典型示功图分析
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典型示功图分析(全)
AB—增载线（游动凡尔关闭，仅光杆上行，抽油杆伸长，油管收缩））
BC—活塞上行程线，也是最大载荷线（吸入线，固定凡尔打开）
CD—卸载线（固定凡尔关闭，仅光杆下行，抽油杆收缩，油管伸长）
DA—活塞下行程线，也是最小载荷线（排出线，游动凡尔打开）
ABC —驴头上行程线
CDA —驴头下行程线
0A—下冲程时光杆承受的最小静载荷
17
P 理论示功图
S活 S光
S λ
精选ppt
18
P 理论示功图
S活 S光
S λ
精选ppt
19
P 理论示功图
S活 S光
S λ
精选ppt
20
P 理论示功图
S活 S光
S λ
当弹性变形完毕，活塞开始下行，液体就通过游动凡 尔向活塞以上转移，此过程中，光杆所受的负荷不变，于 是画出直线DA，画成一个封闭的曲线，即为示功图。
在上移，但活塞相对于泵筒来说，实际未动，这样就画出示
功图中的AB斜直线，它表示光杆负载增加的过程，称为增载
线。
精选ppt
3
P 理论示功图
S活 S光
S λ
精选ppt
4
P
理论示功图 S
S活 S光
精选ppt
5
P 理论示功图
S活 S光
S λ
精选ppt
6
P 理论示功图
S活 S光
S λ
精选ppt
7
P 理论示功图
C
D S
28
1、气体影响示功图
P
而当进泵气量很大
而沉没压力很低时，泵
B
B’
C
内气体处于反复压缩和
膨胀状态，吸入和排出
典型示功图应用与分析
在活塞下行时，泵内气体受到压缩，泵内气体的体积逐渐 缩小，而泵筒内的压力逐渐增大，直到大于活塞上部的液柱压 力时，游动凡尔才能打开；严重时出现“气锁” 现象。
(4)气体影响下的示功图：
油井气油比越高，圆弧的曲率半径越大，表明 油套管环空内有泡沫段存在，沉没压力偏小，充满 不好。
对受气体影响较大的井或易发生气锁的井应尽 可能加深泵挂，增大泵的沉没度，采用大泵径长冲 程生产，特别是防冲距要调到最小，尽量减小余隙 体积；下气锚和防气泵，合理控制套管气，使之保 持在较低值。
(1)泵工作正常时的示功图：
所谓泵的工作正常，指的是泵工 作参数选用合理，泵的工作能力与油 层供油能力基本相适应，其图形接近 理论示功图，其泵 效一般在60%以上。
(2)惯性载荷影响的示功图：
惯性载荷使图形扭转了一个角度，呈不规则的平行四边形。 变化原因：
当泵深深、冲次快时，产生惯性载荷。 在上冲程时：因惯性力向下，悬点 载荷增加，下死点由A增至A′，直到B′ 点才增载完毕。 在下冲程时：因惯性力向上，悬点 载荷减少，上死点由C降至C′，直到D′ 点才卸载完毕，使整个图形较理论图形沿顺时针方向偏转一个角度。
下冲程的后半冲程，因活塞移动速度减少(慢)，当小 于漏失速度时，泵筒内的压力降低，使游动凡尔提前关闭 (A′点)，悬点载荷上升(提前加载)，到达下死点时，悬点 载荷已增载加到A"。
固定凡尔漏失图形特点：
1、卸载线的倾角比泵正常工作 时小，即：∠ BCD′小于∠ BCD 2、左下角和右下角圆滑，漏失 量越大，其圆滑程度越厉害。 3、增载线比卸载线陡
当油井自喷能力 很强时，活塞受油流 上喷的冲力很大，大 大减轻驴头的负荷， 所测得的示功图接近最小理论负荷线。
9、抽油杆断脱影响的示功图：
(4)气体影响下的示功图：
油井气油比越高，圆弧的曲率半径越大，表明 油套管环空内有泡沫段存在，沉没压力偏小，充满 不好。
对受气体影响较大的井或易发生气锁的井应尽 可能加深泵挂，增大泵的沉没度，采用大泵径长冲 程生产，特别是防冲距要调到最小，尽量减小余隙 体积；下气锚和防气泵，合理控制套管气，使之保 持在较低值。
(1)泵工作正常时的示功图：
所谓泵的工作正常，指的是泵工 作参数选用合理，泵的工作能力与油 层供油能力基本相适应，其图形接近 理论示功图，其泵 效一般在60%以上。
(2)惯性载荷影响的示功图：
惯性载荷使图形扭转了一个角度，呈不规则的平行四边形。 变化原因：
当泵深深、冲次快时，产生惯性载荷。 在上冲程时：因惯性力向下，悬点 载荷增加，下死点由A增至A′，直到B′ 点才增载完毕。 在下冲程时：因惯性力向上，悬点 载荷减少，上死点由C降至C′，直到D′ 点才卸载完毕，使整个图形较理论图形沿顺时针方向偏转一个角度。
下冲程的后半冲程，因活塞移动速度减少(慢)，当小 于漏失速度时，泵筒内的压力降低，使游动凡尔提前关闭 (A′点)，悬点载荷上升(提前加载)，到达下死点时，悬点 载荷已增载加到A"。
固定凡尔漏失图形特点：
1、卸载线的倾角比泵正常工作 时小，即：∠ BCD′小于∠ BCD 2、左下角和右下角圆滑，漏失 量越大，其圆滑程度越厉害。 3、增载线比卸载线陡
当油井自喷能力 很强时，活塞受油流 上喷的冲力很大，大 大减轻驴头的负荷， 所测得的示功图接近最小理论负荷线。
9、抽油杆断脱影响的示功图：
典型示功图分析
B
不严密处（阀及柱塞与衬套
的间隙）漏到柱塞下部的工
作筒内，漏失速度随柱塞下
面压力的减小而增大。由于
漏失到柱塞下面的液体有向
上的“顶托”作用，悬点载
荷不能及时上升到最大值， 使加载缓慢。
A
o
C
D S
4、漏失影响的示功图
（1）排出部分漏失
P
随着悬点运动的加快，
B
“顶托”作用相对减小，直
到柱塞上行速度大于漏失速
P
特点：卸载线平行左移，液
B
面越低，左移距离越大。
下冲程由于泵筒中液体充不
满，悬点载荷不能立即减小，
只有当柱塞遇到液面时，才迅
速卸载，卸载线与增载线平行，
卸载点较理论示功图卸载点左
