8示功图
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
11第八章 示功图测录与分析
第八章示功图测录与分析示功图是气缸内工质压力随气缸容积或曲轴转角变化的图形。
它通过专门的测量仪器——示功器进行测量。
它是研究柴油机气缸内工作过程完善程度的重要依据，也是用来计算柴油机指示功率的依据，同时还可作为柴油机动力计算和强度计算的资料。
通过示功图可研究气缸内的燃烧过程、燃烧放热规律，计算缸内温度，评估扫气过程，计算柴油机指示功率，确定柴油机最大爆发压力和压缩压力等等。
由于它能以图形显示气缸内的工作过程，而且测试仪器简单实用，因此在柴油机测试中，示功图的测取占有非常重要的地位。
通常，在船舶轮机管理中应定期测录运转柴油机的示功图，且对测取的示功图进行计算和分析。
根据其计算和分析结果，结合其它运转参数来判断柴油机的工作性能，并可对其进行适当的调整，保证柴油机在最佳状态下运转，提高其经济性、动力性和可靠性。
第一节示功图的测录测取气缸示功图的仪器统称为示功器。
根据其工作原理的不同，示功器可分为机械式示功器、气电式示功器和电子式示功器。
船上常用的是机械示功器。
随着电子技术的应用，在现代船舶上，电子式示功器的使用也不断增多。
一、机械式示功器机械式示功器是一种使用较早的示功器，目前在船用低速和部分中速柴油机上仍在使用，它是利用机械位移方法测量气缸内压力和活塞位移。
机械示功器按使用的示功弹簧形式不同，可以分为螺旋弹簧式和柱簧式两种。
两者在结构原理上相同，所不同的是前者使用螺旋形弹簧，刚度小，适合于转速为400r/min以下的柴油机使用；后者使用等强度柱形弹簧，刚度大，适合于转速在700～1000r/min的柴油机使用。
以下主要介绍螺旋弹簧式示功器。
1．结构和工作原理机械示功器的结构原理如图8-1-1所示，它由压力感受机构、转筒机构和记录机构三部分组成。
压力感受机构包括小活塞5、活塞杆4及示功弹簧1等，用来感受气缸内压力变化并以示功器小活塞位移输出；转筒机构包括绳索9和转筒8，用来反映柴油机活塞位移；记录机构包括杠杆3和画笔机构2，具有平行放大作用，画笔的自由端装有铜笔尖10。
画8字的龙游功
画8字的龙游功练习此功时，两手在体前、体侧上、下、左、右移动的轨迹，是三个连续的圆，其状如环，故名三环功。
又因练功时躯体扭动形如游龙，所以也叫龙游功。
做法做功前，面含微笑，意念青春。
两脚并拢，踩相靠，两膝内侧贴紧，收下颏。
两手五指并拢，放在体侧。
起势时，上臂夹紧，前臂上抬屈肘，双手合掌与胸前。
双手向左侧伸，右掌在上，左掌在下，右肘抬起，上体向左侧倾，臀右摆。
双手从左向右经脸前划半圆至胸前，左手在上、右手在下(手指向前)；与手移动的同时，臀部由右向左摆动，再从左回摆至正中位置，并微屈膝，屈髋，使身体重心有所降低，这时两臂完成第一个向右划的半圆。
两手向左侧下划半圆至胸前正中位置，右手在上，左手在下；同时，臀部向右侧摆，再从右回摆至正中位置，继续屈膝屈筋，使身体重心较前又有所下降，完成第二个向下的半圆。
两手向右下划半圆至胸前正中位置，左手在上，右手在下；同时，臀部向左侧摆，再从左回摆至正中位置，身体重心再下降至半蹲的最低位置，完成向下第三个半圆。
以上完成了由上而下的三个半圆。
下面开始做由下而上的动作。
两手向左上划半圆至胸前，继续保持左手在上的姿势；同时，臀部向右摆，再从右回摆至正中位置，完成向上的第一个半圆，身体重心有所升高。
两手继续向右上划半圆至胸前；右手在上、左手在下；同时，臀向左侧摆，再从左回摆至正中位置，完成向上的第二个半圆，身体重心继续升高。
两手向左侧上划半圆至脸前，左手在上，右手在下，同时臀部向右侧摆，再回摆，完成向上的第三个半圆，身体重心升高成直立。
两手转动成右手在上，左手在下向左上方伸出，两脚应尽量提踵，臀部夹紧。
至此，全部动作完成一遍，照此可做四遍。
此功以收势结束。
典型示功图分析(最全)
A'
（如图中A ’点）。
精选ppt
C
D' D S
41
3、漏失影响的示功图
2、固定阀漏失
泵内压力降低使游 动阀提前关闭，悬点提 前加载，到达下死点时， 悬点载荷已增加到 A″。 上冲程，固定阀漏失不 影响泵的工作，示功图 形状与理论示功图形状 相近。
P B’ B
A″ A
