nèi)外對抽油機的研究從未間斷。新的傳動原理、設80主要研究方向是：1．

提高沖程，降低沖次；2．

節(jié)能抽油機；3．

自動化和智能化控制。主要研究方向是：1．

提高沖程，降低沖次；81第二節(jié)游梁式抽油機節(jié)能原理與技術改造

一、梁式抽油機的工作特征

二、抽油機的節(jié)能途徑分析

三、梁式抽油機的節(jié)能改造第二節(jié)游梁式抽油機節(jié)能原理與技術改造一、梁式抽油機的工作特82一、游梁式抽油機的工作特征1、結構特點由四連桿機構實現(xiàn)運動的轉(zhuǎn)換，將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為光桿的上下往復直線運動。如圖3所示。圖3游梁式抽油機結構簡圖一、游梁式抽油機的工作特征1、結構特點圖3游梁式抽油機結構832、運動特征懸點的運動為周期性的變速運動。在一個抽油循環(huán)中，加速度接近余玄規(guī)律變化。如圖4所示圖4懸點加速度曲線2、運動特征圖4懸點加速度曲線843、負荷特征游梁式抽油機懸點負荷的變化規(guī)律可用懸點的示功圖表示，如圖5、6所示。圖5靜力示功圖圖6動力示功圖3、負荷特征游梁式抽油機懸點負荷的變化規(guī)律可用懸點的示功圖表854、游梁式抽油機曲柄扭矩的變化規(guī)律（1）作用在曲柄上的負荷扭矩MpMp＝（P懸－B＋）＝TF（P懸－B＋）（20）

式中TF－扭矩因數(shù)，為只與抽油機幾何尺寸和曲柄轉(zhuǎn)角φ有關的正弦函數(shù)。扭矩因數(shù)曲線為一條正弦曲線，但與標準正弦曲線的平衡扭矩曲線超前一個相位角。4、游梁式抽油機曲柄扭矩的變化規(guī)律（1）作用在曲柄上的負荷扭86P懸－懸點載荷，其變化規(guī)律如圖示功圖所示。B－結構不平衡重。是指當摘開曲柄連桿銷后，為使游梁處于水平，需要在懸點上所施加的力。重力方向為正。Jb－為游梁、橫梁、連桿組件的轉(zhuǎn)動慣量。εb－游梁的轉(zhuǎn)動角加速度?？梢姵橛蜋C曲柄的負荷扭矩變化規(guī)律基本上為一條上沖程振幅大、下沖程振幅小的正弦波。但其上沖程的扭矩峰值較標準正弦波超前，而下沖程的負峰值則滯后。這主要是由于抽油機的懸點負荷特點造成的。

P懸－懸點載荷，其變化規(guī)律如圖示功圖所示。87（2）曲柄的平衡扭矩M平M平＝Q曲R曲sinφ-Jpε＝Mmaxsinφ-Jpε式中Q曲、R曲－分別為曲柄平衡重和曲柄平衡半徑。

Jp－曲柄組件的轉(zhuǎn)動慣量。

ε－曲柄的轉(zhuǎn)動角加速度。Mmax－最大曲柄平衡力矩。Mmax＝Q曲R曲。曲柄的平衡扭矩曲線幾乎為一條標準的正弦曲線。（2）曲柄的平衡扭矩M平M平＝Q曲R曲sinφ-Jpε＝Mm88（3）曲柄凈扭矩MM＝Mp－M平

1．凈扭矩2、負荷扭矩3、平衡扭矩圖7扭矩曲線曲柄凈扭矩M的特點：a、在整個工作循環(huán)中，始終是變化的。且脈動值很大。b、在整個工作循環(huán)中出現(xiàn)兩次負扭矩。兩個最大扭矩峰值分別出現(xiàn)在上、下沖程靜變形結束后的一瞬間（3）曲柄凈扭矩MM＝Mp－M平1．凈扭矩2、負荷扭89實例例：某井抽油機機型為CYJ-10-3-48B，P懸max=4375kg，P懸min=l483kg，P懸均=2744kg，沖次n=8，沖程S=3m。最大正扭矩26980.44N·m，最大負扭矩4697.62N·m，平均扭矩7951.44N·m，平均功率8.59kW，最大加速度1.55m／s2。實例例：某井抽油機機型為CYJ-10-3-48B，P懸max90計算結果表明a、抽油機扭矩的脈動幅值很大，本例為平均值的3．39倍。脈動大的結果是載荷峰值大而平均載荷低，現(xiàn)場測試抽油機適配電動機的負荷率在20％左右。但為了滿足最大負荷的要求，不得不配用大功率電機，即所謂“大馬”拉“小車”。在這樣的負荷率下，效率再高的電動機的實際效率也只有80％左右。

