抽油机平衡判断方法与调整方案比较
第四章抽油机平衡的检测与调试_pdf
第四章抽油机平衡的检测与调试学习目标掌握抽油机平衡原理，能够正确判断抽油机平衡状况，熟练完成抽油机平衡调节。
第一节用观察法检查抽油机平衡状况一、操作方法（1）启动抽油机。
（2）抽油机运转几周后停止抽油机运行，观察驴头和曲柄停留位置，认真听运转声音。
（3）判断抽油机平衡状况。
二、技术要求（1）认真仔细地观察、听。
（2）必须按准则判定。
（3）判断平衡状况准则：①抽油机启动顺利，电动机无怪叫声，则抽油机平衡。
②当曲柄在任何转角停机时，曲柄可停留在该位置，或者断电后曲柄向前滑动一个很小的角度停下来，则该机平衡良好。
③当驴头在任何位置停机时，曲柄平衡块都要反复摆几下，最后使驴头停在上死点，即曲柄位置指向下方，则该机平衡偏重。
④当驴头在任何位置停机时，曲柄平衡块都要反复摆几下，最后使驴头停在下死点，即曲柄位置指向上方，则该机平衡偏轻。
⑤当驴头在任何位置停机时，曲柄缓慢地滑行到指向上方位置停下，或曲柄缓慢地退回到指向上方位置停下，则该机平衡偏轻。
⑥当驴头在任何位置停机时，曲柄缓慢地滑行到指向下方位置停下，或曲柄缓慢地退回到指向下方位置停下，则该机平衡偏重。
第二节用测时法检查抽油机平衡状况一、操作步骤（1）启动抽油机；（2）观察驴头运行；（3）准确测量抽油机上下行程时间；（4）判断抽油机平衡状况。
二、技术要求（1）应集中精力观察驴头运行。
（2）测试驴头上下行程时间应准确。
（3）必须按平衡准则进行判定。
（4）判断平衡状况准则：①上下行程时间相等，则该机完全平衡。
②上行程快，而下行程慢，则该机平衡偏重。
③上行程慢，而下行程快，则该机平衡偏轻。
第三节游梁式抽油机平衡的调整一、操作步骤（1）用观察法、测时法、测电流法等方法判断抽油机平衡状况。
（2）将曲柄停在水平位置，刹紧刹车。
（3）卸下安全销块，卸松曲柄块固定螺栓。
（4）根据计算出的平衡重半径位置，用摇柄及撬杠将平衡块移动到平衡（5）安装安全销块，拧紧平衡块固定螺栓。
抽油机井的平衡调整
表 ２ 第 七 采 油 厂 调 平 衡 井 能 耗 测 试 对 比表
上 电流 下 电流 平衡度 有功功 系统效 系统效 节电率 项目 ｝ ｝ ／ ％ 室／ ｋ Ｗ 率／ ％ 率提高 ／ ％
／ ％
作 业 区
二 、平 衡 判 定 方 法
调平 衡前 ３ ８ ． ４ ６ ３ ０ ． ２ １ １ １ ２ ０ ９ ６ ． ９ ４ ４ １ ２ ． １ ４
Ｏ． ６ ２ ４ ． ８ ８
工 作时 ，始 终处 于 平衡 状 态 的抽油 机 是没 有 的 ，因
调平 衡后 ２ ７ ． ６ １ ２ ７ ． ６ ７ １ ０ ０ ． ８ ３ ６ ． ６ ０ ５ １ ２ ． ７ ６
方 法 有两 种 ，一 是测 量 驴头 上 、下冲 程 的时 间 ，二 是测
量上 、下冲程 中 的电流 。 １ ． 测量 驴头 上 、下冲程 的时 间
目前 ，全 厂 主要 应 用 的平衡 方 式为 曲柄 平衡 ，就 是 将平 衡 重加 在 曲柄 上 ，这 种方 式便 于 平衡 的调整 ，同时 可避 免 在 游梁 上 造成 过 大 的惯性 力 。根 据 ２ ０ ０ ６年 １ ２月
抽 油机 在平 衡 条件 下 工作 时 ，上 、下冲程 的电 流峰
值 应该相 近 。即 ：
平衡 率 ＝， ÷， ×１ ０ ０
平衡 率 ／ ％
８ １ ． ４
平衡井 ／口
一
不平衡 井 ／ 口
６ ５
如 果 上冲 程 的 电流 峰 值大 于下 冲程 的 电流峰 值 ，说 明平 衡 不够 ，则 应增加 平 衡 块重 量或 增 大平衡 半 径 Ｒ ；
抽 油机 井平 衡状 况 的好 坏直 接 影响 到减速 器 、电机 的负 荷 、使 用寿 命及运 转平 稳性 。进 行抽 油机 平衡调 整 ， 就 是 为了保 证抽 油机在 最 佳状 态 下 ，以降 低 能耗 、提 高
3-3抽油机的平衡
3.复合平衡方式计算
平衡半径公式：
R = (Wr ′ + Wl ′ s RW cr ) − c c − ( X uc + Wb ) 2 2Wcb Wcb bWcb
曲柄平衡
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ复合平衡
采油工程 9
二、抽油机平衡计算
3.平衡测量与调整 （1）利用 “上、下冲程电流峰值相等”来检测抽 油机的平衡情况。
测电动机上、下冲程的电流峰值Iu和Id • Iu＞Id 平衡不足 • Iu＞Id 平衡过重 在两个电流中有一个小的，一个大的 若I小/I大 ≥0.8时就认为是平衡了，否则就要重新计算 平衡半径或平衡重，重新调整平衡。
H t
Nr
采油工程 21
四、抽油机井的系统效率
电动机效率
地面效率： η地面
HPPR = Nm
皮带和减速箱效率 四连杆机构效率 盘根盒效率
HP 井下效率： η井下 = H HP PR
抽油杆效率 抽油泵效率 管柱效率
抽油效率： η抽油 = η地面 ×η井下 =
HPH Nm
采油工程 22
1.平衡条件
• 在上冲程中平衡系统放出 能量，帮助电机对悬点做 功：
Au = Aw + Amu
• 则得电机在上冲程中做的 功为：
Amu = Au − AW
采油工程 4
(三) 平衡原理
1.平衡条件