A'
精选ppt
C
D' D S
42
1、游动阀漏失
当柱塞继续上行到后半冲 P
程时，因柱塞上行速度又逐渐
减慢，在柱塞速度小于漏失速
B
B’
度瞬间（如图中C‘点），又
出现了液体的“顶托”作用，
使悬点负荷提前卸载。到上死
点时悬点载荷已降至C″点。
下冲程，游动阀的漏失不影响
泵的工作。因此，示功图形状 A
与理论示功图相似。
精选ppt
C’ C C″
A
精选ppt
3 21
D´
C
D S
32
2、充不满影响的示功图
图形右下缺一块， 增载正常卸载慢。
精选ppt
33
2、充不满影响的示功图
泵充不满的危害
液击是在泵充不满时，柱塞下行以很高的速度撞击液面， 使流体载荷突然由杆柱转移到油管上，同时产生强烈的冲击 波，破坏整个抽油系统。液击能够造成杆柱过早疲劳失效， 同时冲击力会使抽油泵的凡尔球和凡尔座过早损坏。还会使 柱塞与泵筒得不到润滑，加速其磨损。另外油管在液击的冲 击下会突然拉伸，使其连接螺纹松动，发生漏失或断脱故障。
向上的“顶托”作用，悬点 载荷不能及时上升到最大值，
A
使加载缓慢。
精选ppt
典型示功图分析(全)
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。
示功图分析课件PPT
3
案例三
在航空航天领域，示功图分析用于研究飞行器动 力系统的工作状态，确保飞行安全。
实践经验分享
经验一
01
在实践过程中，要注重数据采集的质量和准确性，这是示功图
分析的基础。
经验二
02
对于复杂的问题，需要综合运用多种分析方法和技术，以获得
更准确的结论。
经验三
03
与专业人士进行交流和合作，可以获得更多的经验和启示，促
示功图分析课件
目录
• 示功图概述 • 示功图分析方法 • 常见示功图解读 • 示功图分析实践 • 示功图发展趋势与展望
01
示功图概述
定义与意义
定义
示功图是表示抽油机井的工作状况的一种图形，通过实测示功图，可以了解油 井的工作状况，分析其产生的原因，并采取相应的措施来改善油井的工作状况。
意义
示功图是油田生产管理中重要的分析手段，通过对示功图的解读和分析，可以 及时发现油井存在的问题，预测油井的生产动态，为油田生产提供科学依据。
未来，示功图技术将与大数据、 云计算等技术深度融合，为工 业互联网的发展提供有力支持。
谢谢观看
进个人和团队成长。
实践中的挑战与解决方案
挑战一
数据采集过程中可能存在误差和干扰，影响分析结果的准 确性。解决方案：采用高精度的传感器和设备，加强数据 预处理和校验。
挑战二
示功图分析涉及到多个学科领域，需要具备广泛的知识储 备和实践经验。解决方案：不断学习和积累相关知识，参 加专业培训和交流活动。
挑战三
越野行驶示功图
越野行驶中需要大功率输出时，应选择合适的挡位和转速，避免发 动机过载或功率不足。
04
示功图分析实践
实际应用案例
示功图口诀及处理方式
示功图口诀及处理方式示功图口诀功图虽只四条线，横程竖载不简单；理论功图正四方，实际功图向右偏；右上尖，左下圆，固定凡尔未座严；右上圆，左下尖，游动凡尔空中悬；气体影响卸载缓，供液不足刀把弯；自喷杆断油管漏，一条黄瓜横下边；泵遇砂卡狼牙棒，油稠蜡重肥而圆；横线外凸泵筒弯，上挂下碰戴耳环；上右下左黄瓜悬，定是柱塞卡筒间；苦学攻克识图关，管好油井定不难。
示功图口诀1、四边平行泵正常，左右斜率最重要，高产稳产有保障；井筒提产有潜力。
2、充满不好象菜刀，供液原因及时找，调整制度不能忘；调层压裂是方向。
3、油杆断脱黄瓜状，电流变化失平衡，井口无液载荷降，验泵对扣再检泵；。
4、砂卡出现锯齿样，砂阻卡死不一样，油层井筒把砂防；防砂方案要得当。
5、图形斜直杆拉伸，活塞卡死不做功，解卡无效速上修；原因查明措施订。
6、双阀漏失象鸭蛋，漏失原因多方面，碰泵洗井是手段；漏失严重要换泵。
7、上阀漏失抛物线，增载缓慢卸载快，漏失严重不出油；及时检泵莫耽误。
8、下阀漏失泵效减，卸载缓慢增载快，曲线上翘两边圆；洗井无效就检泵。
9、油井结蜡图肥胖，上下行程波峰大，峰点对乘有规律；热洗加药快清蜡。
10、油稠图形变肥胖，磨阻增大呈凸圆，冲程速度中间快；电流正常不管它。
12、油管漏失图形窄，容易隐藏不好辨，憋压计量问题现；细查漏点换油管。