圖8電機負載率與電機效率的關系曲線計算結果表明a、抽油機扭矩的脈動幅值很大，本例為平均值的3．91b、扭矩脈動大同時使電流脈動大，電流均方根值大，額外增加了電流流經(jīng)導體的有功損失。也使電機效率降低。c、脈動大的另一后果是使抽油機機體尺寸加大，振動加大，壽命降低。d、值得注意的是抽油機存在負扭矩，一個周期中一般出現(xiàn)兩次，如圖7所示。負扭矩的出現(xiàn)使電動機進入發(fā)電狀態(tài)運行，向電網(wǎng)充電。研究結果表明，這種向電網(wǎng)反充電的工況不但使電能利用率降低，而且由于充電相位不可能與電網(wǎng)相位完全同步，而使充電電能不可能完全轉(zhuǎn)變成為有用電能。b、扭矩脈動大同時使電流脈動大，電流均方根值大，額外增加了電92二、抽油機的節(jié)能途徑分析

1、節(jié)能目標節(jié)能的目標是提高效率，降低能耗。提高抽油機井系統(tǒng)效率的首要問題之一是提高地面部分的的效率ηs，也就是提高整個抽油機系統(tǒng)的效率。二、抽油機的節(jié)能途徑分析

1、節(jié)能目標932、節(jié)能途徑（1）提高從懸點到電機各部件的傳動效率。這方面主要由抽油機的設計、制造、安裝、調(diào)試、維護、保養(yǎng)等各個技術環(huán)節(jié)最優(yōu)化操作完成，這里不作贅述。（2）提高電機的實際工作效率η1。這是最引起人們重視的關鍵節(jié)能技術環(huán)節(jié)。由前面的論述可以得出結論：提高電機的實際工作效率η1的方法有：a、

改造電機的結構，使之具有適應脈動負荷的輸出特性；設計適應抽油機工作特點的新型節(jié)能電機。b、

改善電機的扭矩負荷，使之盡可能的平穩(wěn)，使電機處于高效區(qū)內(nèi)工作。c、

以上兩種方法同時進行。2、節(jié)能途徑（1）提高從懸點到電機各部件的傳動效率。這方面主943、使抽油機曲柄凈扭矩的變化平穩(wěn)的技術途徑分析由圖7和公式（20）、（21）、（22）可以得出如下幾條技術途徑：（1）使曲柄負荷扭矩Mp曲線盡可能的接近曲柄平衡扭矩M平曲線的變化規(guī)律，使凈扭矩M=Mp-M平在每個瞬時趨向均勻。具體方法有：1)優(yōu)化運動轉(zhuǎn)化機構的結構和各桿件幾何尺寸，使TF·P懸的變化規(guī)律盡量接近正弦變化規(guī)律。如六桿抽油機、擺桿式抽油機、雙游梁式抽油機等。2)優(yōu)化運動轉(zhuǎn)化機構的結構和各桿件幾何尺寸，使懸點上沖程前半段（懸點靜載荷最大時）的加速度減小，從而減小該時刻的慣性載荷，達到平穩(wěn)載荷的目的。如非對稱循環(huán)的“慢提快放”的異相機、前置機等。3、使抽油機曲柄凈扭矩的變化平穩(wěn)的技術途徑分析由圖7和公式（95（2）使平衡扭矩M平變化規(guī)律接近于負荷扭矩MP的變化規(guī)律具體方法有：1）

改變平衡扭矩的相位角。如異相機、前置機等。讓曲柄平衡重偏置，使平衡相位提前一個相位角，以便使平衡扭矩峰值與負荷扭矩峰值同時產(chǎn)生，達到最好的平衡效果。2）

