第三章新型抽油机

（二） 游梁偏 置复合平衡
对游梁下偏一个角度ε，叫做游梁
平衡重偏置角，在运行中，游梁偏
置平衡重心的运行轨迹是一段圆弧，
当平衡重偏置角ε合适时，悬点载
荷最大时，平衡重心处于游梁回转
中心的水平线上时，其重力矩最大；
当悬点在上死点时，重心靠近游梁
回转中心的垂直线，其平衡重力矩
最小。利用这一变矩原理与曲柄平
摆杆机同常规机相比，在类似工况下节电30％以上， 其匹配的减速器扭矩和电机功率均可减少1／2，新开 发的油田可大大减少电网投资费用。
摆杆机适合大负荷、长冲程，但不适合高冲次。一方面 是由结构决定，滚轮在轨道上往复运动，容易磨损；另 一方面冲次太高，摆杆上下摆动过大的惯性在曲柄的旋 转时，产生齿轮受力齿面被交替冲击。通过厂内试车， 确定摆杆机在最大负荷、最大冲程条件下，最高冲次为 7min-1。
时，滚轮在轨道上往复运动。促使摆
杆上下摆动，带动连杆运动，实现驴
头上下冲程。摆杆上部开有3组销轴 孔，改变连杆下部夹板与销轴孔的联
图22 图
摆杆式抽油机结构示意
接位置，实现3种冲程。抽油机前支 l一驴头；2一游梁；3一连杆
架上增加l根方形支架轴，两端有可 ；4一摆杆平衡重；5一曲柄
伸缩的轴承盒，它是摆杆摆动的铰接 点，如图22所示
新型抽油机
主讲 李树臻
第一节 节能改造的游梁式抽油机
（一）异相曲柄平衡式抽油机
图14
采用非对称循环机构，使游梁在上下死点 时，连杆两个位置之间存在约120的相位 夹 角 。 曲 柄 上 冲 程 的 转 角 增 加 120 ， 为 1920 ； 曲 柄 下 冲 程 的 转 角 减 少 120 ， 为 1680。这种机构具有“急回特性”：
1．结构特点
在常规机的曲柄与连杆之间增加一对
槽形摆杆称为摆杆式游梁抽油机(以
下简称摆杆机)，是一种新型节能抽
油机，其特点是将曲柄摇杆机构，与
常规机的四连杆机构巧妙地结合在一
起。在曲柄外侧增加2个摆杆，摆杆
中部有空心槽，内嵌有上、下轨道。
曲柄销内侧同常规机一样与曲柄联接，
外侧改为安装1个滚轮。当曲柄旋转
平衡重；6一滚轮；7--曲柄； 8一摆杆
2．性能特点
从机构上看是滑块机构与四连杆机构的组合。 整机采用复合平衡方式，由摆杆平衡重和曲柄 平衡重组成。它既改变了抽油机的运动和动力 特性，又改变了平衡方式，其特点如下：
(1)具有较大的极位角。采用了槽形摆杆的急回 机构，有较大的极位角，12型摆杆机极位角达 到28.30，具有“慢提快放”的节能效果。
衡复合作用，可有效削减悬点载荷
峰值扭矩，改善曲柄平衡游梁抽油
机的曲柄轴净扭矩曲线的形状和大
小，使其波动平缓，且能消除负扭
矩，从而减小抽油机的周期载荷系 数，提高电动机的工作效率。
图18 图
游梁偏置复合平衡简
随着ε大小的变化，游梁偏置复 合平衡扭矩M平随曲柄转角θ变 化的趋势不同。为了与各种不 同杆件长度组合的四连杆游梁 机的结构相适应，只需改变ε的 大小，ε可以根据不同规格型号 的游梁机通过复合平衡优化计 算来确定。把游梁机改造成游 梁偏置复合平衡游梁抽油机实 现节能，具有结构简单，制造 容易，仅增加一个无运动件的 刚性平衡装置，本身无需维护 保养，调平衡方便，完全继承 了游梁机的全部优点。与曲柄 平衡游梁机相比，节电率在15 ％以上。
首先开发成功，目前 已形成6-10型、冲程 2.5~6m全系列机型。 有3000余台在华北、
大港、胜利、大庆等 14个油区工作，国内
有华北一机厂、胜利
总机厂等六个厂家生 产。是1993年以来应 用最多的新型抽油机。
图19曲游梁抽油机
优点：曲柄、连 杆等构件受力减 小，可靠性相对 提高，程冲相对 加大。上冲程终 了时,游梁平衡 块处于比较低的 位置，并且单块 重量轻,便于平 衡调整。曲柄平 衡块的重量减轻, 便于现场调整。 保留了常规机的 优点,是一种比 较理想的节能型 抽油机。
（三）游梁机加装摆杆
是吉林大安 石油机械厂 在1998年研 制成功的新 型游梁式抽 油机.目前,在 东北各油田 已有200多台 的用量,受到 油田的欢迎 和制造厂的 重视.
摆杆机平衡的重点在摆杆尾配重上，因为它产生的平衡 力矩，直接通过连杆传至游梁。不经过滚轮，可减少磨 损，延长寿命。当平衡接近最佳时，减速器扭矩很小。 选配电机的功率大小取决于抽油机所需的扭矩和冲次， 摆杆机与相应机型的扭矩计算对比值如表2所示
(四)双驴头抽油机(又称异形机)
由华北石油管理局第 一石油机械厂1993年
(2)合理的传动角。摆杆机的下传动角(连杆与 摆杆的夹角)，不像常规游梁机变化那样大， 12型摆杆机为600～93.440，减少了摆杆的受 力，降低了减速器的输出轴扭矩。
(3)变化力臂具有变矩节能效果。随着曲 柄的转动，滚轮在摆杆中间的轨道上滚 动，使得曲柄对摆杆的作用力的力臂随 时变化，在上冲程悬点载荷较大时，力 臂较长；在下冲程悬点载荷较小时，力 臂较短。
一是上冲程的曲柄转角大于下冲程的曲柄 转角，上冲程时间长，速度慢，加速度就 小，从而使上冲程中载荷扭矩曲线的上峰 值减小；同时也相应地缩短了下冲程的运 行时间，增大下冲程后半段的加速度变化 幅度，从而使扭矩曲线的上峰值增大；
二是改变了载荷扭矩曲线的形状，使其波 形尽量向正弦波靠近。
不改变常规机的结构，在游梁尾部 增加固定偏置平衡装置，其重心相
(4)较多的能量积蓄。在下冲程时，摆杆 上的连杆铰点比滚轮到支承轴中心的力 臂长，提起的平衡重积蓄能量多，在上 冲程时这部分能量释放出来，电动机消 耗的功相对就少。
(5)独特的平衡机理
摆杆机的复合平衡与众不同。第一层平衡是常 规机等都有的曲柄平衡，主要是摆杆和滚轮的 设计，使曲柄的平衡力矩对连杆而言，在每一 个上下冲程循环过程中，虽然平衡锤质量不变， 但在摆杆上的平衡半径是变数，其半径大小之 差最大值等于2倍曲柄半径。这样上冲程做正 功的平衡力矩就大于下冲程做负功的平衡力矩， 这是节能原因之一。第二层平衡是在摆杆尾部 设计有配重，它所产生的平衡效果相当于游梁 平衡，但又优于后者。因为摆杆的摆角远小于 游梁摆角，近似l／2，摆动惯性影响减少，这 是节能原因之二。