移（如图中D '点）
A
o
C
1
D'
D
S
3、充不满影响的示功图
有时，当柱塞碰到液面时，
产生振动，最小载荷线会出 P
现波浪线。
在此情况下的泵效计算公式为： A″
D' A'
S光
A A'
o
S光
C
D'
D
S
4、漏失影响的示功图
（2）吸入部分漏失
当吸入阀严重漏失时， 排出阀一直不能打开， 悬点不能卸载。示功图 位于最大理论载荷线附 近。由于摩擦力的存在， 示功图成条带状（如右 图所示）。
B’ B
上冲程，吸入部分漏失不影响
泵的工作，示功图形状与理论示
功图形状相近。
A″
特点：增载提前，卸载缓慢。
右上角变尖，左下角变圆，为 A
A'
一向下的拱形。
典型示功图的分析应用
示功图定义与重要性
定义
示功图是指内燃机气缸压力随曲轴转角变化的图形表示，通过测量内燃机在工作过程中的气缸压力和对应曲轴转 角，可以获得示功图。
重要性
示功图是内燃机工作状态和性能的重要表征，通过分析示功图，可以了解内燃机的燃烧过程、气缸内气体压力变 化、机械效率以及可能存在的故障和问题。因此，示功图分析对于内燃机的优化设计、性能提升和故障诊断具有 重要意义。
典型示功图的特征
连续性
典型示功图在描述发动机 性能时，应保持连续性， 避免出现断点或跳跃。
准确性
典型示功图应准确地反映 发动机的实际性能，避免 误差过大。
可视化
典型示功图应易于理解， 方便用户查看和比较不同 发动机的性能。
03 典型示功图的分析方法
CHAPTER
示功图分析的基本步骤
数据处理
对收集到的数据进行预处理， 如滤波、去噪等，以提取出有 用的信息。
VS
详细描述
某设备在长期运行过程中，由于各种因素 的影响，工作状态逐渐下降。为了解决这 一问题，采用示功图分析技术，对设备的 工作状态进行实时监测和评估。通过对示 功图的深入分析，发现设备运行中的异常 情况，及时调整维护策略，优化运行方式 ，最终提高了设备的使用寿命和稳定性。
案例三：某系统的示功图故障诊断
典型示功图的分析应用
目录
CONTENTS
• 引言 • 典型示功图介绍 • 典型示功图的分析方法 • 典型示功图的应用场景 • 案例分析 • 总结与展望
01 引言
CHAPTER
目的和背景
目的
通过对典型示功图的分析，了解内燃机的工作状态和性能，为优化内燃机设计 和提高其效率提供依据。
背景
内燃机在现代工业和交通领域中广泛应用，其性能和效率对整个系统的运行具 有重要影响。示功图作为内燃机工作状态的重要表征，对其进行准确分析是提 高内燃机性能的关键。
典型示功图分析及措施
典型示功图分析及措施
1、
措施：
（1）在作业时下防砂卡泵，挤固砂剂
（2）平稳放套压，防止油层激动出砂
（3）作业冲砂
（4）尽量避免停井，停井时停在上死点
措施：
（1）大排量热洗
（2）碰泵
（3）检泵
措施：
（1）碰泵
（2）大排量热洗
（3）检泵
双凡尔失效：
措施：
（1）碰泵
（2）大排量热洗
（3）检泵
5
措施：
（1）采用井筒加热装置，如电热杆、热电缆
8、上挂：
措施：调小防冲距
9、活塞部分脱出工作筒：
（2） 调小冲次
（3） 加强对应注水井的注水量 （4） 间歇开井
11、抽油杆断脱：
措施：
（1） 检泵查换杆 （2） 对扣
（3） 加强清防蜡工作 12、连抽带喷：
措施：
（1） 下大泵或上提泵挂 （2） 间抽诱喷
（3） 采取合理参数，保持正常生产
（3）装气锚
（4）停抽时停在下死点
（5）尽量调小防冲距，缩小余隙容积
14、出水：
措施：
（1
（2
15、气锁：
原因是在上下冲程中，只对气体进行压缩，固定凡尔和游动凡尔都打不开措施与气体影响相同
（2）定期热洗
（3）下防蜡装置
（4）装井口掺水流程
（5）使用玻璃油管或涂料油管防蜡17
（1）。
典型示功图分析(全)
典型示功图分析
理论示功图
理论示功图就是认为光杆只承受抽油杆柱与活塞截面积以上液柱的静 载荷时，理论上所得到的示功图。 深井泵质量合格，工作正常。 不考虑活塞在上、下冲程中，抽油杆柱所受到的摩擦力、惯性力、 震动载荷与冲击载荷等的影响，假设力在抽油杆柱中的传递是瞬 间的，凡尔的起落也是瞬间的。 抽油设备在工作中，不受砂、蜡、水、气等因素的影响，认为进 入泵内的液体不可压缩。 油井没有连抽带喷现象。 油井供液能力充足，泵能够完全充满 。
A—驴头下死点位置 B—固定阀打开，游动阀关闭，活塞开始上行程 C—驴头上死点，活塞运行到最高点 D—固定阀关闭，游动阀打开，活塞开始下行程 S—光杆冲程 ， m S活—活塞冲程， m P—光杆负荷， KN P’杆—抽油杆在液体中质量， KN P’液—柱塞以上液柱质量， KN P静—光杆承受最大静负荷， KN λ—冲程损失，m λ= λ1+ λ2 λ1—抽油杆伸缩长度，m λ2—油管伸缩长度，m AB—增载线（游动凡尔关闭，仅光杆上行，抽油杆伸长，油管收缩）） BC—活塞上行程线，也是最大载荷线（吸入线，固定凡尔打开） CD—卸载线（固定凡尔关闭，仅光杆下行，抽油杆收缩，油管伸长） DA—活塞下行程线，也是最小载荷线（排出线，游动凡尔打开） ABC —驴头上行程线 CDA —驴头下行程线 0A—下冲程时光杆承受的最小静载荷 0B1—上冲程时光杆承受的最大静载荷
B
C
D'
D
S
2、充不满影响的示功图
P
有时，当柱塞碰到液面 时，由于振动，最小载荷线 会出现波浪线。充不满程度 越严重，则卸载线越往左移。
B
C3Βιβλιοθήκη 21AD´
D
S
2、充不满影响的示功图
图形右下缺一块， 增载正常卸载慢。
理论示功图