采用變力矩的游梁平衡，擬合負荷扭矩MP的變化規(guī)律，在負荷扭矩最大時產(chǎn)生最大平衡力矩。如油量偏置負荷平衡抽油機、氣動平衡抽油機等。（2）使平衡扭矩M平變化規(guī)律接近于負荷扭矩MP的變化規(guī)律具體96（3）利用高轉(zhuǎn)差率電機配合較大的旋轉(zhuǎn)慣性件削減負荷的脈動幅。高轉(zhuǎn)差率電機的特點是載荷增大時，轉(zhuǎn)差率增大，電機的實際輸出轉(zhuǎn)速不得不降低；而較大的旋轉(zhuǎn)慣性力總是抵制這種變化，幫助電機克服這種增大的載荷。使電機的實際載荷趨向平緩。與普通電動機相比，在同樣油井工況下，使用超高轉(zhuǎn)差率電動機的電流和功率曲線平均值明顯減小，曲線波動明顯平坦。但由于超高轉(zhuǎn)差率電動機的工作效率比普通電動機低，使抽油機系統(tǒng)效率的提高和節(jié)能效果有限，許多工況下不節(jié)能，只在配有較大的旋轉(zhuǎn)慣性件或輕負荷工況下才有一定的節(jié)能效果。另外超高轉(zhuǎn)差率電動機價格較高也是其不能推廣應用的一個重要因素。（3）利用高轉(zhuǎn)差率電機配合較大的旋轉(zhuǎn)慣性件削減負荷的脈動幅。97第三節(jié)節(jié)能改造的游梁式抽油機

（一）異相曲柄平衡式抽油機

圖14第三節(jié)節(jié)能改造的游梁式抽油機（一）異相曲柄平衡式抽油機981、通過桿件設計優(yōu)化實現(xiàn)“慢提快放”，2、通過改變抽油機桿件的配比，使運動規(guī)律發(fā)生變化，以減少載荷扭矩曲線的上下峰值差。1、通過桿件設計優(yōu)化實現(xiàn)“慢提快放”，99異相機是20世紀80年代發(fā)展起來的，采用非對稱循環(huán)機構，使游梁在上下死點時，連桿兩個位置之間存在約120的相位夾角。曲柄上沖程的轉(zhuǎn)角增加120，為1920；曲柄下沖程的轉(zhuǎn)角減少120，為1680。這種機構具有“急回特性”：一是上沖程的曲柄轉(zhuǎn)角大于下沖程的曲柄轉(zhuǎn)角，上沖程時間長，速度慢，加速度就小，從而使上沖程中載荷扭矩曲線的上峰值減小；同時也相應地縮短了下沖程的運行時間，增大下沖程后半段的加速度變化幅度，從而使扭矩曲線的上峰值增大；二是改變了載荷扭矩曲線的形狀，使其波形盡量向正弦波靠近。異相機是20世紀80年代發(fā)展起來的，采用非對稱循環(huán)機構，使游100（二）偏輪游梁抽油機圖15偏輪游梁抽油機結構示意圖l－懸繩器總成；2－吊繩總成；3－驢頭總成；4－游梁總成；5－支座總成；6－操縱桿總成；7－橫梁總成；8－偏輪總成；9－連桿總成；l0－曲柄銷總成；l1－減速箱總成；12－剎車總成；13－電動機總成；14－底座總成；15－曲柄總成；16－支架總成偏輪游梁式抽油機(以下簡稱偏輪機)是為了滿足油田和用戶的需要，由華北石油管理局第二機械廠研制出的一種新型節(jié)能專利產(chǎn)品，該機是在異相游梁式抽油機(以下簡稱異相機)的基礎上發(fā)展的一種六連桿機構。偏輪機桿件均為剛性連接，保留了常規(guī)機的特點，節(jié)能15％～30％?，F(xiàn)以CYJPl2－4.8-37HB型偏輪機為例，對其自身特點進行分析。（二）偏輪游梁抽油機圖15偏輪游梁抽油機結構示意圖偏輪101與常規(guī)機相比，偏輪機結構有3點不同①在游梁尾部裝有一個偏輪；②在偏輪與游梁中心支架之間增設推桿；③在游梁尾部、橫梁、推桿與偏輪之間用軸承連接。(2)偏輪機運動特性分析。與常規(guī)機相比，偏輪機結構有3點不同①在游梁尾部裝有一個偏輪；102偏輪機利用了變矩節(jié)能原理當曲柄旋轉(zhuǎn)時，依次帶動連桿、橫梁、偏輪和游梁運動。偏輪相對游梁擺動，擺動規(guī)律由推桿確定。正是由于偏輪擺動的作用，使游梁后臂的有效長度和游梁擺動的角速度均隨著曲柄轉(zhuǎn)角的變化而變化，游梁后臂的變化規(guī)律與懸點載荷的變化規(guī)律基本一致，接近正弦規(guī)律且與曲柄平衡扭矩相對應，從而使曲柄軸凈扭矩波動較小。偏輪機利用了變矩節(jié)能原理當曲柄旋轉(zhuǎn)時，依次帶動連桿、橫梁、偏103扭矩因數(shù)與扭矩曲線偏輪機從修正懸點運動速度人手，使扭矩因數(shù)曲線接近正弦曲線，并且該曲線與曲柄平衡產(chǎn)生的正弦曲線谷峰值較好地吻合，因此經(jīng)疊加后的曲柄軸凈扭矩消除了負扭矩，曲線變得非常平緩，上下沖程中各有一段近似直線，并且占據(jù)了整個循環(huán)周期的大部分范圍，因此決定了周期負載系數(shù)低，曲柄軸凈扭矩均方根值小