在下冲程中把能量储存起来，在上冲程中利用 储存的能量来帮助电动机做功，从而使电动机 在上下冲程中都做相等的正功。
目前国产抽油机所选配的电动机大多是高起动 转矩系列的三相异步封闭式鼠笼型电动机。
采油工程 15
三、电动机选择和功率计算
电动机功率与曲柄轴上的扭矩关系式为： N m =
抽油机井自动平衡改造方法及效果评价
为保证改造尾游梁受力均匀以及改造部位强 度，对尾游梁进行强度校核计算。在额定扭矩及电 动机自身重力作用下，在尾游梁自身重力以及游标 平衡重作用下，最大应力发生在尾游梁根部 （与游 梁 连 接 处）， 最 大 应 力 为 113.7 MPa， 按 照 屈 服 强 度 830 计 算 ， 安 全 系 数 7.29 （830/113.7）， 变 形 量 极 小，满足强度要求，改造后也不会改变常规游梁使 用强度。
图 4 2#井太阳能储能型自动平衡改造效果曲线
5 结论
1） 抽 油 机 太 阳 能 储 能 自 动 平 衡 尾 游 梁 改 造 ， 依靠太阳能控制配重游标，可实现抽油机在每个冲 程内的动态平衡调整，能够极大改善无法满足平衡 条件的老旧抽油机的运行需求。改造成本低，运行 可靠，可作为今后油田开展碳中和节能的有效方式 之一。
石油石化节能
35
worthy of popularization and application in the oilfield system. Keywords: mixed magnetic synchronous motor；oilfield system；production practice；power saving technology
2 结构设计
太阳能储能自动平衡尾游梁装置由尾游梁和地 面控制系统组成。其中尾游梁可采取悬挂的方式固 定在抽油机游梁尾部，负责实现自动平衡功能的太 阳能游标均安装在尾游梁上 （图 2）。
太阳能游标两侧设置太阳能电池板。蓄电池采用 2 块 12 V、50 Ah 串联组成，电压为 24 V 直流电源。 电 动 机 为 24 V、 120 W 低 速 大 扭 矩 无 刷 直 流 电 动 机。游标两端分别安装限位开关，游标触发限位开 关后停止动作，实现可靠的限位保护功能。
游梁式抽油机调平衡三种方法的计算与比较
游梁式抽油机调平衡三种方法的计算与比较摘要：目前江汉采油厂98%以上的油井，采用的是机械采油，而其中90%以上的机采井，使用的是游梁式抽油机（以下简称抽油机）。
确保抽油机在平衡状态下工作，不仅仅可以节约大量能耗，而且可以延长抽油机设备的寿命，优化井下工况，间接提高油井产量。
因此调整抽油机平衡是各采油站日常设备管理中的重点工作。
抽油机调平衡大致可分为电流法、电能法、示功图法、功率法、扭矩法。
本文提供了常用的电流法、扭矩法和功率法三种方法的计算和比较。
关键词：游梁式抽油机;平衡;电流法;扭矩法;功率法1、抽油机平衡基本原理、定义及判断抽油机下冲程过程中悬点载荷以及电动机所做的功储存起来，下冲程储存的能量释放出来帮助电动机带动悬点运动做功。
这就是抽油机平衡的基本原理。
根据《QSY1233-2009游梁式抽油机平衡及操作规范》中对抽油机的平衡状态的描述：指抽油机减速器扭矩最小的状态，也就是减速器扭矩均方值最小的状态，或者上、下冲程中减速器扭矩峰值最小的状态。
通俗地说抽油机平衡必然满足上、下冲程电机做功相等。
而抽油机在日常生产中由于自身的工况特点，其驴头悬点承受交变载荷，上冲程，抽油机驴头承受抽油泵活塞截面以上液体、抽油杆柱自身的重量、以及惯性、摩擦、振动等负荷。
下冲程时，抽油机驴头仅承受抽油杆柱在井液中的重量及少量的摩擦、惯性等负荷。
其上、下冲程负荷差别非常大，抽油机无法正常运行，为了保证抽油机正常运行，通常采用游梁平衡、曲柄平衡、复合平衡、气动平衡的方法。
而对大型抽油机常用曲柄平衡（本文所讲到平衡调整所针对的就是曲柄平衡游梁抽油机）。
对于是否平衡，判断主要依据有观察法、上下冲程时间法、电流法、扭矩法、功率法等，观察法、上、下冲程时间法虽可粗略地判断抽油机是否平衡，但无法给出调整平衡的具体数值。
电流法、扭矩法、功率法不仅能计算出当前抽油机的平衡率，而且还可以算出达到平衡条件所需要移动平衡块的距离，在现场得到广泛运用。
探讨抽油机平衡判断方法与调整措施
探讨抽油机平衡判断方法与调整措施作者：马健米长东刘敏来源：《科学与技术》2014年第08期摘要：油田生产中抽油机平衡调整方法较多，每种方法的调整效果不同。
分析了评价抽油机平衡的3个基本准则，指出3个评价标准均可通过提取抽油机单冲程功率曲线中的信息获得。
对抽油机调平衡后，使其同时满足3个基本准则时，可认为抽油机处于理想的平衡状态。
现场试验测试和数据分析表明：采用准则二中的功率法调平衡后，抽油机可同时满足准则一和准则二，并接近准则三的要求，可实现抽油机平衡调节。
关键词：游梁式抽油机；平衡准则；功率法；电流法由于游梁式抽油机复杂的机械运动，使抽油机的平衡调整存在较大的难度。
目前的油田生产中，抽油机平衡的评价标准通常采用“电流法”，当下冲程最大电流与上冲程最大电流之比在80%～110%时，认为抽油机处于平衡状态。
然而，电流法检验抽油机平衡时会出现假平衡现象，这是由于抽油机下冲程时会产生电机倒发电现象，而钳形电流表采用的电流互感器无法判断电流的相位导致误判，生产实践已经证明这种方法无法准确评价抽油机的平衡。
