9机械采油设备_抽油机(新).pptx
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对称循环型 非对称循环型 近似对称循环型
机械采油设备—抽油机
对称循环型：
当游梁处于上下死点时，曲柄与连杆共线，上、下冲程对应 的旋转角度相等（180°）。当曲柄匀速转动时，上、下冲程对应 的时间相等。
五、游梁式抽油机工作原理
机械采油设备—抽油机
1.游梁式抽油机运动分析
（1）游梁式抽油机四杆机构 的循环主要有三种形式：
对称循环型 非对称循环型 近似对称循环型
λ--极位夹角 θ0 —上冲程初始角
非对称循环型：
行程速比系数：
K1
近似对称循环型，θ0 ≤5°如：常规游梁式抽油机； 非对称循环型的行程速比系数更大，θ0 =8°～12°如：异相曲柄平衡抽油机。
五、游梁式抽油机工作原理
1.游梁式抽油机运动分析（简化）
（2）游梁式抽油机悬点运动规律
五、游梁式抽油机工作原理
1.游梁式抽油机运动分析
机械采油设备—抽油机
游梁式抽油机运动简图
游梁式抽油机是以游梁支点和曲柄轴中心的连 线做固定杆K，以曲柄R、连杆P和游梁后臂C为三 个活动杆件的曲柄摇杆机构。
五、游梁式抽油机工作原理
1.游梁式抽油机运动分析 （1）游梁式抽油机四杆机构 的循环主要有三种形式：
第九章 机械采油设备
第一节 抽油机
➢ 教学目的：
了解抽油机的分类、规格代号，掌握游梁式抽油机的 工作原理，认识各种类型的抽油机。
➢ 教学重点、难点： ✓教学重点
1、抽油机采油的原理； 2、游梁式抽油机曲柄轴扭矩计算；
✓教学难点
1、游梁式抽油机曲柄轴扭矩计算；
一、抽油机采油的原理
机械采油设备—抽油机
五、游梁式抽油机工作原理
机械采油设备—抽油机
2.游梁式抽油机悬点载荷分析
抽油泵工作时，抽油机驴 头悬点上作用有6项载荷：
1.抽油杆柱自重P杆，方向↓; 2.柱塞上的油柱重P油，方向↓; 3.活塞下端压力P压，方向↑;
4.抽油杆柱和油柱运动过程产生 的惯性力，大小与悬点加速度成 正比，方向与加速度方向相反；
当曲柄半径R比连杆长度P及游粱 后臂长度C小得多时。游粱和连杆的连 接点B可看成简谐运动，即：
YB R(1 cos ) R(1 cost)
以悬点在下死点时的位移为零点，向 上为正，则任意时刻悬点位移、速度、加 速度分别为：
SC
A R(1 cos )
C
VC
A R sin
C
机械采油设备—抽油机 0
摩擦换向抽油机
机械采油设备—抽油机
平衡方式： 机械平衡 气动平衡
悬点载荷： 轻型（≤30KN） 中型 重型（≥100KN）
冲程长度： 短（≤1m） 中等（1～3m） 长（ 3～6m ） 超长（ ＞ 6m ）
最大冲次： 低（≤6） 中等（6～15） 高（ ＞ 15 ）
三、游梁抽油机型号和代号
机械采油设备—抽油机
⑴冲次低，达到 1 ～ 2 次 / 分钟； ⑵配套电机功率低，与同型号常规机相比电机功率降低 2 ～ 3 个档次，达到节能效果； ⑶基础与同型号普通常规型抽油机相同，方便用户使用维 护。
特点：
• 低冲次抽油机是针对低 渗透油层开发的节能抽 油机。冲次降低，更适 用于低产井，适合复杂 地理环境，降低管理成 本，提高了抽油机运转 效率。
不同，造成电动机在上、下冲 程中所做的功不相等。 不平衡的后果：
上冲程中电动机承受着很大 的负荷；下冲程中抽油机带着电 动机运转，造成抽油机能耗高和 “大马拉小车”。
对策： 加平衡重，储存下冲程势能。
机械采油设备—抽油机
八、其它新型游梁抽油机
1 低冲次抽油机
低冲次抽油机主要应用于现有国内外低产油井的开采， 在耗能较小的前提下使大量低产井得到充分开采。该机以常 规机为基础模型，应用抽油机专用大传动比三级减速器来减 低抽油机冲次，除具有常规型游梁式抽油机优点外，还具有 以下优点：
AC
A C
R 2
cos
五、游梁式抽油机工作原理
机械采油设备—抽油机
1.游梁式抽油机运动分析（简化） （2）游梁式抽油机悬点运动规律
游梁式抽油机悬点运动规 律的精确求解（复变矢量法） 请参阅《抽油机设计计算与计 算机实现》董世民。
上冲程：
前半程加速（a ↑ v↑） 后半程减速（a ↓v↑）