圖16扭矩因數(shù)與扭矩曲線扭矩因數(shù)與扭矩曲線偏輪機從修正懸點運動速度人手，使扭矩因數(shù)曲104（三）游梁偏置復合平衡圖18游梁偏置復合平衡簡圖不改變常規(guī)機的結構，在游梁尾部增加固定偏置平衡裝置，其重心相對游梁下偏一個角度ε，叫做游梁平衡重偏置角，在運行中，游梁偏置平衡重心的運行軌跡是一段圓弧，當平衡重偏置角ε合適時，懸點載荷最大時，平衡重心處于游梁回轉(zhuǎn)中心的水平線上時，其重力矩最大；當懸點在上死點時，重心靠近游梁回轉(zhuǎn)中心的垂直線，其平衡重力矩最小。利用這一變矩原理與曲柄平衡復合作用，可有效削減懸點載荷峰值扭矩，改善曲柄平衡游梁抽油機的曲柄軸凈扭矩曲線的形狀和大小，使其波動平緩，且能消除負扭矩，從而減小抽油機的周期載荷系數(shù)，提高電動機的工作效率。（三）游梁偏置復合平衡圖18游梁偏置復合平衡簡圖不改105圖19曲游梁抽油機隨著ε大小的變化，游梁偏置復合平衡扭矩M平隨曲柄轉(zhuǎn)角θ變化的趨勢不同。為了與各種不同桿件長度組合的四連桿游梁機的結構相適應，只需改變ε的大小，ε可以根據(jù)不同規(guī)格型號的游梁機通過復合平衡優(yōu)化計算來確定。把游梁機改造成游梁偏置復合平衡游梁抽油機實現(xiàn)節(jié)能，具有結構簡單，制造容易，僅增加一個無運動件的剛性平衡裝置，本身無需維護保養(yǎng)，調(diào)平衡方便，完全繼承了游梁機的全部優(yōu)點。與曲柄平衡游梁機相比，節(jié)電率在15％以上。圖19曲游梁抽油機隨著ε大小的變化，游梁偏置復合平衡扭矩M平106優(yōu)點：曲柄、連桿等構件受力減小，可靠性相對提高，程沖相對加大。上沖程終了時,游梁平衡塊處于比較低的位置，并且單塊重量輕,便于平衡調(diào)整。曲柄平衡塊的重量減輕,便于現(xiàn)場調(diào)整。保留了常規(guī)機的優(yōu)點,是一種比較理想的節(jié)能型抽油機。優(yōu)點：曲柄、連桿等構件受力減小，可靠性相對提高，程沖相對加大107（四）懸重偏置游梁復合平衡圖20懸重偏置游梁復合平衡1一曲柄；2一連桿；3一驢頭；4一游梁；5一后驢頭；6一偏置平衡重；7一懸掛平衡重其結構特點是：(1)易調(diào)懸掛平衡重采用重塊下調(diào)和輕塊上調(diào)的懸掛平衡方式，由1個基本塊、3個重量不等的配重塊和25個調(diào)整塊組成整體，用鋼絲繩懸掛于后驢頭，配重塊用3個螺栓依次固定在基本塊下端，同時配有托架以便于現(xiàn)場調(diào)節(jié)。(2)偏置平衡重為杠鈴式結構，主要由心軸、平衡塊、鎖緊螺栓等組成，平衡塊做成薄片狀，易于調(diào)節(jié)。隨著游梁的上下擺動，偏置平衡重的力臂可在2m左右的范圍內(nèi)變動。（四）懸重偏置游梁復合平衡圖20懸重偏置游梁復合平衡1一108（五）游梁機加裝擺桿是吉林大安石油機械廠在1998年研制成功的新型游梁式抽油機.目前,在東北各油田已有200多臺的用量,受到油田的歡迎和制造廠的重視.（五）游梁機加裝擺桿是吉林大安石油機械廠在1998年研制成功1091．結構特點在常規(guī)機的曲柄與連桿之間增加一對槽形擺桿稱為擺桿式游梁抽油機(以下簡稱擺桿機)，是一種新型節(jié)能抽油機，其特點是將曲柄搖桿機構，與常規(guī)機的四連桿機構巧妙地結合在一起。在曲柄外側增加2個擺桿，擺桿中部有空心槽，內(nèi)嵌有上、下軌道。