13、碰泵左下出圆圈，及时调整防冲踞，上提高度图中显；调后测图再核实。
14 上阀失灵图偏下，此图复杂难度大，多方分析细排查；措施一般要检泵。
15、下阀失灵图偏上，负荷提住不下降，液面变化查现象；措施洗井再检泵。
16、图形增胖曲线平，管堵闸门没改通，措施解堵查流程；热洗管线找原因。
17、图形右上少一块，行程未完突卸载，活塞脱出工作筒；计算下放问题无。
18、上死点处长犄角，光杆驴头有碰挂，井下碰挂要分清；管串数据重调配。
19、增载正常卸载快，左右曲线不对称，上行程处泵已漏；及时下放或换泵。
20、上下左右不平行，泵已磨损间隙松，疲劳磨损超周期；据情适时要换泵。
示功图解释
P λ1
图 分 功 示 析
P小1
P大1
S
S活 返回 上级 目录 S光
光杆和活塞都在上行
P
P =0.00981 液
光杆 开始 上行 但活 塞还 未运 动的 瞬间 --光 --光 杆加 载
P λ
P大
b. 左上角和右下角负载线常有振 动波纹； 动波纹；c. 深井中力传递滞后及 动载荷增大使示功图顺时偏转γ。 动载荷增大使示功图顺时偏转 。
γ 正常示功图
P小
S
S活 S光
2. 连抽带喷：a.上下行均不能加载卸载， 连抽带喷： 上下行均不能加载卸载 上下行均不能加载卸载，
P λ
P大
示功图一般呈窄条形位于理论值之间； 示功图一般呈窄条形位于理论值之间； b. 喷势越大示功图越低于最小理论值。 喷势越大示功图越低于最小理论值。
喷势小
P小
喷势大 S
S活 S光
3. 固定凡尔漏失：a.延长光杆减载过 固定凡尔漏失：
P λ
P大
程，减载线夹角β越大，下行线收缩越 减载线夹角 越大， 越大 厉害，漏失越严重； 右上角尖、 厉害，漏失越严重；b. 右上角尖、左下 角呈圆弧 角呈圆弧，曲率中心在示功图内或左上 方。
P小
β3
β2 β1
S
S
S活 S光
11. 排液系统堵塞或回压过高： 排液系统堵塞或回压过高：
P λ
P大
堵塞较重
a.上下负载线均超过理论值；b. 堵塞越严重超 上下负载线均超过理论值； 上下负载线均超过理论值 值越大。 值越大。
P小
各种示功图图例
抽油杆断脱，自喷供液不足供液不足供液能力极差连抽带喷2活塞砂阻1 34 5 6XIN1XIN2固定凡尔漏 油管脱固定阀失效，游动阀打不开双凡尔失灵，自喷，脱塞 杆断脱柱塞拔出工作筒78 9121011XIN3泵套错乱双凡尔失灵，自喷，脱塞 上顶下碰稠油供液不足气体影响1314151617 18XIN4泵套上段松框拔出 游动凡尔漏失 上碰泵油井出砂油稠，碰泵油管漏192423 22 2120XIN5泵挂深，冲次快，泵正常衬套上部磨坏 防冲距过大，柱塞脱出工作筒游动凡尔漏失 25油管漏失严重3029气体影响，游动凡尔不严282726固定凡尔漏游动凡尔关闭迟滞盘根盒过紧31固定阀被堵死油管、抽油杆结蜡36游动凡尔漏失35343332XIN6XIN737供液能力不足42油井结蜡41双凡尔漏失40双凡尔失灵39气体影响38管式泵柱塞部分脱出工作筒XIN8气锁 43固定凡尔卡死在凡尔座上44 油井结蜡45出砂48固定凡尔不严47防冲距过大，上碰挂46XIN9气体影响49出砂使双凡尔失灵50蜡卡52油井见水53撞击固定凡尔54固定凡尔漏失51。
典型示功图详解大全
P B C
A’
D’
D
S
3、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 关闭，悬点提前加载,到达下死 点时，悬点载荷已增加到 A″。 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。
P B’ B C
A″
A
A’
D’
D
S
3、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 成排出阀打开滞后(DDˊ)和 提前关闭（AA′）。 活塞的有效排出冲程为 DˊAˊ。 这种情况下的泵效
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。
B
B’
C
A
D’
D
S
1、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 B B’
' g
充满系数:
DD S
'
C
式中：S—光杆冲程