理论示功图就是认为光杆只承受抽油杆柱与活塞截面积以上液柱的静 载荷时，理论上所得到的示功图。 深井泵质量合格，工作正常。 不考虑活塞在上、下冲程中，抽油杆柱所受到的摩擦力、惯性力、 震动载荷与冲击载荷等的影响，假设力在抽油杆柱中的传递是瞬 间的，凡尔的起落也是瞬间的。 抽油设备在工作中，不受砂、蜡、水、气等因素的影响，认为进 入泵内的液体不可压缩。 油井没有连抽带喷现象。 油井供液能力充足，泵能够完全充满 。
A—驴头下死点位置 B—固定阀打开，游动阀关闭，活塞开始上行程 C—驴头上死点，活塞运行到最高点 D—固定阀关闭，游动阀打开，活塞开始下行程 S—光杆冲程 ， m S活—活塞冲程， m P—光杆负荷， KN P’杆—抽油杆在液体中质量， KN P’液—柱塞以上液柱质量， KN P静—光杆承受最大静负荷， KN λ—冲程损失，m λ= λ1+ λ2 λ1—抽油杆伸缩长度，m λ2—油管伸缩长度，m AB—增载线（游动凡尔关闭，仅光杆上行，抽油杆伸长，油管收缩）） BC—活塞上行程线，也是最大载荷线（吸入线，固定凡尔打开） CD—卸载线（固定凡尔关闭，仅光杆下行，抽油杆收缩，油管伸长） DA—活塞下行程线，也是最小载荷线（排出线，游动凡尔打开） ABC —驴头上行程线 CDA —驴头下行程线 0A—下冲程时光杆承受的最小静载荷 0B1—上冲程时光杆承受的最大静载荷
B
C
D'
D
S
2、充不满影响的示功图
P
有时，当柱塞碰到液面 时，由于振动，最小载荷线 会出现波浪线。充不满程度 越严重，则卸载线越往左移。
B
C3Βιβλιοθήκη 21AD´
D
S
2、充不满影响的示功图
图形右下缺一块， 增载正常卸载慢。
典型示功图分析及解决措施详解
材料在受到外力作用时产生变形或者尺寸的变化，而且能够恢复的变形叫做弹性变形。
弹性变形的重要特征是其可逆性,即受力作用后产生变形,卸除载荷后,变形消失。
特点：平行四边形特点：右下角圆弧形缺失。
在上下行程过程中，进入泵中的气体越多，对深井泵的影响越大，严重时，游动阀关不上，固定阀打不开，形成气锁。
当抽油井气体影响或已经气锁时，我们应采取以下措施：1、放掉套管气；2、在套压闸门处安装“定压放气阀”。
“定压放气阀”可根据设定压力自动释放井底气体，维持平稳的生产压差防止气体进入泵内影响泵的正常生产。
特点：刀把形，充满程度越差，刀把越长。
当抽油井“供液不足”时，我们应采取以下措施：1、加强注水,补充地层能量，从而提高油井地层供液能力；2、合理下调冲次；3、根据地层供液，在作业时换小泵、加深泵挂深度。
4、高压泵车洗井，解决近井地带堵塞。
气体影响供液不足特点：左边尖，右边圆滑。
井名：风24-13日期：2009-7-5冲程：5.0m最大载荷：82.32KN 冲次：2.76/min 最小载荷：43.27KN当抽油井“排出部分漏失”时，我们应采取以下措施：1、由于砂、蜡影响造成排出部分漏失的，可以采取碰泵或洗井进行解决。
2、以上措施无效时就应进行小修作业换泵来解决了。
特点：左边圆滑，右边尖。
当抽油井“吸入部分漏失”时，我们应采取以下措施：1、由于砂、蜡影响造成吸入部分漏失的，可以采取碰泵或洗井进行解决。
2、以上措施无效时就应进行小修作业换泵来解决了。
特点：两头尖排出部分漏失吸入部分漏失冲程：4.61m 最大载荷：82.83KN冲次：3.70l/min最小载荷：40.11KN 井名：风31-18日期：2008-1-20双阀漏失井名：风31-18日期：2008-4-15冲程：4.61m 最大载荷：55.62KN 冲次：3.70l/min 最小载荷：32.15KN特点：实际最大载荷低于理论最大载荷线。
当抽油井“油管漏失”时，我们应采取以下措施：1、漏失不严重时可适当调快冲次（如果因杆管偏磨造成的油管漏失则不可以调快冲次）；2、漏失严重的需要小修作业修复。
典型示功图分析
2020/3/26
3、漏失影响的示功图
2、固定阀漏失
P
下冲程开始后，由于固定
阀漏失，泵内压力不能及时提
B
高而延缓了卸载过程，使游动
阀不能及时打开。只有当柱塞
速度大于漏失速度后，泵内压Βιβλιοθήκη 力提高到大于液柱压力，将游
动阀打开而卸去液柱载荷（如
图中D ‘点） 。悬点以最小载
荷继续下行，直到柱塞下行速 A
度小于漏失速度的瞬间 。
2020/3/26
典 型 示 功 图
2020/3/26
1、气体影响示功图 2、供液不足影响示功图 3、漏失影响示功图 4、抽油杆断脱影响示功图 5、出砂影响示功图 6、结蜡影响示功图 7、带喷井影响示功图
8、活塞脱出工作筒示功图 9、活塞下行碰泵影响示功图 10、油稠影响示功图 11、玻璃钢杆示功图
S活 S光
S λ
2020/3/26
P 理论示功图
S活 S光
S λ
2020/3/26
当弹性变形完毕光杆带动活塞开始上行，固定凡尔打开， 液体进入泵筒并充满活塞所让出的泵筒空间，此时，光杆 出所承受的负载仍和B点时一样没变化，所以画出一条直线 BC。
P 理论示功图
2020/3/26
S活 S光
S λ
当活塞到达上死点，在转入下行程的瞬间，固定凡尔 关闭，游动凡尔打开，活塞上下连通。活塞上原所承受的 液柱重量又加在油管上。抽油杆卸掉了这一载荷，油管上 加上了这一载荷，于是二者又发生弹性变形，此时油管伸 长，抽油杆柱缩短，光杆下行，活塞相对于泵筒没有移动， 于是画出了CD斜线。它表示光杆上负荷减少的过程。称 为减载线。
当漏失量很大时，由
B
B’
于漏失液对柱塞的“顶托”
3、漏失影响的示功图
2、固定阀漏失
P
下冲程开始后，由于固定
阀漏失，泵内压力不能及时提