曲柄銷內(nèi)側同常規(guī)機一樣與曲柄聯(lián)接，外側改為安裝1個滾輪。當曲柄旋轉(zhuǎn)時，滾輪在軌道上往復運動。促使擺桿上下擺動，帶動連桿運動，實現(xiàn)驢頭上下沖程。擺桿上部開有3組銷軸孔，改變連桿下部夾板與銷軸孔的聯(lián)接位置，實現(xiàn)3種沖程。抽油機前支架上增加l根方形支架軸，兩端有可伸縮的軸承盒，它是擺桿擺動的鉸接點，如圖22所示圖22擺桿式抽油機結構示意圖l一驢頭；2一游梁；3一連桿；4一擺桿平衡重；5一曲柄平衡重；6一滾輪；7--曲柄；8一擺桿1．結構特點在常規(guī)機的曲柄與連桿之間增加一對槽形擺桿稱為擺桿1102．性能特點從機構上看是滑塊機構與四連桿機構的組合。整機采用復合平衡方式，由擺桿平衡重和曲柄平衡重組成。它既改變了抽油機的運動和動力特性，又改變了平衡方式，其特點如下：(1)具有較大的極位角。采用了槽形擺桿的急回機構，有較大的極位角，12型擺桿機極位角達到28.30，具有“慢提快放”的節(jié)能效果。(2)合理的傳動角。擺桿機的下傳動角(連桿與擺桿的夾角)，不像常規(guī)游梁機變化那樣大，12型擺桿機為600～93.440，減少了擺桿的受力，降低了減速器的輸出軸扭矩。2．性能特點從機構上看是滑塊機構與四連桿機構的組合。整機采用111(3)變化力臂具有變矩節(jié)能效果。隨著曲柄的轉(zhuǎn)動，滾輪在擺桿中間的軌道上滾動，使得曲柄對擺桿的作用力的力臂隨時變化，在上沖程懸點載荷較大時，力臂較長；在下沖程懸點載荷較小時，力臂較短。(4)較多的能量積蓄。在下沖程時，擺桿上的連桿鉸點比滾輪到支承軸中心的力臂長，提起的平衡重積蓄能量多，在上沖程時這部分能量釋放出來，電動機消耗的功相對就少。(3)變化力臂具有變矩節(jié)能效果。隨著曲柄的轉(zhuǎn)動，滾輪在擺桿中112(5)獨特的平衡機理擺桿機的復合平衡與眾不同。第一層平衡是常規(guī)機等都有的曲柄平衡，主要是擺桿和滾輪的設計，使曲柄的平衡力矩對連桿而言，在每一個上下沖程循環(huán)過程中，雖然平衡錘質(zhì)量不變，但在擺桿上的平衡半徑是變數(shù)，其半徑大小之差最大值等于2倍曲柄半徑。這樣上沖程做正功的平衡力矩就大于下沖程做負功的平衡力矩，這是節(jié)能原因之一。第二層平衡是在擺桿尾部設計有配重，它所產(chǎn)生的平衡效果相當于游梁平衡，但又優(yōu)于后者。因為擺桿的擺角遠小于游梁擺角，近似l／2，擺動慣性影響減少，這是節(jié)能原因之二。(5)獨特的平衡機理擺桿機的復合平衡與眾不同。第一層平衡是常113擺桿機同常規(guī)機相比，在類似工況下節(jié)電30％以上，其匹配的減速器扭矩和電機功率均可減少1／2，新開發(fā)的油田可大大減少電網(wǎng)投資費用。擺桿機適合大負荷、長沖程，但不適合高沖次。一方面是由結構決定，滾輪在軌道上往復運動，容易磨損；另一方面沖次太高，擺桿上下擺動過大的慣性在曲柄的旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生齒輪受力齒面被交替沖擊。通過廠內(nèi)試車，確定擺桿機在最大負荷、最大沖程條件下，最高沖次為7min-1。擺桿機平衡的重點在擺桿尾配重上，因為它產(chǎn)生的平衡力矩，直接通過連桿傳至游梁。不經(jīng)過滾輪，可減少磨損，延長壽命。當平衡接近最佳時，減速器扭矩很小。