AD AD
'
A
D'
D
S
2、充不满影响的示功图
当沉没度过小或供液不足使 液体不能充满工作筒时，均会 影响示功图的形状。 供液不足不影响示功图 的上冲程，与理论示功图 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， 才迅速卸载，卸载线与增载 A 线平行，卸载点较理论示功 图卸载点左移（如图中D‘点）
示功图
双失灵
泵挂1450米，液面0米，日产液0吨
抽喷
泵挂1450米，液面0米，日产液45吨
分析判断抽油机井典型示功图
8、受防冲距影响的分析： （1）、防冲距过小（碰泵）
当防冲距过小时，导致活塞“到 下死点时撞击固定凡尔罩”，即我们 通常所说的碰泵，使示功图在下死点 处出现一个“独立的”的“小圈闭”。 这是碰泵示功图的最明显的标志，如 右下图所示。
分析判断抽油机井典型示功图
深井泵的组成： ①、泵下装置，主要是滤网（现场又称为
“花管”）、砂锚、气锚等； ②、泵筒，包括固定凡尔总成和衬套等； ③、活塞，包括活塞上的防砂槽、游动凡尔
以及连接抽油杆的拉杆等。 ④、井下管柱的组成主要是管、杆、泵。
深井泵示意图
拉 杆
游动
防
凡尔
砂
槽
固定 凡尔
滤 网
2
《抽油机井管柱图》
6、深井泵漏失示功图： （8）、游动凡尔失灵
当游动凡尔失灵时，导致在游动 凡尔“在上冲程时完全不能关闭”， 使示功图在上冲程的“全过程”没有 明显增载的“圆弧”。这点是游动凡 尔失灵示功图的明显的标志，如右下 图所示。油井出现游动凡尔失灵时， 也应该先碰泵和洗井，若还无效，就 应上修作业。
游漏 游动凡尔漏失
泵挂1450米,液面500米,日产液1.2吨
游失灵
泵挂1450米，液面500米，日产液0
分析判断抽油机井典型示功图
6、深井泵漏失示功图： （10）、双凡尔漏失
当双凡尔同时出现漏失时，导致 固定凡尔和游动凡尔“在上、下冲程 时都不能正常关闭”，使示功图在上、 下冲程时出现增载线与卸载线同时变 缓的现象。这是双凡尔漏失示功图的 最明显的标志，如右下图所示
油井实测示功图解释大全
六、解释抽油机井理论示功图A-驴头位于下死点 D点卸载终止点 C-驴头位于上死点AB-增载线 CD-卸载线B-吸入凡尔打开，游动凡尔关闭点增载终止点λ+λ-冲程损失（抽油杆伸长及油管缩短之和）D-固定凡尔关闭，游动凡尔打开点BC-活塞冲程上行程线也是最大负荷线AD- 下行程线也是最小负荷线 B1C-光杆冲程OA-抽油杆在液体中重量 AB1-活塞以上液柱重量ABCD-抽油泵所做的功七、实测示功图的解释（1）图1为其它因素影响不大，深井泵工作正常时测得的示功图。
这类图形共同特点是和理论示功图的差异不大，均为一近似的平行四边形。
（2）图2为供液不足的典型示功图。
理论根据：活塞下行时，由于泵内没有完全充满，游动凡尔打不开，当活塞下行撞击到液面游动凡尔才打开，光杆突然卸载。
该图的增载线和卸载线相互平行。
（3）图3为供液极差的典型示功图。
理论根据：活塞行至接近下死点时，才能接触到液面，使光杆卸载，但由于活塞刚接触到液面，上冲程又开始，液体来不及进入活塞以上，所以泵效极低。
（4）图4为气体影响的典型示功图。
理论根据：在活塞上行时，泵内压力降低，溶解气从石油中分离出来，由于气体膨胀，给活塞一个推动力，使增载过程变缓。
当活塞下行时，活塞压缩泵内气体，使泵内压力逐渐增大，直到被压缩的气体压力大于活塞以上液柱压力时，游动凡尔才能打开。
因此，光杆卸载较正常卸载缓慢。
卸载线成为一条弯曲的弧线。
（5）图5为“气锁”的典型示功图。
所谓“气锁”是指大量气体进入泵内后，引起游动凡尔、固定凡尔均失效，活塞只是上下往复压缩气体，泵不排液。
（6）图6为游动凡尔漏失的典型示功图。
当光杆开始上行时，由于游动凡尔漏失泵筒内压力升高，给活塞一个向上的顶托力，使光杆负荷不能迅速增加到最大理论值，使增载迟缓，增载线是一条斜率较小的曲线。
卸载线变陡，两上角变圆。
（7）图7为游动凡尔失灵，油井不出油的典型示功图。
图形呈窄条状，整个图形靠近下负荷线。
（8）图8为固定凡尔漏失的典型示功图。
示功图分析
力不能迅速提高，卸载变慢，使排
出阀滞后打开（ D' ）
P
B
泵的余隙越大，进入泵内的气 量越多，则DD '线越长