B
高而延缓了卸载过程，使游动
阀不能及时打开。只有当柱塞
速度大于漏失速度后，泵内压Βιβλιοθήκη 力提高到大于液柱压力，将游
动阀打开而卸去液柱载荷（如
图中D ‘点） 。悬点以最小载
荷继续下行，直到柱塞下行速 A
度小于漏失速度的瞬间 。
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典 型 示 功 图
2020/3/26
1、气体影响示功图 2、供液不足影响示功图 3、漏失影响示功图 4、抽油杆断脱影响示功图 5、出砂影响示功图 6、结蜡影响示功图 7、带喷井影响示功图
8、活塞脱出工作筒示功图 9、活塞下行碰泵影响示功图 10、油稠影响示功图 11、玻璃钢杆示功图
S活 S光
S λ
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P 理论示功图
S活 S光
S λ
2020/3/26
当弹性变形完毕光杆带动活塞开始上行，固定凡尔打开， 液体进入泵筒并充满活塞所让出的泵筒空间，此时，光杆 出所承受的负载仍和B点时一样没变化，所以画出一条直线 BC。
P 理论示功图
2020/3/26
S活 S光
S λ
当活塞到达上死点，在转入下行程的瞬间，固定凡尔 关闭，游动凡尔打开，活塞上下连通。活塞上原所承受的 液柱重量又加在油管上。抽油杆卸掉了这一载荷，油管上 加上了这一载荷，于是二者又发生弹性变形，此时油管伸 长，抽油杆柱缩短，光杆下行，活塞相对于泵筒没有移动， 于是画出了CD斜线。它表示光杆上负荷减少的过程。称 为减载线。
当漏失量很大时，由
B
B’
于漏失液对柱塞的“顶托”
《典型示功图分析》课件
理论解析
对示功图进行理论解析， 推导相关参数和性能指标 ，为实际应用提供理论依 据。
实际分析方法
数据采集
通过传感器和测量设备采 集发动机的示功图数据， 确保数据的准确性和可靠 性。
数据分析
对采集的示功图数据进行 处理和分析，提取相关参 数和性能指标，评估发动 机的性能。
结果验证
将实际分析结果与理论分 析结果进行对比和验证， 确保分析的准确性和可靠 性。
拓展示功图分析的应用范 围，将其应用于更多领域 的发动机性能诊断中。
ABCD
开发更加智能、自动化的 示功图分析系统，减少人 工干预，提高工作效率。
加强示功图分析与其他诊 断技术的结合，形成更加 全面、系统的发动机性能 诊断方案。
THANKS
感谢观看
案例三：泵示功图分析
总结词
泵示功图分析是评估泵性能的重要手段，通过分析示功图可以获取泵的流量、扬程和效率等参数，进 而评估泵的运行状态和性能。
详细描述
泵示功图分析主要通过测量泵的出口压力、流量和曲轴转角等参数，绘制出示功图，进而分析泵的扬 程、功率和效率等参数。通过对这些参数的分析，可以评估泵的流量、扬程、功率和效率等方面。
示功图定义
示功图定义
示功图是一种表示内燃机气缸压力与曲轴转角关系的图形， 通常以曲轴转角为横坐标，气缸压力为纵坐标。通过示功图 可以了解内燃机的工作过程、燃烧状况、气体压力变化和能 量转换等情况。
示功图的获取方法
示功图可以通过各种传感器和测量设备获得，如压力传感器 、曲轴角位移传感器等。这些传感器将气缸内的压力和曲轴 的转角信号传输给数据采集系统，经过处理后得到示功图。
典型示功图分析
xx年xx月xx日
• 引言 • 典型示功图介绍 • 典型示功图分析方法 • 典型示功图应用案例 • 结论与展望
典型示功图分析
3、典型示功图与实测示功图分析和解释
（1）深井泵工作正常时的示功图 在深井泵工作正常，同时受其它因素影响不大时测出的示功 图，如图所示。
这类图形的共同特点是和理论示功图的差异不大,均为一近 似的平均四边形.由于抽油设备的轻微振动引起了一些微小的波 纹外,其它因素的影响均在图上显示不明显。
砂、蜡、水、气对示功图的影响
上冲程悬点承受载荷： Wr ＋
即悬点最大静载W荷1 ：W最大＝ Wr ＋ W1
2、理论示功图最大最小载荷的计算
下冲程悬点承受载荷：
在下冲程中，游动阀打开后，油管内液体的浮力 作用在抽油杆柱上。所以，下冲程中作用在悬点上 的抽油杆柱的重力减去液体的浮力，即它在液体中 的重力作用在悬点上的载荷。
Wr′＝πd2/4×H×（γ杆 －γ液） 单位:N
•3、答题步骤：
•（1）画上、下载荷线 25分
• 根据油井生产数据绘制理论示功图 上、下载荷线（15分）；利用公式计算 （10分）。
•3、答题步骤： •（2）对比分析 55分 •与理论示功图比较差异（15分）； •判断分析泵的工作状况（40分） •正常、供液不足、气影响； •断脱、泵脱出、抽喷、碰泵 •稠油、结蜡、出砂
（2）油井出砂对示功图的影响 油井出砂，对于抽油井来说，轻则增加
抽汲助力、磨损抽油设备，重则卡死固定凡 尔、卡死活塞，造成油井停产。活塞被卡死 的情况，将在以后介绍。
这里着重讨论以下四种情况。
实测示功图 活塞砂阻
a、活塞砂阻 细小的砂粒，随着液体进入
泵内，造成活塞在工作筒内遇 阻,使活塞在整个行程中或在 某个局部地区，增加了一个附 加阻力。
＝ π（D2－d2）/4×H×γ液－ πd2/4×H×γ液
＝ πD2/4×H×γ液 令W1′＝πD2/4×H×γ液，简称转移载荷。 由以上推导可知： Wr ＋ W1 ＝ Wr′＋ W1′
典型示功图详解大全
B h
L h C ql'
式中 ：
q
' l
－活塞全部面积上每米液柱重量
kN/m
A
L －漏失点距井口深度 m
h －漏失点距井口在图上的高度 mm
C －力比 kN/mm
C
D S
