Internal Combustion Engine & Parts
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基于传动系统效能分析的节能技术硏究
赵飞;彭国勋；陈辉
(长庆油田第二采油厂，庆城745100)
摘要:本文对结构常见型号的游梁式抽油机的机械动力进行了分析，并对其工作效率以及采油效率进行了能效分析，研究开发出
了一套游梁式抽油机解析动力系统及传输系统的改进方法，对这些系统的效率及相关结构可使用的计算公式，总结出效率计算方法。
关键词：传动系统;游梁式抽油机;技能技术;油田0引言
油田在经过一段时间的开采后，地层压力随之下降， 在这种情况下，页面也是剧烈下降的，这样就使得机械电 力泵不能满负荷运行，电力能源的损耗上升。对于我国许 多油田处于中后期开采阶段来说，油井产量低下、渗透率 低下，且有些油田存在产量忽高忽低的现象，使机械开采 即抽油机的效率下降，油田对电能的消耗增加，这样就会 造成抽油泵效率下降或者空转。游梁式抽油机的系统效率低，能源消耗严重过大，这 就使得有杆抽油系统的效率及增产失衡，这成为油田生产 中的重要亟需解决的问题。在正常工作中，游梁式抽油机 的电机负载是处于不断变化中的，这时就存在叠加的冲击 电流，而游梁式抽油机的工作原理就决定了在工作时的两 端平衡变化是不同的而抽油机载荷的变化也不一样，当产 生这样的工况时就会产生冲击电流，影响变频器的正常工 作。此时变频器靠着电机所固有的额定功率可选，极端情 况下过大的浪涌电流会引起变频器过载发生过载保护的 情况。于是现场操作人员通常选用大功率电动机，但是长 此以往，往往会冲击抽油机的性能，导致抽油机的负载性 能差。再者，随着时间的变化，采油厂采油环境也一直在变 化，其渗透率也会不一样，这就需要及时调整游梁式抽油 机的参数。
1吸水能力下降的原因
对于系统节能技术分析的思路主要包括以下几方面首先是对于当今油田主要使用的抽油机的工作性质、 环境因素、结构特点进行研究分析，在对传统的游梁式抽 油机基础理论进行研究的前提下，组成抽油机的各个部位 的研究分析也是必不可少的，第一代游梁式抽油机基 本已经奠定了此类抽油机的结构组成以及工作原理，而在 其中的动力总成、能源利用效率、设备运行产出比以及能 源的损耗具体在哪些部位，能源的损耗在各个部位具体以 什么形式出现都是需要重点把握的研究要点。
其次，在进行效能分析时不仅要考虑机械结构、部件 组成等方面的因素，而且还要重点考虑为设备提供动力的 能源机构运行方式以及输出特点。一般来说，比如设备的 曲柄轴，通常在进行相关计算时，需要考虑到与其工作关 系有承接关系的其他部位机构，上位部件工作方式的微小 不同就会引起一系列连锁反应造成曲柄相关数据的极大
作者简介：赵飞（1984-)男，湖北监利人，毕业于长江大学，本
科，研究方向为油气田开发工程。
变动。第三，在考虑提高采油机的节能效率时，可以通过间 接方法，在保证设备其他关联部位正常有效工作的情况下 来提高设备工作总效率。这样的改造分析思路虽然是可靠 的稳定的，但是在实际生产应用中却会遇到理论上无法克 服的问题。如果通过改变其他部位的工作效率来间接改变 系统效能，但是当此部位工作效率已经处于峰值时，则需 要考虑其他改造方式。在本文中，主要是通过提高四连杆
部位的工作效率来实现的。而要提高四连杆部位的工作效 率，就需要从系统结构、能量传递路径、机械组成以及系统
控制方式几方面考虑。
2改造机型工作原理
经过原理分析以及初步机械改造后，考虑到系统结 构、能量传递路径、机械组成以及系统控制方式，可以设 计抽油机详细的工作方式及原理，即在改变运行方式后 再通过换向齿轮的改变而完成的。所有构造部件依次为 同轴从动形式的内向齿轮和外向齿轮，中部为用于驱动 力传递的驱动轴，随后为从动及驱动齿轮，最后为从动 齿轮。
经过这样改造的游梁式抽油机，抽油机的悬点载荷一 直处于不变化的状态。通过前面几章的阐述及理论分析实 际计算，可以知道经过改造后的设备的相关效能分析。设 备相关结构部件又不同程度的变化，比如减速箱在原本游 梁式抽油机的系统组成中已经不是必不可少的了，相反如 果增加了换向齿轮就可以解决使用减速箱而产生的一些 列问题。在经过改造后的游梁式抽油机中，输出扭矩是可 以经过改造来直接替换的。
3改造机型效率分析
在转角的一个周期内，输出扭矩的变化是不同的，在 转角位于70度左右、120度左右以及220度左右时出现 了三个输出扭矩的峰值，最高值是在70度左右时出现的； 而在转角分别处于160度和320度时输出扭矩出现低值， 最低值是在320度时出现的，同样在一个周期内输出扭矩 从起始值逐渐增大，达到峰值后逐渐减小，中间经过两次 反弹并逐渐减小到最低值后完成一个周期的往复；输出扭 矩变化的趋势为扭矩的绝对值呈逐渐降低趋势。同样的， 输出功率的变化与输出扭矩的变化是相似的，在转角的一 个周期内，在转角位于70度左右、120度左右以及220度 左右时出现了三个输出功率的峰值，最高值是在70度左 右时出现的；而在转角分别处于160度和320度时输出功