因此，电能法、示功图法、平均功率法、曲柄轴转矩法等相关方法被广泛讨论。
为达到节能、延长减速箱寿命、操作简便的综合目标，本文讨论了抽油机平衡评价准则原理，指出抽油机平衡的3个基本准则。
若抽油机运行中能同时满足3个平衡准则时，则抽油机工作状态最佳，处于较节能的状态。
1 抽油机平衡判断原则根据《游梁式抽油机平衡的评价标准》中规定，电流法和平均功率法是抽油机调平衡的方法，但这2种方法都可归于基本准则：1）准则一：抽油机的电动机在上、下冲程中对外做功相等。
2）准则二：悬点上、下冲程中减速箱曲柄轴峰值转矩相等。
3）准则三：整个冲程中减速箱曲柄轴转矩的均方根值最小这一准则通常用于游梁抽油机的平衡状态检验与调整，但减速箱曲柄轴的转矩测量比较繁琐，通常可根据实测的光杆示功图及转矩因数表来绘制转矩曲线。
这样的测量过程不利于现场的实际应用。
抽油井平衡调整的做法与认识
否有不正常的叫声。还可以采用反复开停抽油机的方法，以观察驴头和曲柄停留的位置和
状况 2.测时法 用秒表测量驴头上下行程的时间，通过时间变化获得平衡状况的信息。可以用用时比来衡
当游梁式抽油机工作时，驴头悬点上作用的载荷是变化 的，上冲程驴头需提起抽油杆柱和液体，电动机要付出很大 的能量；而下冲程抽油杆柱依靠自重就可以下落，不但不需
要发动机付出能量，反而对电动机作功，这就是抽油机在上、
下冲程中不平衡的原因。由于电动机载荷极不均匀，严重影 响四连杆机构、减速箱和发动机的效率和寿命，也恶化了抽 油杆的工作条件，带来以下危害：
1.设计制造较复杂，成本高2.故障 率高 1.结构复杂，制造质量要求高2.故 障率相对较高
游梁式抽油机
气动平衡
重型长冲程抽油 机
重锤平衡
1.平衡方式最简单2.可应用于无游梁 抽油机3.在长冲程抽油机中有一定优 势
1.冲数大时平衡晃动，易发生机械 故障2.平衡轨道易偏磨
中小型无游梁式 抽油机
二、平衡判据与检测平衡状况的方法
油机就要进行调整 。
平衡调整计算的方 法很多，主要有： 经验法、电流法、 功率曲线法、扭矩
法等。
三、平衡调整方法应用对比
以前应用过经验法,就是根据平衡轻重程 度，以及现场实际经验，估计移动距离，
如一次调整不到位，再进行操作，直到平
衡为止。可是这样一次成功的可能性很小， 有时要调整两三次，非常麻烦。我们现场 应用的是经验公式：
凌秋玉
一、不平衡的产生和危害 二、平衡判据与检测平衡状况的方法 三、平衡调整方法应用对比 四、经验与认识 五、结束语
抽油井平衡状况分析与优化调整对
抽油井平衡状况分析与优化调整对策武继强摘要：油田进入特高含水期以后抽油机井平衡率变化是由上述各项因素综合作用的结果。
要有针对性的对油区内抽油机井的平衡率进行调整，应加强四个方面工作：（1）加强开采管理，制定合理的开采参数，提高开采效果。
制定合理的洗井周期，减少因油稠滞流等因素引起不平衡井数；（2）认真分析每口井平衡变化原因，调整平衡时应针对不同的原因采取不同的措施；（3）对油区设备加强及时有效保养维护，减少设备故障率，并根据条件更换新设备；（4）加强管理及时调整不平衡井，最终达到提高平衡率指标目的。
关键词：油田开发；抽油机；平衡状况；平衡率变化；设备故障率抽油机平衡状况的好坏关系到抽油机减速箱、连杆以及电机等设备的使用寿命和系统效率。
随着油田开发的深入，各单元陆续进入特高含水期，加上“地面、井筒、井网”老化矛盾突出，油井开采不均衡和产液结构的两极分化现象突出，影响了油井的正常生产。
1 抽油机平衡机理抽油机实际运转中理想状态的平衡并不存在。
平衡状况是动态变化的过程，所以生产过程中需要定期检查和调整平衡。
检查方法有两种：一是测量驴头上、下冲程的时间，二是测量上、下冲程中的电流。
抽油机在平衡条件下工作时，上、下冲程的电流峰值应该相近。
即：I上/I下=100%如果上冲程的电流峰值大于下冲程的电流峰值，说明平衡不够，则应增加平衡块重量或增大平衡半径R（平衡块远离曲柄轴中心）；反之，则应减小平衡块重量或平衡半径R（平衡块靠近曲柄轴中心）。
抽油机运转不平衡，原因是上、下冲程中悬点载荷的变化，造成电动机在上、下冲程中所作的功不相等。
2 影响平衡率因素分析2.1地层因素主要表现在地层出砂井、地层供液不稳定井较多，易出现结垢、油水井层内窜等问题，还有部分含水低导致交变载荷增大。
2.2井筒因素受井深结构、出液高含水、管柱腐蚀、井筒结构等影响，抽油机井杆、管腐蚀偏磨问题较多，主要表现在抽油杆偏磨问题严重，另有部分存在套管变形致油管变形导致抽油管下不去。
游梁式抽油机平衡标准判别与优化调整
厉害。均方根扭矩 、平均扭矩及周期载荷系数均按 曲柄旋转 １ 电流平衡度为 ９５％时能耗最低 ，调整 区间 ９００／０．１００％。应用 电
游 梁式抽油机平 衡标准 判别 与优化调整
周 荣 刚ｎ 李 洪 涛ｎ 丛 国 荣 ｎ 陈 新 宇 幢
（［１］中石化 胜 利 油 田 东辛 采 油厂 山 东 ·东营 ２５７０００；
［２］中国石 油大 学 北京 １０２２４９）
摘 要 游梁式抽油机 的平衡方式是通过调整平衡块来消减 抽油机上下冲程 的负载差异 ，抽油机 平衡状况直接影响
果相 比电流平衡井 耗电低 。平衡调整应优先保证减速器扭矩 衡 原 则 。