4、抽油杆断脱影响的示功图
抽油杆断脱后的悬点载荷实际 上是断脱点以上的抽油杆柱在液 体中的重量，悬点载荷不变，只 是由于摩擦，使上下载荷线不重 合，成条带状。
称为示功图。 表示悬点载荷与位移关系的示功图称为地面示功图
或光杆示功图。 理论示功图定义：
只考虑静载荷作用下的示功图称为理论示功图。 典型示功图定义：
指某一因素的影响十分明显，其形状代表了该 因素影响下的基本特征的示功图。
典
型 示
目
功录
图
1、气体影响示功图 2、充不满影响示功图 3、漏失影响示功图 4、抽油杆断脱影响示功图 5、出砂影响示功图 6、结蜡影响示功图 7、带喷井影响示功图 8、活塞脱出工作筒示功图 9、活塞下行碰泵影响示功图 10、油稠影响示功图
3、漏失影响的示功图
（3）油管漏失的示功图 P
油管漏失不是泵本身的问
B
题，所以示功图形状与理论
示功图形状相近，只是由于
进入油管的液体会从漏失处
漏入油管、套管的环形空间，
使作用于悬点上的液柱载荷
减小，不能达到最大理论载 A
荷值，(如右图所示）。
C
D S
3、漏失影响的示功图
（3）油管漏失的示功图
P
通过示功图根据下式可计 算出漏失位置：
相近。
下冲程由于泵筒中液体充
不满，悬点载荷不能立即减
小，只有当柱塞遇到液面时，
典型工况示功图分析
6、油井结蜡影响的示功图
由于油井结蜡，使活塞在整 个行程中或某个区域增加一个 附加阻力，上冲程，附加阻力
使悬点载荷增加；下冲程，附
加阻力使悬点载荷减小，并且 会出现振动载荷，反映在示功
图上，上下载荷线上出现波浪
型弯曲。（如右图所示）：
7、带喷井的示功图
对于具有一定自喷能力的抽油井，抽汲实际上只起诱喷和助喷的 作用。在抽汲过程中，游动阀和固定阀处于同时打开的状态，液柱载 荷基本加不到悬点。示功图的位臵和载荷变化的大小取决于喷势的强 弱及抽汲液体的粘度。
C"' A D D’
S
3、漏失影响的示功图
（2）吸入部分漏失
下冲程开始后，由于吸入阀漏 失，泵内压力不能及时提高而延 缓了卸载过程，使排出阀不能及 时打开。只有当柱塞速度大于漏 失速度后，泵内压力提高到大于 液柱压力，将排出阀打开而卸去 液柱载荷（如图中D '点） 。 悬点以最小载荷继续下行， 直到柱塞下行速度小于漏失速 A 度的瞬间 。（如图中A '点）
P B C
D'
D
S
2、充不满影响的示功图
P
有时，当柱塞碰到液面时， 由于振动，最小载荷线会出 现波浪线。 充不满程度越严重，则卸 载线越往左移。（如图中2、 3线所示）
B
C
3
2
1
A
D´
D
S
3、漏失影响的示功图
（1）排出部分漏失
上冲程时，泵内压力降 低，柱塞两端产生压差，使 柱塞上面的液体经过排出部 分的不严密处（阀及柱塞与 衬套的间隙）漏到柱塞下部 的工作筒内，漏失速度随柱 塞下面压力的减小而增大。 由于漏失到柱塞下面的液体 有向上的“顶托”作用，悬 点载荷不能及时上升到最大 值，使加载缓慢。
工况分析典型示功图分析课件
气缸内气体压力与曲轴转矩平衡，无 异常波动。
异常示功图分析
异常示功图特征
形状不饱满或异常饱满，存在凹陷或凸起，面积异常。
异常示功图形成原理
气缸内气体压力异常波动，曲轴转矩不平衡。
异常示功图的应用
判断发动机是否存在故障，分析故障原因，指导维修。
故障示功图分析
1 2
故障示功图特征
示功图明显异常，存在明显的凹陷或凸起，面积 异常。
示功图分析的步骤与方法
01
02
03
04
确定工况
根据设备的工作条件和要求， 确定需要分析的工况，如启动
、稳定运行、变载等。
数据采集
使用传感器和测量设备采集相 关参数，如压力、温度、流量
等。
绘制示功图
将采集的数据进行处理，绘制 出设备的示功图。
分析示功图
根据示功图的形状、特征和变 化趋势，分析设备的运行状态
故障示功图形成原理
发动机内部出现严重故障，如气缸破裂、活塞环 断裂等。
3
故障示功图的应用
判断发动机故障类型和程度，指导维修和更换部 件。
04 工况分析与示功图的关系
工况对示功图的影响
工况定义与分类
工况是指机械设备在工作过程中的状态和条件，包括载荷、速度、温度、压力 等参数。根据不同的工况，设备的性能和示功图会有所不同。
展望
随着人工智能和大数据技术的快速发展，示功图分析有望实现更加智能化和自动化的处理。未来，通 过进一步的研究和实践，示功图分析将在工况分析领域发挥更加重要的作用，为工业生产和设备管理 提供更加精准和高效的解决方案。
工况变化对示功图的影响
随着工况的变化，设备的运行状态和示功图也会发生变化。例如，在重载和轻 载条件下，设备的示功图会有明显的差异。Βιβλιοθήκη 功图对工况的反馈示功图解读
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式中
L －断脱点距井口距离,m
q－每' 米抽油杆在液体中重量,KN/m r
h
h －示功图中线到横坐标的距离,mm
C －力比,KN/mm
6、油层出砂影响的示功图
油层出砂主要是因为地层胶接疏 松或生产压差过大，在生产过程中 使砂粒移动而成的。细小砂粒随着 油流进入泵内，使柱塞在整个行程 中或在某个区域，增加一个附加阻 力。上冲程附加阻力使悬点载荷增 加，下冲程附加阻力使悬点载荷减 小。由于砂粒在各处分布的大小不 同，影响的大小也不同，致使悬点 载荷会在短时间内发生多次急剧变 化。
内压力不能迅速提高，卸载变
慢，使排出阀滞后打开（ 图中
B
D '点）。
泵的余隙越大，进入泵内 的气量越多，则DD '线越长。
D' A线为下冲程柱塞有 效冲程。
特点：增载、卸载缓慢