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内燃机与配件
游梁式抽油机节能方法研究
李俊厚®;胡慧婷于;王利娜于
(①大庆油田有限责任公司井下作业分公司，大庆163000;②西安宇星石油机械新技术开发有限公司，西安710061)
摘要：本文对现有的抽油机节能方法进行分析与比较，在前期研究的基础上提出了 一个新型的抽油机节能方式，在通过改造 游梁式抽油机的机械动力系统以及能量传动系统来使游梁式抽油机在油田的采油生产中能够更节省能源与电力，从而提高生产 采收效率。
关键词：抽油机;采油生产；节能方法
0引言
自抽油机诞生来，为了更好地提高采油效率以及能 量利用率，对抽油机节能泵技术的研究一直没有停止 过。导致采油效率低下以及能量利用率低下的原因有 很多，在分析研究后发现抽油系统在上下往复运动时 其工作时不平衡运动，以及油田采油生产中在油田、工
1节能机工作原理
目前节能机的原理主要是减小游梁式抽油机初始设 计的后梁长度来实现的。抽油机在运行时间其杆梁水平与 曲柄处于水平位置，抵消角子异构曲轴泵进料线和中心线
的曲轴曲柄角重量中心相重合。在结构的相平衡阶段其目 标块转矩曲线会转变为相对平坦的曲柄净扭矩曲线。其节
会使得 作现场、井下以及各个工作系统的抽油参数的不一致， 能机制是因曲柄净扭矩波动小与电机电流波动小，
这样的节能结构会受到杆长 都会造成抽油机工作效率低下以及油井的传送效率低 系统的效率相应增加。然而，
下。因此，研究新型的抽油机节能方法已经成为迫在眉 度的。
电机在正常工作时，其负载会根据不同的工况而产 睫的工作。
作者简介：李俊厚（1972-)黑龙江绥化人，大庆油田有限责任公
司井下作业分公司特种工艺作业三大队，1996年毕业 于大连轻工业学院，机械设计与制造专业。
生不同的变化，而对于电动机来说，负载的变化也会反 过来极大地影响到电机的工作状态。随着设备负载的不 断变化，电机的输出电压也在不断变化，导致输入电压 需要被相关调节器调节，以保证电机的正常运行，而调在工作产能和效率方面的研究进展都很巨大，大多数泵系 统致力于提高研究的效率。
电机在正常工作时，其负载会根据不同的工况而产生 不同的变化，而对于一个电动机来说，负载的变化反过来 会极大地影响到电机的工作状态。随着设备负载的不断变 化，电机的输出电压也在不断变化，导致输入电压需要被 相关调节器进行调节，以保证电机的正常运行，而调压节 能装置的基础工作要点就是根据抽油机工作时电动机负 载的不同而进行相关参数的调节控制。本文根据设计要求 及前期计划，结合现有的分析和各种节能技术的比较，在 前期研究的基础上研究出了一个新型的结构改造方式，在 通过改造游梁式抽油机的机械动力系统以及能量传动系 统来使游梁式抽油机在油田的采油生产中能够更节省能 源电力更有生产采收效率。
率出现低值，最低值是在320度时出现的，同样在一个周 期内输出功率从起始值逐渐增大，达到峰值后逐渐减小， 中间经过两次反弹并逐渐减小到最低值后完成一个周期 的往复；输出功率变化的趋势为功率的绝对值呈逐渐降低 趋势。根据经过改造游梁式抽油机后得到的最终数据与对 应曲线，由于结构的变化导致了电机功率的降低，由于改 造后的抽油机需要和原始型号的抽油机在数据比对时需 要保持基础参数数据一致，而基本动力构成应该是一致 的，这样对比结果才有参考价值，由此在电机的选型上应 该和原本型号保持一致。
在保证电机额定功率、输入输出功率的情况下，若输 入功率为18.55千瓦，输出功率为15.74千瓦，则各部分如 电机效率、摆梁效率、齿轮效率以及其他效率计算结果均 可算出，最终得到改造后的游梁式抽油机总体效率，这些
参考文献：最终数据均是在相同数据基础上得到的，具有可对比性，
[1] 王国庆，师国臣，马志权，等.大庆油田螺杆泵机采井系统 最终本文的改造方案使游梁式抽油机的总效率比原始游
J].石油矿场机械,2011(07): 25-28.梁式抽油机的效率提高了近十分之一。理论研究结果表明 效率现状及对策「
本文所提出的游梁式抽油机改造方法在理论上可行且具
备可操作性，能够为国内各采油厂生产效率的提高、能耗 的降低提供一个可行方案。
4结束语根据统计在当前真个世界有数百万各类抽油机井系 统，这样带来的后果是能源消耗达到一个巨量数字，在这 样的情况下因而在不管是国内还是国外对有杆抽油系统
[2] [3] [4] [5]
王雪坤.提高机采井系统效率措施的探讨[].中国石油和化 张中慧，郑强，刘晓玲.节能组合抽油系统的研制[].科技创 焦小妮.抽油机井提高泵效技术研究[].石油化工应用， 彭勇刚.机械采油系统节能措施及效果分析[].化学工程与
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