的峰值不超过 减速器额定扭矩，在此基础上尽量使减速器扭
对抽油机减速器 曲柄扭矩进行平衡计算在理论上相对较
矩 的均方根 值最小。
易，但在工程中测量 曲柄轴扭矩存在实际困难 ，因此在工程角
２游 梁 式 抽 油 机 平 衡 调 整 技 术
前 现 场 执 行 标 准 为 当 电流 平 衡 度 在 Ｏ．８５．１之 间 时 认 为抽 油 机 其他 电机特性 曲线 间的关系 ，为实现抽油机 电机工作特性平
平衡 、工作正常 。采用 电流平衡法时 ，当 ＩＢＦ＝Ｉ时 ，反 映了抽 衡 奠定 了基础 。关于 功率 平衡 技术的原理及计算过程如下 ：
处于过平衡状态 ；反之认为抽油机处于欠平衡状态 。当 Ｏ．８５＜ 机轴功率间的关系 ，推到 电机 轴功 率；
ＰＢＦ＜Ｉ可认为抽油机平衡，由于可实现对抽 油机 的精确平衡 ，
（３）计算抽油机在当前平衡条件下 的曲柄轴狰扭矩 ；
可以实现功率平衡度 。其平衡 目标是追求抽油机在上、下冲
（４）根据抽油机 曲柄平衡重的实际测量位置 ，计算 曲柄平
用电功率判断和调整抽油机的平衡
内蒙 古石 油化 工
５ ５
用 电功率判断和调整抽油机的平衡
许 雪 云 孙 景 丽。付 兴 芬 张继 震 马 广 杰 ， ， ， ，
（． 原 油 田采 油 三 厂 ；． １中 ２ 中原 油 田采 油 工 程 技 术研 究 院 ）
摘
要 ： 电 流 峰 值 判 断 和 调 整 抽 油机 的 平 衡 一 直 在 广 泛 应 用 ， 特 点 是 方 法 简 单 方 便 ， 存 有 误 用 其 但
电 １‘ 。 ． ｚ５
归纳 上 述 两个 特 点 可 以看 出 ： 以前 调平 衡 ① 方 法 使 得 其 结 果 是 欠 平 衡 。② 更 严 重 的 欠 平 衡 导 下 行 程 发 电 严 重 。③ 上 述 两 种 结 果 均 不 同 程 度 地 致 整 个 抽 油 机 系 统 工 作 不 平 衡 。④ 强 烈 的 发 电过
收 稿 日期 ：ＯＯ Ｏ 一Ｏ ２１— ７ ３
５ ６
内 蒙 古石 油化 工
２１ 年第 １ 期 ００ ９
的 致 导 程
情 况 ， 们期 望 抽油 机 在 上 下两 个 行 程 内作 功 较对 我 称 ， 就是 电动机 在上 下两 个行 程 内的作 功较对 称 。 也
而 评 判 作 功 的 严 格 量 度 应 当 是 电 功 率 ， Ｐ一 即 ３ Ｕｃ ｓ ， 中 ， Ｉ ｏ 其 Ｉ电 机 相 电 流 ， 是 电 源 相 电 压 ， Ｕ 是 电压 、 电流 之 间 的 相 位 差 。 见 电 流 仅 只 是 评 判 电 可 功 率 大 小 的 一 个 因 子 。实 测 资 料 证 明 ： 电流 Ｉ变 化 除 较 大 外 ， 压 Ｕ 变 化 不 大 ， 率 因 数 ＣＳ 的 变 化 范 电 功 Ｏ 围几 乎 是 一 １ １ 因 而 只用 电流 来 反 映 抽 油 机 的 作 ～ 。 功平 衡情 况是 很不 充分 的 。 ２ 电 流 法 与 电 功 率 法 判 断 结 果 的 对 比 大 庆 油 田进 行 过 ５ 口 井 的 电功 率 、 流 测 试 对 Ｏ 电 比 ： 电流 法 判 断 为 平 衡 的 井 占 ７ ， 用 电功 率 法 用 ２ 而 判 断 为平衡 的 井仅 占４ ， 中 存在 负功 的占６ ， ４ 其 ８ 按 电 功 率 法 判 断 结 果 重 新 调 整 平 衡 后 ， 均 单 井 节 平
抽油机四种调节的方法和注意点
抽油机四种调节的方法和注意点一、调节冲程1、将抽油机停在便于操作的位置上，刹紧刹车，切断电源，改好流程。
2、在盘根盒处用方卡子将光杆卡死，松刹车，盘皮带轮，卸去驴头负荷，再刹紧刹车（但不要卸悬绳器上方卡子）。
对游梁平衡为主的抽油机，需要时可用强度满足要求的导链将驴头拉在支架的横拉杆上。
3、如驴头重时，为防止游梁尾部上翘，卸前应用导链将横梁拉在变速箱的启吊上。
4、卸松冕形螺帽，将其外退与销子端面平，套上套筒用大锤打击套筒卸下销子及衬套。
5、将要调整的曲柄孔除锈，打光擦干净，涂上黄油，装上衬套及曲柄销子，上紧冕形螺帽，穿好开口销子。
6、连接连杆与曲柄销子（此时需缓慢上提或下放导链）。
7、校对防冲距，重新卡好悬绳器方卡子，松开导链。
8、轻松刹车使驴头吃上负荷，卸下盘根盒上的方卡子。
9、清理障碍物，打光光杆，改好流程，接通电源，开抽运转，并在运转中检查曲柄连接情况有无异常，井下有无碰挂现象。
二、调节冲次1、停抽油机，刹好刹车，切断电源，改好流程，卸掉防护罩。
2、卸松电动机固定螺丝及顶丝，前移电机，卸掉三角皮带。
3、用扒轮器卸掉电机上的皮带轮。
4、换装选好的皮带轮，安装时用榔头垫上铜棒边转边敲，切勿用猛力或直接用榔头猛击。
5、装好三角皮带，利用顶丝调整电机位置，使两皮带轮对正，作到两轮上“四点线”。
皮带轮松紧合适，拧紧电机固定螺丝。
6、清除曲柄周围的障碍和工具，松开刹车，改好流程，启动抽油机试抽，检查皮带轮有无松动及摆动现象。
正常后停抽，装好防护罩后开抽。
三、调节平衡(一)复合平衡型抽油机1、停抽油机，刹紧刹车，切断电源，使曲柄停在与水平夹角不大于150的倾斜位置上，要调平衡块位于曲柄上方，一般平衡调轻，曲柄上倾。
平衡调重，曲柄下倾。