上冲程：
前半程加速（a ↓ v ↓ ） 后半程减速（a ↑ v ↓ ）
CYJ12—3.3—70（H）B
平衡方式代号
F—复合平衡 Y—游梁平衡 B—曲柄平衡 Q—气动平衡
减速箱齿轮形状代号，H为点啮合双圆 弧齿轮，渐开线人字齿轮时省略 曲柄轴最大允许扭矩，KN·m
光杆最大冲程，m
悬点最大允许载荷，12KN
游梁式油机系列代号
CYJ—常规型 CYJQ—前置型 CYJY—异相型
5.抽油杆柱和油柱运动产生的振 动载荷，大小和方向变化；
6.各运动部件和介质的摩擦力；
ABCD 悬点静载荷随位移变化规律 A’B’C’D’ 考虑惯性载荷后变化 规律A’ ’B’ ’C’ ’D’ ’ 考虑惯 性载荷后变化规律
五、游梁式抽油机工作原理
3.游梁式抽油机的平衡问题
不平衡原因： 上、下冲程中悬点载荷大
四、游梁抽油机结构组成
机械采油设备—抽油机
8 10
9
12
6
3
5 4
7
11 13
14
2
1
15 16
1—悬绳器； 2 —毛辫子； 3—驴头； 4 — 中轴承；5—游梁；
6—横梁轴承座；7—横梁；
8—下偏杠铃； 9—连杆； 百度文库0—曲柄销；11—平衡块； 12—曲柄装置; 13—减速器; 14—支架；
15—底座； 16—水泥基础；
带动
产生高速 旋转运动
动力设备 （电机）
经皮带
曲柄轴的低 速旋转运动
减速机构 （齿轮减速器）
抽油泵 （往复泵）
经钢丝绳 抽油杆
换向机构 （四杆机构）
上下往复 直线运动
变为驴头的 上下摆动
二、抽油机的分类
游梁式抽油机
常规型游梁式抽油机 前置型游梁式抽油机
抽油机
异相曲柄平衡抽油机
无游梁式抽油机 链条皮带抽油机 液压抽油机
2 双驴头抽油机
双驴头抽油机
通过改变抽油机扭矩因数的变 化规律来加强平衡效果，达到节能 目的。它是以常规机为基础模型， 对其四杆机构进行了关键性的技术 变革，采用了特殊曲线型的游梁后 臂、游梁与横梁之间采用柔性连接 结构，以得到摇杆（游梁后臂）长 度、连杆长度随曲柄转角的变化而 变化的特殊四杆机构，即"变参数四 杆机构"，形成了一种能适应采油实 际工况的新型动力传动的抽油机主 结构。
机械采油设备—抽油机
对称循环型：
当游梁处于上下死点时，曲柄与连杆共线，上、下冲程对应 的旋转角度相等（180°）。当曲柄匀速转动时，上、下冲程对应 的时间相等。
五、游梁式抽油机工作原理
机械采油设备—抽油机
1.游梁式抽油机运动分析
（1）游梁式抽油机四杆机构 的循环主要有三种形式：
对称循环型 非对称循环型 近似对称循环型
λ--极位夹角 θ0 —上冲程初始角
非对称循环型：
行程速比系数：
K1
近似对称循环型，θ0 ≤5°如：常规游梁式抽油机； 非对称循环型的行程速比系数更大，θ0 =8°～12°如：异相曲柄平衡抽油机。
五、游梁式抽油机工作原理
1.游梁式抽油机运动分析（简化）
（2）游梁式抽油机悬点运动规律
五、游梁式抽油机工作原理
1.游梁式抽油机运动分析
机械采油设备—抽油机
游梁式抽油机运动简图
游梁式抽油机是以游梁支点和曲柄轴中心的连 线做固定杆K，以曲柄R、连杆P和游梁后臂C为三 个活动杆件的曲柄摇杆机构。
五、游梁式抽油机工作原理
1.游梁式抽油机运动分析 （1）游梁式抽油机四杆机构 的循环主要有三种形式：
第九章 机械采油设备
第一节 抽油机
➢ 教学目的：
了解抽油机的分类、规格代号，掌握游梁式抽油机的 工作原理，认识各种类型的抽油机。
➢ 教学重点、难点： ✓教学重点
1、抽油机采油的原理； 2、游梁式抽油机曲柄轴扭矩计算；
✓教学难点
1、游梁式抽油机曲柄轴扭矩计算；
一、抽油机采油的原理
机械采油设备—抽油机
五、游梁式抽油机工作原理
机械采油设备—抽油机
2.游梁式抽油机悬点载荷分析
抽油泵工作时，抽油机驴 头悬点上作用有6项载荷：
1.抽油杆柱自重P杆，方向↓; 2.柱塞上的油柱重P油，方向↓; 3.活塞下端压力P压，方向↑;
4.抽油杆柱和油柱运动过程产生 的惯性力，大小与悬点加速度成 正比，方向与加速度方向相反；
当曲柄半径R比连杆长度P及游粱 后臂长度C小得多时。游粱和连杆的连 接点B可看成简谐运动，即：