A
o
B’ D'
C
D S
2、气体影响示功图
而当进泵气量很大而沉没压
力很低时，泵内气体处于反复 P
压缩和膨胀状态，吸入和排出
阀处于关闭状态，出现“气锁”
在此情况下的泵效:
B'C' S
A
漏失量越大， B′C D’ S
4、漏失影响的示功图
（1）排出部分漏失
当漏失量很大时，由于 P
漏失液对柱塞的“顶托”作
用很大，上冲程载荷远低于
B
最大载荷，如图中AC'"所示，
吸入阀始终是关闭的，泵的
排量等于零。
特点：卸载提前，增载缓慢。 左下角变尖，右上角变圆， A
5、抽油杆断脱影响的示功图
示功图的位置取决于断脱点的 位置：断脱点离井口越近，示功 图越接近横坐标(基线)，如右图 （1）所示；断脱点离井口越远， 示功图越接近最小理论载荷线， 如图（2）所示。
措施：对扣；作业检杆
（2） （1）
5、抽油杆断脱影响的示功图
由此示功图可计算断脱 点至井口的距离：
L h • C qr'
喷势强、油稀带喷的示功图
喷势弱、油稠带喷的示功图
9、管式泵活塞脱出工作筒的示功图
由于活塞下的过高、防 冲距过大，在上冲程中活塞 会脱出工作筒，悬点突然卸 载，因此卸载线急剧下降。 另外由于突然卸载，引起活 塞跳动，反映在示功图中， 右下角为不规则波浪形曲线。
措施： 停抽，调小防冲距
10、活塞下行碰泵影响的示功图
活塞下行碰泵影响的示功 图如右图所示：主要特征是在 左下角有一个环状图形。
原因是由于防冲距过小， 当活塞下行接近下死点时，活 塞与固定凡尔相碰撞，光杆负 荷急剧降低，引起抽油杆柱剧 烈振动，这时活塞又紧接着上 行而引起的。
同时由于振动引起游动凡尔 和固定凡尔跳动，封闭不严， 造成漏失使载荷减小。
措施： 停抽，调大防冲距
到上死点时悬点载荷已降至 C″点。
下冲程，排出部分漏失不影 A
响泵的工作。因此，示功图形
状与理论示功图相似。
o
B’
C’ C
C″
D D’ S
4、漏失影响的示功图
（1）排出部分漏失
由于排出部分漏失的影响， P
吸入阀在B′点才打开，滞后了
BB′这样一段柱塞冲程；
B
而在接近上死点时又在C′点 提前关闭。这样柱塞的有效吸 入行程为B′C′。
特点：示功图超出上下理论
载荷线范围，且在上下载荷线 上出现波状弯曲。
措施：定期加防蜡剂；定期热洗；下防蜡装置；装井口掺水流程；玻璃
油管或涂料油管防蜡
8、带喷井的示功图
对于具有一定自喷能力的抽油井，抽汲实际上只起诱喷和助喷的作 用。在抽汲过程中，游动阀和固定阀处于同时打开的状态，液柱载荷 基本加不到悬点。示功图的位置和载荷变化的大小取决于喷势的强弱 及抽汲液体的粘度。
11、稠油影响示功图
稠油影响的示功图如右图所示：
主要特点是：上下载荷线变化幅 P
度大，而且原油粘度越大，幅度变化
越大；示功图的四个角较理论示功图
B
C
圆滑。
形成原因：稠油因其粘度大，所
以流动摩擦阻力增加，因此上行时光
杆载荷增加，下行时光杆载荷减小。
另外由于油稠使阀球的开启、关闭滞 A
D
后现象明显，致使增载、减载迟缓，
柱塞两端产生压差，使柱塞 上面的液体经过排出部分的
B
不严密处（阀及柱塞与衬套
的间隙）漏到柱塞下部的工
作筒内，漏失速度随柱塞下
面压力的减小而增大。由于
漏失到柱塞下面的液体有向
上的“顶托”作用，悬点载
荷不能及时上升到最大值， 使加载缓慢。
A
o
C
D S
4、漏失影响的示功图
（1）排出部分漏失
P
随着悬点运动的加快，
B
B’
C
现象。如图中点画线所示：
采取措施：合理控制套管气；
加深泵挂；加装防气装置；减A
小防冲距，缩小余隙容积。
D'
o
D S
2、气体影响示功图
气体使泵效降低的数值可使
用下式近似计算:
P
'
DD'
gS
B
式中：S—光杆冲程
充满系数: AD' A
AD
o
B' D'
C
D S
3、充不满影响的示功图
B
失速度后，泵内压力提高到大于
液柱压力，将排出阀打开而卸去
液柱载荷（如图中D '点） 。
悬点以最小载荷继续下行， 直到柱塞下行速度小于漏失速
度的瞬间 （如图中A '点） 。 A A'
o
C
D' D S
4、漏失影响的示功图
（2）吸入部分漏失
泵内压力降低使排出阀提前 P
关闭，悬点提前加载,到达下死 点时，悬点载荷已增加到 A″。
双凡尔漏失即吸入部分与排出 部分同时漏失，它的示功图是吸 入部分与排出部分分别漏失时的 示功图叠加，近似于椭圆形，位 于最大理论载荷线和最小理论载 荷线之间。
特点：四角圆滑，两头尖。
4、漏失影响的示功图
（4）油管漏失的示功图
油管漏失不是泵本身的问 P
题，所以示功图形状与理论
示功图形状相近，只是由于
B’ B
上冲程，吸入部分漏失不影响
泵的工作，示功图形状与理论示
功图形状相近。
A″
特点：增载提前，卸载缓慢。
右上角变尖，左下角变圆，为 A
A'
一向下的拱形。
O
C
D' D S
4、漏失影响的示功图
（2）吸入部分漏失
由于吸入部分的漏失而造成排P
出阀打开滞后(DD ' )和提前关闭 （AA′）。
B’B
活塞的有效排出冲程为 D'A'。
由于在下冲程末余隙内还
残存一定数量的溶解气和压 缩气，上冲程开始后泵内压
P
力因气体的膨胀而不能很快
降低，加载变慢，使吸入阀
B
打开滞后（B'点）
残存的气量越多，泵口压 力越低，则吸入阀打开滞后 的越多，即B B'线越长。
B' C 线为上冲程柱塞有效 A
冲程。
o
B’
C
D S
2、气体影响示功图
下冲程时，气体受压缩，泵 P
此封闭曲线表示了光杆在每一位置时负荷的大小。封 闭曲线的面积表示了泵在一个行程中作功的多少。所以称 此曲线为示功图.