2、卸松平衡块固定螺丝轻轻左右摆动使平衡块下移到预定位置，如曲柄倾斜度小，平衡块无法移动，也可用撬杠撬，也可用专用工具，移动时应防止平衡块下滑脱落。
严禁平衡块下滑方向站人。
3、扭紧平衡块固定螺丝。
采油工程—— 游梁式抽油机的平衡
第三章有杆泵采油第三节游梁式抽油机的平衡一、抽油机平衡原理（一）抽油机不平衡的原因：抽油机在工作过程中悬点承受的是不对称的脉动载荷，上冲程载荷很大，下冲程载荷较小，这样就会造成上冲程电动机做功很大，下冲程电机做负功，即悬点拉着电机旋转。
因此也就会造成抽油机不平衡。
（二）抽油机不平衡的危害：抽油机运转不平衡，影响电机的工作效率，使电机的功率因数降低，加大电机的功率损耗，减小电机的寿命；抽油机运转不平衡会使抽油机发生振动，严重时会造成翻抽油机的恶性事故，影响抽油机的寿命。
因此抽油机必须利用平衡装置调节达到运转平衡。
（三）平衡原理1．平衡原则及平衡条件抽油机达到平衡的原则是：（1）电动机在上下冲程中做功相等；（2）上、下冲程中电机的电流峰值相等；（3）上、下冲程中的曲柄轴峰值扭矩相等。
抽油平衡原理，如图3-31所示：在抽油机游梁后端加一重物，在下冲程中电机和下冲程的悬点载荷一起对重A：物做功，把重物升高储存位能w,md d w A A A +=则得到电机在下冲程中做的功为：d w md A A A -=式中 w A —— 下冲程中悬点载荷和电机对平衡系统做的功，即平衡系统储存的能量；d A —— 悬点在下冲程中做的功； md A —— 电机在下冲程中做的功。
在上冲程中平衡系统放出能量，帮助电机对悬点做功： mu w u A A A += 则得电机在上冲程中做的功为：W u mu A A A -= 式中 u A —— 悬点在上冲程中做的功；mu A —— 电机在上冲程中做的功。
根据第一条平衡原则： md mu A A = 即w u d w A A A A -=-可得到平衡系统在下冲程中应储存的能量为：2du w A A A +=（3-50） 上式说明抽油机的平衡条件为：平衡系统下冲程中储存的能量要等于悬点在上、下冲程中做功之和的一半。
2．平衡系统要达到平衡需要的平衡功当只考虑静载荷做功时，悬点在上冲程中做的功为：s W W A L r u )('+'=；下冲程做的功为：s W A r d '=。
抽油机功率平衡法调平衡方法研究2000
抽油机功率平衡法调平衡方法研究摘要：在管理抽油机的过程中，工作人员通常通过电流平衡率来判断抽油机的平衡情况。
然而，实际运用表明，电流平衡与抽油机平衡之间并没有绝对关系。
因此，利用电流测试法来检验抽油机的平衡在实际中存在缺陷。
为此，研究人员提出了利用功率法来调试平衡的新方法，以游梁式抽油机为研究对象，综合考虑各要素，来验证该方法的实用情况。
关键词：功率平衡法；游梁式抽油机开采石油时，地面的主要驱动设备就是有杆抽油系统，其代表则是抽油机。
抽油机的电动机车在上、下冲程中做相等的正功，成为抽油机的平衡状态。
抽油机井不平衡对减速器、皮带、电动机的寿命有严重影响，还会增加机井的能耗、故障率，并恶化抽油杆的工作条件、缩短检泵周期。
因此，调节抽油机的平衡就成了一项重要工作。
1.平衡原理和问题的提出通过在抽油机的曲柄或游梁尾部加装平衡重，使抽油机在下冲程时储存能量，并在上冲程时利用这部分能量帮助电动机做功，就是抽油机的平衡原理。
在平衡重合适的情况下，电动机上、下两冲程所做的功相等，曲柄轴扭矩值的变化小，减速箱和电动机的载荷均匀，可以实现抽油机安全、节能、平稳的运行。
目前，抽油机主要用于判断和调节平衡的方法是电流法，即根据电动机在上、下冲程中的电流峰值之比来判断抽油机是否达到平衡。
两个峰值小与大的比值被称为电流平衡度，平衡度在85%～115%区间为标准区间，即抽油机达到平衡状态。
若平衡度不再这个区间，就需要根据经验来调整平衡。
这种方法测试方便、设备简单，但在实际中却发现了问题。
首先，电流法不能判断负功引起的虚假平衡，而且调整平衡块是凭经验，不能一次性调整到位；同时，近年来变频智能控制技术在采油领域中愈发普及，而电流法配合这种技术使用时效果却很不理想，无法满足工作需要。
因此，调整抽油机平衡的方法急需改进。
目前，有一种利用功来判断平衡的方法，而随着技术水平的进步，有关人员依据能量守恒定律，研究出了利用功率法来一次调整平衡到位的公式，并投入应用。
浅析影响抽油机不平衡因素及平衡调整
中图分类号 ： Ｔ Ｅ ９ ３ ３ 文献 标 志 码 ： Ｂ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ３ － ６ ４ ９ ０（ ２ ０ １ ７ ）０ ７ － ０ ０ ６ ６ － ０ ２
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｆａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ Ｉ ｎ ｌｕｅ ｆ ｎｃ ｉ ｎｇ Ｕｎｂａ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｐｕｍ ｐｉ ｎｇ Ｕｎｉ ｔ ａ ｎｄ Ｂａ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ Ａｄ ｉ ｕ ｓ ｔ ｍｅ ｎ ｔ