D'A为下冲程柱塞有效冲程 A
B’ D'
C
D S
而当进泵气量很大而沉没压力很
低时，泵内气体处于反复压缩和膨 胀状态，吸入和排出阀处于关闭状 P
态，出现“气锁”现象。
B
B’
如图中点画线所示： A D’
典型示功图 采油工艺技术 采油工 采油地质工
特征描述 ：油管漏失后,漏失点以上的液柱就会漏失到油套管环形空间，使悬点载荷达不到理论上的最大载荷。 图形呈平行四边形，即与理论功图相似，但是实际载荷远低于理论载荷。漏失点越接近井口,实际的最大载荷线 越接近理论最大载荷线。漏失部位越靠近泵口，图形越窄。主要是因油管未上紧或因腐蚀穿孔所造成的。
杆断脱
典型示功图 采油工艺技术 采油工 采油地质工
现象：抽油杆断脱后 ，产量突然大幅下降，甚至不出油。电流发生明显变化， 电流上冲程小，下冲程大，越是上部断脱，上电流越小，下电流越大。蹩压不升 ，如果是底部断脱蹩压可能出现上冲程压力下降，下冲程压力上升的现象，变化 值不变。热洗后抽蹩测功图，压力不升图形不变。洗井正洗不通。 处理：上部杆断脱可以利用吊车打捞；带有对接器的井热洗后对接数次无效报作 业；不带有对接器的井，确定断脱无误后申请作业。
特征描述 ：油井具有一定的自喷能力，固定阀和游动阀都处于开启状态，抽汲只起助喷作用，液柱载 荷基本上不作用在悬点上。示功图的位置及载荷的大小取决于喷势的大小。一般情况下，图形在上、下 理论负荷线之间，油井自喷喷势越大，图形越偏低，有些图形与抽油杆断脱时的图形相似， 但油井泵 效高于 60% 。自喷图形与泵未下入泵筒图形也相似，但后者一般是在新下泵或检泵后所出现的问题， 且产量也不相同。
油井计量原理及功图分析(1)
油井产液量计量原理目前，我厂已经在40多口抽油井、自喷井以及注水井上推广应用了微功耗无线变送器油水井井口自动计量装置，应用范围涉及6个采油队。
这套系统最基本的求产原理、示功图以及泵功图的定性分析有必要向各采油队技术人员做如下介绍，希望能对各位分析油井的生产状况起到作用。
(一)游梁式抽油机井功图法求产原理抽油井示功图的纵坐标为光杆（露出地面，通过悬绳器与驴头连接的第一根光滑的抽油杆）在抽油过程中受力的载荷坐标，横坐标为抽油杆上、下行程时的位移坐标。
抽油机驴头所悬拄的悬绳器承受光杆和井下全部抽油杆柱，并带动最下部有杆泵的柱塞作上、下运动，即一个周期。
相应地可画出一个载荷与位移的函数关系曲线，即示功图。
抽油井生产情况千变万化，井下泵况相当复杂，只有通过自动量油技术或动力仪、诊断仪测得反映有杆泵工作状况的示功图，只有掌握了诊断技术，才能分析和管理好抽油井。
采油二厂管辖的油田抽油机井目前已经有30多口井采用了“功图法”自动计量，相比较采用分离器求产，由于受各种因素影响求产波动较大，而且求产时间较长，不利于快速、准确、及时掌握油井生产动态，直接关系到油田的稳产，流量计或分离器的检修，也大量增加油气操作成本；以往在油田产量紧张时，大多是技术人员通过繁重的油水井大调查工作来摸清所辖井的生产情况，费时费力，其中个别油井因工程技术人员水平差异而无法进行定论，不但增加了井下作业工作量，也存在一定程度的误诊，漏诊，给油田生产造成极大不便。
通过示功图求产可以解决常期困绕油田的各类机采井求产、诊断和综合评判中存在的问题，在一定程度上不仅解决油井的求产困难，而且减轻采油工作者劳动强度。
自动计量系统油井产量提供了一个快速、准确测算方法，使决策部门能够对我厂所辖油井实现宏观上的控制和决策。
1.理论示功图特征分析在实际的示功图分析工作中，为便于分析常常要拿理论示功图与实测示功图进行对比，从中分析该油井的工作状况。
下面就先来了解一下理论示功图的绘制和解释。
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一、机械式示功器
1．结构和工作原理
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2．小活塞和弹簧的选择
3．机械示功器的传动机构 4．机械示功器的局限性及适用范围
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1．结构和工作原理