典型示功图的定义
抽油机井典型示功图是指在理论示功 图的基础上，只考虑某一因素影响下的 载荷随位移的变化关系曲线。
1、泵工作正常的示功图
特点：近似平行四边形
有振动载荷影响时：近 似平行四边形，上下载 荷线为逐渐减弱的波浪 线。
采
典型示功图分析
示功图的定义
通过示功仪测取光杆悬点所承受的载荷拉力和悬点相 对于井口的位移，在一个冲次中，测取几十至几百个数据 点，由一个完整冲次的载荷和位移数据绘制出的封闭坐标 曲线称为示功图。表示悬点载荷与位移关系的示功图称为 地面示功图。由地面示功图经过换算得到的泵活塞受力与 位移关系图叫泵示功图。
B
“顶托”作用相对减小，直
到柱塞上行速度大于漏失速
度的瞬间，悬点载荷达到最
大载荷（如图中B'点）
A o
B'
C
D S
4、漏失影响的示功图
（1）排出部分漏失
当柱塞继续上行到后半冲程时，P
因柱塞上行速度又逐渐减慢，在
柱塞速度小于漏失速度瞬间（如
B
图中C'点），又出现了液体的“顶
托”作用，使悬点负荷提前卸载。
' l
－活塞以上每米液柱重量，
kN/m
L －漏失点距井口深度， m
o
h －漏失点距井口在图上的高度， mm
C －力比 ， kN/mm
C
D S
5、抽油杆断脱影响的示功图
抽油杆断脱后的悬 点载荷实际上是断脱点 以上的抽油杆柱在液体 中的重量，悬点载荷不 变，只是由于摩擦力的 存在，使上下载荷线不 重合，成条带状。
为一向上的拱形。
o
B’
C’
C
C"
C"' D D’
S
4、漏失影响的示功图
游动阀球卡死（张开着），或是修井作 业时柱塞没有下人泵筒，或是井下泄油器被 打开，均不出油。
4、漏失影响的示功图
（2）吸入部分漏失
下冲程开始后，由于吸入阀漏 P
失，泵内压力不能及时提高而延
缓了卸载过程，使排出阀不能及 时打开。只有当柱塞速度大于漏
在此情况下的泵效计算公式为： A″
L －断脱点距井口距离,m
q－每' 米抽油杆在液体中重量,KN/m r
h
h －示功图中线到横坐标的距离,mm
C －力比,KN/mm
6、油层出砂影响的示功图
油层出砂主要是因为地层胶接疏 松或生产压差过大，在生产过程中 使砂粒移动而成的。细小砂粒随着 油流进入泵内，使柱塞在整个行程 中或在某个区域，增加一个附加阻 力。上冲程附加阻力使悬点载荷增 加，下冲程附加阻力使悬点载荷减 小。由于砂粒在各处分布的大小不 同，影响的大小也不同，致使悬点 载荷会在短时间内发生多次急剧变 化。
内压力不能迅速提高，卸载变
慢，使排出阀滞后打开（ 图中
B
D '点）。
泵的余隙越大，进入泵内 的气量越多，则DD '线越长。
D' A线为下冲程柱塞有 效冲程。
特点：增载、卸载缓慢
A
o
B’ D'
C
D S
2、气体影响示功图
而当进泵气量很大而沉没压
力很低时，泵内气体处于反复 P
压缩和膨胀状态，吸入和排出
阀处于关闭状态，出现“气锁”
在此情况下的泵效:
B'C' S
A
漏失量越大， B′C D’ S
4、漏失影响的示功图
（1）排出部分漏失
当漏失量很大时，由于 P
漏失液对柱塞的“顶托”作
用很大，上冲程载荷远低于
B
最大载荷，如图中AC'"所示，
吸入阀始终是关闭的，泵的
排量等于零。
特点：卸载提前，增载缓慢。 左下角变尖，右上角变圆， A
5、抽油杆断脱影响的示功图
示功图的位置取决于断脱点的 位置：断脱点离井口越近，示功 图越接近横坐标(基线)，如右图 （1）所示；断脱点离井口越远， 示功图越接近最小理论载荷线， 如图（2）所示。
措施：对扣；作业检杆
（2） （1）
5、抽油杆断脱影响的示功图
由此示功图可计算断脱 点至井口的距离：
L h • C qr'
喷势强、油稀带喷的示功图
喷势弱、油稠带喷的示功图
9、管式泵活塞脱出工作筒的示功图
由于活塞下的过高、防 冲距过大，在上冲程中活塞 会脱出工作筒，悬点突然卸 载，因此卸载线急剧下降。 另外由于突然卸载，引起活 塞跳动，反映在示功图中， 右下角为不规则波浪形曲线。
措施： 停抽，调小防冲距
10、活塞下行碰泵影响的示功图
活塞下行碰泵影响的示功 图如右图所示：主要特征是在 左下角有一个环状图形。
原因是由于防冲距过小， 当活塞下行接近下死点时，活 塞与固定凡尔相碰撞，光杆负 荷急剧降低，引起抽油杆柱剧 烈振动，这时活塞又紧接着上 行而引起的。
同时由于振动引起游动凡尔 和固定凡尔跳动，封闭不严， 造成漏失使载荷减小。
措施： 停抽，调大防冲距
到上死点时悬点载荷已降至 C″点。
下冲程，排出部分漏失不影 A
响泵的工作。因此，示功图形
状与理论示功图相似。
o
B’
C’ C
C″
D D’ S
4、漏失影响的示功图
（1）排出部分漏失
由于排出部分漏失的影响， P
吸入阀在B′点才打开，滞后了
BB′这样一段柱塞冲程；
B
而在接近上死点时又在C′点 提前关闭。这样柱塞的有效吸 入行程为B′C′。
特点：示功图超出上下理论
载荷线范围，且在上下载荷线 上出现波状弯曲。
措施：定期加防蜡剂；定期热洗；下防蜡装置；装井口掺水流程；玻璃
油管或涂料油管防蜡
8、带喷井的示功图