第４ ３ 卷第７ 期
２ ０ １ ７ 年７ 月
油气开采
Ｏｉ ｌ ａ ｎ ｄ Ｇａ ｓ Ｐ ｒ ｏ ｄ ｕｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
化
工
设
计
通
讯
Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｃｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ
游梁式抽油机平衡检测及调整平衡的方法概述
游梁式抽油机平衡检测及调整平衡的方法概述作者：于洋来源：《中国科技博览》2016年第30期[摘要]目前在游梁式抽油机的平衡技术方面，主要有机械平衡和气动平衡两种平衡方式。
对于游梁式抽油机的上述两种平衡方式来讲，它们都有着相同的基本平衡原理，当抽油机在在下冲程过程中，抽油杆柱在油柱中的重量和抽油机拖动电机的驱动力矩一起作用来举升平衡系统，并且平衡系统将抽油杆柱释放出来的能量以及抽油机拖动电机所给出的能量以某种方式存储起来；当抽油机在上冲程过程中，抽油机的平衡系统将存储的能量释放出来，帮助抽油机的拖动电机做功，来举升抽油杆柱和油柱。
由游梁式抽油机的基本平衡原理可见，只要抽油机的平衡系统设计合理，就有可能使抽油机拖动电机在上下冲程过程中都对外做功，避免出现抽油机在负扭矩的情况下工作的现象[1]。
本文介绍几种抽油机调整平衡的方法及其优缺点。
中图分类号：TE933.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）30-0007-011.电流曲线法电流曲线法判别平衡状态就是用电流记录仪记录下抽油机电机的电流变化曲线，根据此电流曲线来判断和调整抽油机的平衡，实际的油田生产中主要的测试抽油机平衡状态的方法是直接采用钳形电流表测出抽油机上下冲程中的最大电流进行比值，将该比值作为平衡率，即：当抽油机上下冲程的电流峰值比，即平衡率大于80%[2]时，则认为抽油机处于平衡状态，否则认为不平衡。
电流法调平衡简便、易用，但是用电流法判断抽油机平衡状态是否良好有很大的局限性：（1）抽油机电机空载时的电流就达到额定电流的30-40%，当负载开始增加时，电流变化并不大，而是功率因数在变化，所以对于大马拉小车的抽油机（油田抽油机上这种情况很普遍）或者抽油机电机负载低的时候，当抽油机不平衡时从电流上也看不出来，这种情况电流对抽油机的平衡状况不敏感；（2）电流法测的电流分不出正负，抽油机电机在发电状态和电动状态都会产生电流，一些严重不平衡的井在发电状态时产生一个很大的电流峰值，但从电流上看还相当平衡，产生虚假平衡的现象；（3）电流法调平衡很难准确读数，误差较大，而且该方法不能直接给出抽油机平衡块调整位置，需要反复测量、调整。
抽油机平衡系统判别标准与调整对策
抽油机平衡系统判别标准与调整对策作者：王者杰李素娟杨志梅王立红孟硕来源：《科学与技术》2014年第09期摘要：抽油机管理中通常用于判断平衡与否的一个标准是平衡率。
抽油机平衡调整的终极目的有两个，一是保证抽油机安全运行，二是节能。
在游梁式抽油机的工作过程中，它的平衡直接影响到其效能。
井下载荷随着生产的进行会不断发生变化，如杆管之间摩擦的改变，含水量改变，沉没度的升降等从而不断打破游梁式抽油机原有的平衡，找出日常生产管理中影响抽油机井平衡率的因素，总结提高平衡率的有效方法。
关键词：抽油机；平衡原理；平衡率；优化对策前言油田经过多年高速开发，目前已进入开发中后期，含水急剧上升，注水水质差，生产油井井况差，地层水矿化度高，腐蚀、偏磨、地面管线结垢等一系列问题，导致近年来油井杆断脱、管泵漏失率增高，检泵维护频繁，开井时率降低，作业占产大等一系列问题，油井管理面临许多困难。
而平衡率是衡量单井管理的重要指标，目前在抽油机管理中通常用于判断平衡与否的一个标准是平衡率，就是抽油机上行最大电流与下行最大电流之比，认为此值在0.8-1.2之间抽油机就是平衡的。
实际上，电流平衡不能保证抽油机一定平衡，电流不平衡的抽油机也有可能是平衡的，本文重点对如何提高油井平衡率展开论述。
1 抽油机井平衡率抽油机井平衡率是日常生产管理中的一项重要指标，抽油机在工作过程中悬点承受的是不对称的脉动载荷，上冲程载荷很大，下冲程载荷较小，这样就会造成上冲程电动机做功很大，下冲程电机做负功，即悬点拉着电机旋转口因此也就会造成抽油机不平衡。
由于不平衡会对抽油机造成一系列的危害：一是上冲程过程中电机承受着极大的载荷，下冲程抽油机反而带者电动机运转做功，从而造成电能的浪费，降低电机的效率和使用寿命。
二是由于承受的载荷极不均匀，会使抽油机发生激烈振动，从而影响设备的使用寿命。
三是会破坏曲柄旋转速度的均匀性，使驴头上F摆动不均匀，影响抽油杆和泵的正常工作，进而影响油井的产量及检泵率，抽油机在正常运转时必须采用调平衡的方式保证单井平衡率在85%以上。
功率曲线法判断和调整抽油机平衡
引言目前，抽油机、电泵、螺杆泵是油田生产中常见的三种举升方式，而游梁式抽油机在油田生产中占有较高的比例，但在实际生产中利用效率很低，基本上均低于30%。