组成：由传感机构A、转筒机构B和记录机构 C三部分组成。 传感机构A：小活塞5、活塞杆4及螺旋形示功 弹簧1等，用以感受缸内压力变化并以小活 塞的位移输出； 转筒机构B：绳索9、转筒8及转筒弹簧7，用 以反映柴油机活塞的位移； 记录机构C：由传动杠杆3及画笔杆2组成，将 小活塞的位移在画笔杆端部平行放大，画 笔杆端部装设有铜笔尖。 原理：如图所示
2、组成：
测量电路
将上述电信号经放大器等中间环节放大、过滤后，输 送到记录显示装臵 通过显示器或打印机将电信号显示或打印出来。
记录显示装臵
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电阻应变式示功装臵
原理：
•
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用电阻应变式压力传感器把被测压力转换成应变片的电阻值，通过 应变仪把电阻值的变化转换并放大成所需的电压或电流信号送往显示记 录装臵。 柴油机曲轴转角信号可由磁电式或光电式等传感器测量。系统框图 如下：
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气电示功图
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二、电子示功器
1、运用： 随电子技术的发展，运用逐渐普及，在现代柴油机的监控技术中均采
用电子示功器。
压力传感器是电子示功器的核心环节，所以它形式决定了示功器的名称
1）电阻应变式 2）压电式 3）电容式 4）电感式
传感器
将气缸内的气体压力、曲轴转角等非 电量按一定比例转换成相应的电量输 出；
如选用1/5小活塞测取p-V示功图，若缸内最高爆发压力pz=8.0MPa，选用示 功弹簧标记为6.0。
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3．机械示功器的传动机构
1）作用：
• 把柴油机活塞的运动规律按比例传给示功器的转筒机构。
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2）传动机构应满足的条件：
a. 使活塞行程的缩小比例要与转筒的周长相适应（略小于周长）；
b. 转筒的运动规律与活塞的运动规律同步，以便正确反映柴油机活塞的运 动规律。
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3、电子示功器的优缺点及适用范围
1）固有频率高，具有良好的高频特性。
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电阻应变固有频率达数十千赫，压电石英式可高达数百千赫。固有频率 高其频率特性就宽，所以电子示功器广泛适用于低、中、高速柴油机的 测量，其测量误差小于1％。
2）灵敏度高、线性好。
但易受外界干扰影响（如电源电压波动、电磁场干扰及环境温度变化 等），影响其工作稳定性。故对测量电路要求较高，需设臵补偿装臵。
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示功器类别：
船上常用的是机械式示功器，随着电子技术的应用与发展，电子式示功 器的使用也在不断增多。
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第八章 示功图的测量与分析
2. 测示功图有什么用？
用途： 1）研究气缸内燃烧过程和燃烧放热规律；评估扫气过程；确定最高爆
由工程热力学可知，示功图面积代表气缸 内一个工作循环所作的指示功。
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5 1
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结构简图：缸内气体压力经膜片4传递到套 筒7和石英晶体3（二片），晶体受压时产 生的负电荷由电荷引出片6汇集并经导线5 引出。
6 3 7 4 图 10-7 压电石英压力传感器
为减少温度变化对传感器工作的不利影响，1、2-绝缘体；3-晶体；4-膜片；5-导线； 一般需对传感器采用强制水冷却。新型传 6-引出片；7-套筒 感器也有非冷却型。