選配電機的功率大小取決于抽油機所需的扭矩和沖次，擺桿機與相應機型的扭矩計算對比值如表2所示擺桿機同常規(guī)機相比，在類似工況下節(jié)電30％以上，其匹配的減速114(六)雙驢頭抽油機(又稱異形機)由華北石油管理局第一石油機械廠1993年首先開發(fā)成功，目前已形成6-10型、沖程2.5~6m全系列機型。有3000余臺在華北、大港、勝利、大慶等14個油區(qū)工作，國內(nèi)有華北一機廠、勝利總機廠等六個廠家生產(chǎn)。是1993年以來應用最多的新型抽油機。圖23雙驢頭抽油機(六)雙驢頭抽油機(又稱異形機)由華北石油管理局第一石油機械115雙驢頭抽油機主要特點是將常規(guī)游梁式抽油機連桿與游梁之間的鉸鏈連接改成后驢頭與鋼絲繩的柔性連接組成變參數(shù)的四桿機構，這樣可以克服剛性鉸接四桿機構，游梁擺角較大時，傳動角小、運動性能、動力性能變壞的缺點。實現(xiàn)較大擺角（大于700），減小抽油機尺寸和重量。同時，由于游梁后臂的長度是變化的。通過這種變化，使傳動性能與懸點載荷的變化相適應，減小抽油機減速器上的扭矩，提高了抽油機的承載能力，降低了能耗。其結構如圖24所示。雙驢頭抽油機主要特點是將常規(guī)游梁式抽油機連桿與游梁之間的鉸鏈1161．雙驢頭抽油機的工作原理雙驢頭抽油機工作時，動力機的高速轉(zhuǎn)動通過皮帶和減速器傳給曲柄作低速旋轉(zhuǎn)。隨著曲柄的轉(zhuǎn)動，特殊連桿與游梁后臂漸開線圓弧的切點，將沿其弧面上下移動，即連桿長度和游梁后臂有效長度均隨曲柄轉(zhuǎn)動而變化。曲柄通過“特殊連桿”驅(qū)動游梁而往復擺動。隨著游梁的往復擺動，掛在驢頭上的懸繩器便帶動抽油桿往復運動，再由抽油桿帶動深井泵活塞進行抽油。圖24雙驢頭抽油機結構示意圖1一底座；2一支架；3一平臺；4一游梁；5一前驢頭；6一護欄；?一后驢頭；8一驅(qū)動繩；9一橫梁；10一連桿；11一曲柄銷裝置；12一曲柄裝置；13一減速器；“一剎車安全裝置；15一電動機；16一剎車裝置1．雙驢頭抽油機的工作原理雙驢頭抽油機工作時，動力機的高速轉(zhuǎn)1172．現(xiàn)場應用情況為了驗證雙驢頭抽油機的節(jié)能效果，在華北油田歧650、歧665井上進行了常規(guī)機與異形機對比測試。通過試驗表明，異形機具有以下5方面的特點：(1)有明顯的節(jié)能效果。歧650井在相近工作參數(shù)下對比，24h有功電耗量由140.6kW．h下降到97.0kW．h，平均日節(jié)電43.6kW．h，節(jié)電幅度31.0％。(2)啟動電流明顯下降，易啟動。歧650井原啟動電流400A，現(xiàn)啟動電流162.5A，下降幅度為59.4％。歧665井在改變工作參數(shù)的情況下，啟動電流由原來的220A下降到150A，下降幅度31.8％。2．現(xiàn)場應用情況為了驗證雙驢頭抽油機的節(jié)能效果，在華北油田歧118(3)具有長沖程特點，減少相對沖程損失，有利于提高油井產(chǎn)液量。歧665井換機型后，改用5m沖程，4min-1沖次的異型機生產(chǎn)，日產(chǎn)液由原來的21.0t上升到40.7t，泵效由24.4％提高到55.1％。(4)配套使用電機功率小。配套使用電機功率僅22kW，可降低輸入功率，提高抽油由7.122kW下降到670kW。(5)異形機結構合理、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、附加動載小、平衡效果好、維修方便。