在日常生产管理中不难发现，抽油机平衡状况的好坏，直接影响到油田生产效率及油田生产设备使用寿命，对油田生产经营情况影响很大。
而在实际生产中，井下载荷随着生产的进行往往会不断的发生变化，这些变化所带来的诸多因素都会影响抽油机原有的平衡，平衡状况被破坏后，抽油机在生产过程中消耗的电能就会不断增多，远远超出其平衡状况下的耗能量，节能目的很难实现。
要实现平衡就需要操作人员不断调整游梁式抽油机的平衡机构，这给操作人员带来很大工作量；因此，如何判断油机是否平衡、如何调整抽油机平衡的研究，在实际生产中就显得尤为重要。
依据理论研究及现场试验可以得出，在旋转平衡或复合平衡方式的抽油机上，调节旋转平衡块的平衡半径是调整平衡最方便的方法。
1功率曲线法和调整平衡块的计算公式功率曲线法，是把电动机的功率变化曲线用功率记录仪记录下来，先进行判断抽油机的平衡状况，然后依据平衡状况进行调整平衡半径的方法。
如果功率的平衡率（上冲程与下冲程中最大功率的百分比）大于85%，认为功率是平衡的；反之，认为功率是不平衡的。
当计算出来的功率不平衡时，可以用功率曲线法调整平衡率半径[1]。
抽油机功率曲线是一个随冲程周期为周期的连续函数。
数学分析得知，每一个周期性的非正弦量只要满足狄利斯利条件，就可以分解成一系列的三角级数[2]。
抽油机功率的功率曲线函数能满足狄利斯利条件就可以展开成收敛的三角级数——傅里叶级数，即P(t)=a0+∑n=1a n cos()nwt+∑n=1b n sin()nwt=∑n=1[a n cos()nwt+b n sin()nwt]（1）其中w=2πT=2πn60（2）a0=1T∫0T P(t)d t（3）an=1T∫0T P(t)cos()nwt d t（4）bn=1T∫0T P(t)sin()nwt d t（5）式中：P(t)——有效功率，kW；a0——功率函数恒定分量，kW；an、bn——功率曲线各次谐波余弦、正弦部分幅度，kW；n——冲速，min-1；w——曲柄角速度，rad/s；t、T——冲程周期，s。
抽油机平衡系统判别标准与调整对策
抽油机平衡系统判别标准与调整对策发表时间：2014-10-31T14:47:33.280Z 来源：《科学与技术》2014年第9期下供稿作者：王者杰李素娟杨志梅王立红孟硕[导读] 抽油机管理中通常用于判断平衡与否的一个标准是平衡率。
中石化胜利油田胜利采油厂采油三矿王者杰李素娟杨志梅王立红孟硕摘要：抽油机管理中通常用于判断平衡与否的一个标准是平衡率。
抽油机平衡调整的终极目的有两个，一是保证抽油机安全运行，二是节能。
在游梁式抽油机的工作过程中，它的平衡直接影响到其效能。
井下载荷随着生产的进行会不断发生变化，如杆管之间摩擦的改变，含水量改变，沉没度的升降等从而不断打破游梁式抽油机原有的平衡，找出日常生产管理中影响抽油机井平衡率的因素，总结提高平衡率的有效方法。
关键词：抽油机；平衡原理；平衡率；优化对策前言油田经过多年高速开发，目前已进入开发中后期，含水急剧上升，注水水质差，生产油井井况差，地层水矿化度高，腐蚀、偏磨、地面管线结垢等一系列问题，导致近年来油井杆断脱、管泵漏失率增高，检泵维护频繁，开井时率降低，作业占产大等一系列问题，油井管理面临许多困难。
而平衡率是衡量单井管理的重要指标，目前在抽油机管理中通常用于判断平衡与否的一个标准是平衡率，就是抽油机上行最大电流与下行最大电流之比，认为此值在0.8-1.2之间抽油机就是平衡的。
实际上，电流平衡不能保证抽油机一定平衡，电流不平衡的抽油机也有可能是平衡的，本文重点对如何提高油井平衡率展开论述。
1 抽油机井平衡率抽油机井平衡率是日常生产管理中的一项重要指标，抽油机在工作过程中悬点承受的是不对称的脉动载荷，上冲程载荷很大，下冲程载荷较小，这样就会造成上冲程电动机做功很大，下冲程电机做负功，即悬点拉着电机旋转口因此也就会造成抽油机不平衡。
由于不平衡会对抽油机造成一系列的危害:一是上冲程过程中电机承受着极大的载荷，下冲程抽油机反而带者电动机运转做功，从而造成电能的浪费，降低电机的效率和使用寿命。
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抽油机平衡判断方法与调整方案比较
发表时间：2015-02-05T15:37:53.943Z 来源：《科学与技术》2014年第12期下供稿作者：宋先龙
[导读] 油田生产中抽油机平衡调整方法较多，每种方法的调整效果不同。
中石化胜利油田分公司胜利采油厂宋先龙
摘要：油田生产中抽油机平衡调整方法较多，每种方法的调整效果不同。
分析了评价抽油机平衡的3个基本准则，指出3个评价标准均可通过提取抽油机单冲程功率曲线中的信息获得。
对抽油机调平衡后，使其同时满足3个基本准则时，可认为抽油机处于理想的平衡状态。
现场试验测试和数据分析表明：采用准则二中的功率法调平衡后，抽油机可同时满足准则一和准则二，并接近准则三的要求，可实现抽油机平衡调节。
关键词：游梁式抽油机；平衡准则；功率法；电流法
由于游梁式抽油机复杂的机械运动，使抽油机的平衡调整存在较大的难度。
目前的油田生产中，抽油机平衡的评价标准通常采用“电流法”，当下冲程最大电流与上冲程最大电流之比在80％～110％时，认为抽油机处于平衡状态。