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• 依照计算和分析的结果，判断柴油机工作性能和运转状况，
调整相关参数，确保柴油机在最佳状态下运行。
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第八章 示功图的测量与分析
§8-1 示功图测量 §8-2 示功图的分析和计算
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§8-1 示功图测量
一、机械式示功器 二、电子示功器 三、示功图的测取方法及注意事项
四、示功图的种类及用途
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2．小活塞和弹簧的选择
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在各自小气缸的凸缘 1）小活塞标记（三套活塞用以下标号表示）： 上有钢印注明的1/1、 • 1/1（标准活塞直径为20.27mm）； 1/2、1/5字样。 • 1/2（其面积为1/1活塞的1/2，活塞直径为14. 35mm）； • 1/5（其面积为1/1活塞的1/5，活塞直径为9.06mm）。 选择： • 测p—V示功图时选用1/5小活塞；测进、排气过程时选用1/1小活塞（弱弹 簧示功图）。 2）示功弹簧的标记： • 用弹簧比例M标记。M表示缸内压力每变化1MPa，弹簧的变形量(mm)，单 位为mm／MPa。 选择： • M根据小活塞标号和柴油机缸内pz值选择，使所测取的示功图的最大高度 接近于示功图纸高度，以保证示功图的精确度。
•
电阻应变式 压力传感器
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应变仪
显示记 录仪器
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电阻应变式示功装臵
• 压力传感器的结构如图10-5所示。 • 电阻应变片贴于应变筒14外壁，应变筒 由薄壁（0.2～0.3mm）合金钢制成，下 端焊有很薄的悬链薄膜，该薄膜既薄又 柔软，只传递压力、不产生弹力。 • 缸内压力作用到悬链薄膜时，引起薄壁 应变筒14变形，使应变片电阻发生变化。 经导线传至接线柱7后由屏蔽电缆8输出。 • 冷却水管4用于膜片和应变筒强制冷却， 以消除燃气高温对测量结果的不良影响。 调整垫片13可保证安装时应变筒有适当 的预紧力。
第八章 示功图测量与分析
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第八章 示功图的测量与分析
了解发动机工作时气缸 内部的工作情况，最常 用且方便的方法就是测 取示功图。
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1. 什么是示功图？
示功图是气缸内工质压力随气缸 容积或曲轴转角变化的图形。
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第八章 示功图的测量与分析
• 示功图用什么测取？
示功图的获得需要专门的测量仪器——示功器进行测取。 机械式 气电式 三种 电子式
示波器
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压电示功图测量
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压电示功图测量
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传感器与放大器
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2．压电式示功装臵
压电石英传感器，由石英晶体的压电效应 制成。 压电效应：某些晶体沿其某结晶轴方向作 用外力时，内部会产生极化现象：即在其 表面有电荷集结，且电荷大小与外力成正 比，当外力消失，晶体又恢复至不带电状 态。具有压电效应的晶体称压电晶体。
3）传动机构类型：
a.曲柄式传动机构