对于具有一定自喷能力的抽油井，抽汲实际上只起诱喷和助喷的作 用。在抽汲过程中，游动阀和固定阀处于同时打开的状态，液柱载荷 基本加不到悬点。示功图的位置和载荷变化的大小取决于喷势的强弱 及抽汲液体的粘度。
11、稠油影响示功图
稠油影响的示功图如右图所示：
主要特点是：上下载荷线变化幅 P
度大，而且原油粘度越大，幅度变化
越大；示功图的四个角较理论示功图
B
C
圆滑。
形成原因：稠油因其粘度大，所
以流动摩擦阻力增加，因此上行时光
杆载荷增加，下行时光杆载荷减小。
另外由于油稠使阀球的开启、关闭滞 A
D
后现象明显，致使增载、减载迟缓，
柱塞两端产生压差，使柱塞 上面的液体经过排出部分的
B
不严密处（阀及柱塞与衬套
的间隙）漏到柱塞下部的工
作筒内，漏失速度随柱塞下
面压力的减小而增大。由于
漏失到柱塞下面的液体有向
上的“顶托”作用，悬点载
荷不能及时上升到最大值， 使加载缓慢。
A
o
C
D S
4、漏失影响的示功图
（1）排出部分漏失
P
随着悬点运动的加快，
B
B’
C
现象。如图中点画线所示：
采取措施：合理控制套管气；
加深泵挂；加装防气装置；减A
小防冲距，缩小余隙容积。
D'
o
D S
2、气体影响示功图
气体使泵效降低的数值可使
用下式近似计算:
P
'
DD'
gS
B
式中：S—光杆冲程
充满系数: AD' A
AD
o
B' D'
C
D S
3、充不满影响的示功图
B
失速度后，泵内压力提高到大于
液柱压力，将排出阀打开而卸去
液柱载荷（如图中D '点） 。
悬点以最小载荷继续下行， 直到柱塞下行速度小于漏失速
度的瞬间 （如图中A '点） 。 A A'
o
C
D' D S
4、漏失影响的示功图
（2）吸入部分漏失
泵内压力降低使排出阀提前 P
关闭，悬点提前加载,到达下死 点时，悬点载荷已增加到 A″。
双凡尔漏失即吸入部分与排出 部分同时漏失，它的示功图是吸 入部分与排出部分分别漏失时的 示功图叠加，近似于椭圆形，位 于最大理论载荷线和最小理论载 荷线之间。
特点：四角圆滑，两头尖。
4、漏失影响的示功图
（4）油管漏失的示功图
油管漏失不是泵本身的问 P
题，所以示功图形状与理论
示功图形状相近，只是由于
B’ B
上冲程，吸入部分漏失不影响
泵的工作，示功图形状与理论示
功图形状相近。
A″
特点：增载提前，卸载缓慢。
右上角变尖，左下角变圆，为 A
A'
一向下的拱形。
O
C
D' D S
4、漏失影响的示功图
（2）吸入部分漏失
由于吸入部分的漏失而造成排P
出阀打开滞后(DD ' )和提前关闭 （AA′）。
B’B
活塞的有效排出冲程为 D'A'。
由于在下冲程末余隙内还
残存一定数量的溶解气和压 缩气，上冲程开始后泵内压
P
力因气体的膨胀而不能很快
降低，加载变慢，使吸入阀
B
打开滞后（B'点）
残存的气量越多，泵口压 力越低，则吸入阀打开滞后 的越多，即B B'线越长。
B' C 线为上冲程柱塞有效 A
冲程。
o
B’
C
D S
2、气体影响示功图
下冲程时，气体受压缩，泵 P
此封闭曲线表示了光杆在每一位置时负荷的大小。封 闭曲线的面积表示了泵在一个行程中作功的多少。所以称 此曲线为示功图.
典型示功图的定义
抽油机井典型示功图是指在理论示功 图的基础上，只考虑某一因素影响下的 载荷随位移的变化关系曲线。
1、泵工作正常的示功图
特点：近似平行四边形
有振动载荷影响时：近 似平行四边形，上下载 荷线为逐渐减弱的波浪 线。
采
典型示功图分析
示功图的定义
通过示功仪测取光杆悬点所承受的载荷拉力和悬点相 对于井口的位移，在一个冲次中，测取几十至几百个数据 点，由一个完整冲次的载荷和位移数据绘制出的封闭坐标 曲线称为示功图。表示悬点载荷与位移关系的示功图称为 地面示功图。由地面示功图经过换算得到的泵活塞受力与 位移关系图叫泵示功图。
B
“顶托”作用相对减小，直
到柱塞上行速度大于漏失速
度的瞬间，悬点载荷达到最
大载荷（如图中B'点）
A o
B'
C
D S
4、漏失影响的示功图
（1）排出部分漏失
当柱塞继续上行到后半冲程时，P
因柱塞上行速度又逐渐减慢，在
柱塞速度小于漏失速度瞬间（如
B
图中C'点），又出现了液体的“顶
托”作用，使悬点负荷提前卸载。
' l
－活塞以上每米液柱重量，
kN/m
L －漏失点距井口深度， m
o
h －漏失点距井口在图上的高度， mm
C －力比 ， kN/mm
C
D S
5、抽油杆断脱影响的示功图
抽油杆断脱后的悬 点载荷实际上是断脱点 以上的抽油杆柱在液体 中的重量，悬点载荷不 变，只是由于摩擦力的 存在，使上下载荷线不 重合，成条带状。
为一向上的拱形。
o
B’
C’
C
C"
C"' D D’
S
4、漏失影响的示功图
游动阀球卡死（张开着），或是修井作 业时柱塞没有下人泵筒，或是井下泄油器被 打开，均不出油。
4、漏失影响的示功图
（2）吸入部分漏失
下冲程开始后，由于吸入阀漏 P
失，泵内压力不能及时提高而延
缓了卸载过程，使排出阀不能及 时打开。只有当柱塞速度大于漏
在此情况下的泵效计算公式为： A″