(3)具有長沖程特點，減少相對沖程損失，有利于提高油井產(chǎn)液量119（七）變形雙驢頭抽油機1、低矮異型抽油機1）漸開線型抽油機，如圖18所示

圖18漸開線型抽油機（七）變形雙驢頭抽油機1、低矮異型抽油機圖18漸開線型抽油機1202)

扇形驢頭抽油機，如圖19所示

圖19扇形驢頭抽油機2)

扇形驢頭抽油機，如圖19所示

圖19扇形驢頭抽油1212.增程式游梁抽油機1)

旋轉(zhuǎn)驢頭增程抽油機;2.增程式游梁抽油機1)

旋轉(zhuǎn)驢頭增程抽油機;122(1)結構特點

①普通游梁式抽油機的驢頭和游梁是鋼性連結在一起的，而旋轉(zhuǎn)驢頭游粱式抽油機的驢頭和游梁的連接方式采用的是鉸接，從而可以使驢頭相對于游梁轉(zhuǎn)動。②普通游梁式抽油機采用的是四連桿機構，而該機型在驢頭和支架上增加了一根連桿，同時驢頭本身也成為一個運動桿件，因而構成獨特的六連桿機構，③驢頭可以相對于游梁轉(zhuǎn)動，又要求其弧面始終和鉛垂線相切，所以驢頭弧面的輪廓曲線不再是一條圓弧，而應該是一條特殊曲線。

(2)工作原理當抽油機工作時，動力機通過皮帶和減速箱機構帶動游梁運動，此時，旋轉(zhuǎn)驢頭游梁式抽油機的游梁除了帶動驢頭在豎直方向上運動外，還要使驢頭做相對于游梁的旋轉(zhuǎn)運動，兩種運動的綜合作用帶動抽油桿柱做上下往復運動，增加沖程并實現(xiàn)抽汲。(1)結構特點①普通游梁式抽油機的驢頭和游梁是鋼性連123(3)性能特點①優(yōu)點：與常規(guī)機相比，該機型的沖程不僅具有常規(guī)機的沖程部分，而且增加了因驢頭旋轉(zhuǎn)而造成的沖程增加，所以具有長沖程的特點。當前我國有桿式抽油方式正向著長沖程、低沖次方向發(fā)展，在可能的條件下，將一般抽油機改造為旋轉(zhuǎn)驢頭游梁式抽油機，以滿足長沖程采油工藝的要求，不僅經(jīng)濟而且可行。②缺點：整機結構復雜，制造成本高，因而發(fā)展前景受到一定的限制。(3)性能特點①優(yōu)點：與常規(guī)機相比，該機型的沖程不僅1242)

游梁與復合輪綜合增程抽油機如圖21所示圖21游梁與復合論綜合增程抽油機2)

游梁與復合輪綜合增程抽油機如圖21所示圖21游125（八）.雙變徑輪式抽油機該機是勝利油田工程機械總廠最近研制開發(fā)成功的一種新型抽油機,如圖22、23所示.圖22雙變徑論式抽油機1)

結構組成圖23雙變徑輪式抽油機簡圖（八）.雙變徑輪式抽油機該機是勝利油田工程機械總廠最近研制開1262)結構特點