然而，电流法检验抽油机平衡时会出现假平衡现象，这是由于抽油机下冲程时会产生电机倒发电现象，而钳形电流表采用的电流互感器无法判断电流的相位导致误判，生产实践已经证明这种方法无法准确评价抽油机的平衡。
因此，电能法、示功图法、平均功率法、曲柄轴转矩法等相关方法被广泛讨论。
为达到节能、延长减速箱寿命、操作简便的综合目标，本文讨论了抽油机平衡评价准则原理，指出抽油机平衡的3个基本准则。
若抽油机运行中能同时满足3个平衡准则时，则抽油机工作状态最佳，处于较节能的状态。
1 抽油机平衡判断原则
根据《游梁式抽油机平衡的评价标准》中规定，电流法和平均功率法是抽油机调平衡的方法，但这2种方法都可归于基本准则：1）准则一：抽油机的电动机在上、下冲程中对外做功相等。
2）准则二：悬点上、下冲程中减速箱曲柄轴峰值转矩相等。
3）准则三：整个冲程中减速箱曲柄轴转矩的均方根值最小。
（1）准则一。
这一准则通常用于游梁式抽油机平衡装置的设计，根据此准则可计算出平衡装置所储存或释放的能量Ａ0为
Ａ0＝（Ａｕ＋Ａｄ）/2 （1）
式中：Ａｕ为上冲程抽油杆柱下落所做的功；Ａｄ为下冲程提拉抽油杆柱和油柱所做的功。
Ａ0可通过抽油机的实测示功图，或者利用静力示功图求得。
电动机在上、下冲程中对外做功可转化为电动机的输出电能，而电动机输出电能与输入电能成正比。
因此，可通过测量电动机上、下冲程的输入电能是否相等来判断抽油机平衡状态，也称为电能法。
式（2）表示电动机功率曲线的上冲程所包围面积和下冲程所包围的面积相等，即上、下冲程电动机对外做功相等。
则有
（2）
式中：Ｉｕ、Ｉｄ为上下冲程的输入电流；Ｕ为输入电压；ｃｏｓφ 指电动机功率因数；ｔ为抽油机工作时间。
当下冲程与上冲程对外做功之比在80％～110％时，则认为抽油机平衡。
（2）准则二。
这一准则通常用于游梁抽油机的平衡状态检验与调整，但减速箱曲柄轴的转矩测量比较繁琐，通常可根据实测的光杆示功图及转矩因数表来绘制转矩曲线。
这样的测量过程不利于现场的实际应用。
由于电动机的输入电流和功率与减速箱曲柄轴转矩近
似成正比，因此人们通常比较上冲程和下冲程的电流峰值和功率峰值来取代曲柄轴转矩峰值。
(3)准则三。
调整抽油机平衡是为延长抽油机使用寿命，即希望减速箱曲柄轴输出转矩最小。
在不平衡的抽油机上，曲柄轴输出转矩通常有正有负，因此转矩的平均值Ｍａ无法反应实际的载荷，通常采用均方根转矩Ｍｆ来反映减速箱曲柄轴的载荷情况。
均方根转矩与平均转矩之比为周期载荷系数，其反映载荷转矩的波动程度。
均方根转矩和平均转矩的表达式为
从节能角度分析，若使抽油机最节能即使电动机的变动损耗最小，而变动损耗与电流的平方成正比，电动机的电流取决于载荷转矩。
因此，要求电动机载荷转矩的均方根值最小。
只要保证曲柄轴转矩的均方根值最小，就能保证电动机负载转矩均方根值及电流的均方根值最小，即电动机工作在节能状态。
因此，曲柄轴的均方根转矩最小时，抽油机可安全节能地工作。
电动机的载荷转矩通常不易测量，但功率容易测量。
对于转差不大，转速变化较小的电动机，近似认为电动机转速与曲柄轴角速度是常数，曲柄轴转矩与电动机输入功率大体成正比。
可利用电动机的均方根功率的极小值作为判据对抽油机平衡率进行调节。
只有当功率曲线傅里叶级数的正弦分量占主要作用时，这种调节方式才能起到较好的效果。
2 调整判断方法
2.1 电流法
尽管电流法测试抽油机平衡时会出现假平衡状态，但这种方法简单，仍被采油单位所采用。
实际应用时对非平衡抽油机进行调整，（3）
式中：ΔＲ为达到平衡时平衡块的移动量；Ｍｍａｘ为抽油机最大转矩；Ｗｂ为平衡块重；Ｗｍａｘ、Ｗｍｉｎ为悬点最大和最小载荷；Ｓ为冲程；ｎ为冲次。
该方法适用于现场抽油机平衡状态较好情况，当抽油机严重不平衡时，此方法无法有效调整平衡。
2.2 功率法
功率法是通过测量电动机的功率变化曲线，分析抽油机的平衡情况，当下冲程和上冲程最大功率的百分比在80％～100％之间时，则认为功率平衡，此值通常不大于100％。
这种判断方法与电流法原理相同，但该方法可以克服抽油机的假平衡现象，即当抽油机带动电动机发电时，测量的功率曲线为负值。
3 调整原则比较
由以上分析可知：准则一采用抽油机上、下冲程功率曲线的面积比；准则二采用上、下冲程功率曲线的峰值比；准则三是对功率曲线进行傅里叶级数展开，使抽油机工作时电动机均方根功率取得极小值。
任何一种平衡准则都与电动机功率曲线相关，因此，通过对功率曲线进行分析可实现抽油机平衡率调节。
当抽油机处于良好平衡状态时，曲柄轴转矩曲线等效于功率曲线。
抽油机的上、下冲程是对称的，采用准则一和准则二来判断平衡率将得到相同的结果，而准则三需要滤除曲线的一阶正弦分量，得到不同的功率曲线。
若对新功率曲线
采用准则一和准则二时，将与原功率曲线得到不同的平衡率；而准则二仅考虑上、下冲程的峰值功率，信息量偏少，在实际应用中与准则一得到的平衡结果存在差别。
由此可见，采用3种平衡准则分别调节抽油机时，将得到3种不同的平衡效果，具体哪种情况下的平衡效果最好目前还未有统一定论。
若通过调节抽油机平衡块，使其同时满足3个基本准则，则可认为抽油机处于理想平衡状态。
参考文献：
1.金伟，高增海等．抽油机平衡测试方法的研究与改进［Ｊ］．石油机械，2001，29．
2.侯立功，刘超，陶明．双驴头抽油机平衡调整的简易方法［Ｊ］．油气田地面工程，2008.。