b.凸轮式传动机构 c.杠杆式传动机构
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a. 曲柄式传动机构
• 立轴1由柴油机曲轴（或凸轮轴）带动 （转速等于曲轴转速），由小活塞4、连杆3 和小曲柄（圆盘2上的偏心销）组成一单独 的小曲柄连杆机构，模拟柴油机的曲 柄连杆机构的运动。 • 在结构上使小曲柄2的半径r与连杆3长 度l之比 r/l=R/L（R－柴油机曲柄半径， L－柴油机连杆长度），则小曲柄连杆 机构的运动规律即与柴油机活塞运动 规律同步。 • 由小活塞销5带动的滑块6的运动规律 反映了柴油机活塞的运动规律。当测 试结束时可用止动杆8推动滑块6使其 脱离活塞销5的控制。 • 曲柄式传动机构用于Sulzer型柴油机。
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b.凸轮式传动机构
• 示功凸轮1装在凸轮轴上，示功凸轮的外形按柴 油机活塞运动规律设计并按一定的位臵安装在 凸轮轴上，因而它也能反映出活塞的运动规律， 且其高度、最低位臵也与活塞的上、下止点对 应。当测量完毕时，可用插销通过销孔5和6把
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导杆3提起使之脱离凸轮轴控制。
• 通常每个气缸都装有一套相应的凸轮式传动机 构。
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2．压电式示功装臵
原理： • 一般由压电式压力传感器、前臵放大器和示波器等组成。
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• 前臵放大器是一个高阻抗（＞1012Ω）输入的放大器，作用是放大压电传 感器的微弱信号并将传感器的高阻抗输入变为低阻抗输出。它的绝缘性 能对测量精度影响极大，通常多采用电荷放大器。
压电式压力 传感器
前臵放 大器
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2．小活塞和弹簧的选择
• 弹力：F＝k × h ＝ p × S
• 弹簧变形量h： 直接影响示功图绘出高度；h过大，受
转筒高度限制；过小不能精确反映缸内压力变化。 ——尽可能控制在一个合适的高度。
• 缸内压力p ：p↑→h↑，如何控制变形量？
1）弹簧刚度k：在缸内压力p和小活塞面积一定时， k↑→h↓；
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气电式示功器
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内燃机动态压力测量中采用横向集点法绘制压力-曲轴转角（p-α）示 功图曲线的仪器，也称平衡式示功器。它主要由平衡式传感器、转筒、 电火花控制器和高压气瓶等组成。装有记录纸的转筒由内燃机曲轴带动。 平衡式传感器膜片的一面与气缸内的压力连通，另一面与从气瓶来的可 以准确控制其压力值的平衡压力连通。当两面的压力平衡破坏时，膜片 即向一方移动并引起电火花控制器产生高压脉冲，在记录纸的相应位臵 上击穿成小孔。当逐步改变给定的平衡压力时，则在记录纸的相应于不 同曲轴转角的位臵上得到一系列代表不同压力的击穿孔，构成了p-α示功 图。这种示功器测录准确，适用于高速内燃机。所测录的示功曲线图形 较大，便于进行定量分析，使用广泛。这种示功器测录的p-α示功图尚可 根据曲轴转角与气缸容积的几何关系，通过作图法改绘为压力-工作容积 (p-V)示功图。
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2．小活塞和弹簧的选择
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使用1/5小活塞测取p-V示功图时，根据最高爆发压力pz可参考下表选择弹簧 比例。 爆压与弹簧比例对照表 表10-1
最高爆压pz （MPa）
弹簧比例M（mm ／MPa） 4.0 12 5.0 10 6.0 8 7.0 7 8.0 6 10.0 5 12.5 4 15 3