YB R(1 cos ) R(1 cost)
以悬点在下死点时的位移为零点，向 上为正，则任意时刻悬点位移、速度、加 速度分别为：
SC
A R(1 cos )
C
VC
A R sin
C
机械采油设备—抽油机 0
摩擦换向抽油机
机械采油设备—抽油机
平衡方式： 机械平衡 气动平衡
悬点载荷： 轻型（≤30KN） 中型 重型（≥100KN）
冲程长度： 短（≤1m） 中等（1～3m） 长（ 3～6m ） 超长（ ＞ 6m ）
最大冲次： 低（≤6） 中等（6～15） 高（ ＞ 15 ）
三、游梁抽油机型号和代号
机械采油设备—抽油机
⑴冲次低，达到 1 ～ 2 次 / 分钟； ⑵配套电机功率低，与同型号常规机相比电机功率降低 2 ～ 3 个档次，达到节能效果； ⑶基础与同型号普通常规型抽油机相同，方便用户使用维 护。
特点：
• 低冲次抽油机是针对低 渗透油层开发的节能抽 油机。冲次降低，更适 用于低产井，适合复杂 地理环境，降低管理成 本，提高了抽油机运转 效率。
不同，造成电动机在上、下冲 程中所做的功不相等。 不平衡的后果：
上冲程中电动机承受着很大 的负荷；下冲程中抽油机带着电 动机运转，造成抽油机能耗高和 “大马拉小车”。
对策： 加平衡重，储存下冲程势能。
机械采油设备—抽油机
八、其它新型游梁抽油机
1 低冲次抽油机
低冲次抽油机主要应用于现有国内外低产油井的开采， 在耗能较小的前提下使大量低产井得到充分开采。该机以常 规机为基础模型，应用抽油机专用大传动比三级减速器来减 低抽油机冲次，除具有常规型游梁式抽油机优点外，还具有 以下优点：
AC
A C
R 2
cos
五、游梁式抽油机工作原理
机械采油设备—抽油机
1.游梁式抽油机运动分析（简化） （2）游梁式抽油机悬点运动规律
游梁式抽油机悬点运动规 律的精确求解（复变矢量法） 请参阅《抽油机设计计算与计 算机实现》董世民。
上冲程：
前半程加速（a ↑ v↑） 后半程减速（a ↓v↑）
上冲程：
前半程加速（a ↓ v ↓ ） 后半程减速（a ↑ v ↓ ）
CYJ12—3.3—70（H）B
平衡方式代号
F—复合平衡 Y—游梁平衡 B—曲柄平衡 Q—气动平衡
减速箱齿轮形状代号，H为点啮合双圆 弧齿轮，渐开线人字齿轮时省略 曲柄轴最大允许扭矩，KN·m
光杆最大冲程，m
悬点最大允许载荷，12KN
游梁式油机系列代号
CYJ—常规型 CYJQ—前置型 CYJY—异相型
5.抽油杆柱和油柱运动产生的振 动载荷，大小和方向变化；
6.各运动部件和介质的摩擦力；
ABCD 悬点静载荷随位移变化规律 A’B’C’D’ 考虑惯性载荷后变化 规律A’ ’B’ ’C’ ’D’ ’ 考虑惯 性载荷后变化规律
五、游梁式抽油机工作原理
3.游梁式抽油机的平衡问题
不平衡原因： 上、下冲程中悬点载荷大
四、游梁抽油机结构组成
机械采油设备—抽油机
8 10
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15 16
1—悬绳器； 2 —毛辫子； 3—驴头； 4 — 中轴承；5—游梁；
6—横梁轴承座；7—横梁；
8—下偏杠铃； 9—连杆； 百度文库0—曲柄销；11—平衡块； 12—曲柄装置; 13—减速器; 14—支架；
15—底座； 16—水泥基础；
带动
产生高速 旋转运动
动力设备 （电机）
经皮带
曲柄轴的低 速旋转运动
减速机构 （齿轮减速器）
抽油泵 （往复泵）
经钢丝绳 抽油杆
换向机构 （四杆机构）
上下往复 直线运动
变为驴头的 上下摆动
二、抽油机的分类
游梁式抽油机
常规型游梁式抽油机 前置型游梁式抽油机
抽油机
异相曲柄平衡抽油机
无游梁式抽油机 链条皮带抽油机 液压抽油机
2 双驴头抽油机
双驴头抽油机
通过改变抽油机扭矩因数的变 化规律来加强平衡效果，达到节能 目的。它是以常规机为基础模型， 对其四杆机构进行了关键性的技术 变革，采用了特殊曲线型的游梁后 臂、游梁与横梁之间采用柔性连接 结构，以得到摇杆（游梁后臂）长 度、连杆长度随曲柄转角的变化而 变化的特殊四杆机构，即"变参数四 杆机构"，形成了一种能适应采油实 际工况的新型动力传动的抽油机主 结构。