RS抽油机节能减速器在A油田的应用
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减速器以大轮为基础与不同直径的小轮实施 组 合(见 表 1)。 目 前 主 要 应 用 了 传 动 比(d1/D1)为 0.32 和 0.67 两 个 参 数 的 节 能 减 速 器 。
表 1 减速器传动比设计参数
传 动 比 d1/D1 500
大轮直径 400
D1/mm 300
小 轮 直 径 d1/mm
加 工 成 型 ，空 腔 ，两 端 固 定 滚 动 轴 承 ，用 4 条 M24 的 螺栓紧固在抽油机底座上。
图 1 节能减速器结构示意简图
2.2 节能减速器的降冲次原理
通过对比安装节能减速器前、后的抽油机冲次
计 算 公 式[见 式(1)、式(2)]可 以 看 出 ，n1=n·(d1/D1)。 由 于 d1/D1＜1，所 以 n1＜n，从 而 实 现 了 降 低 冲 次 。
n=
1 K
·nd·
d D
(1)
n1=
1 K
·nd·Dd11
·d D
(2)
作 者 简 介 ： 张 洪 祥 ， 工 程 师 ，1994 年 毕 业 于 大 庆 石 油 学 院 石 油 工 程专业， 主要从事采油工程技术管理工作， 曾获得大庆油田公 司 重 大 技 术 革 新 奖 2 项 。 E-mail ：zhanghx3@petrochina.com.cn
(4)
Wl′=( fp-fr)L·ρ·g
(5)
式 中 ：Wr 为 上 冲 程 中 作 用 在 悬 点 上 的 抽 油 杆 柱 载
荷 ，kN；Wl′为 上 冲 程 中 相 当 与 作 用 在 全 活 塞 上 的 液
柱 载 荷 ，kN；n 为 抽 油 机 井 的 冲 次 ，次/min；fr 为 抽 油
杆 截 面 积 ，m2；g 为 重 力 加 速 度 ；fp 为 柱 塞 截 面 积 ， m2；ρ s 为 抽 油 杆 材 料(钢)的 密 度 ，ρs=7.85t/m3；ρ 为 抽
技术难度等方面对比了各种降冲次方法的优缺点，最终确定采用安装节能减速器的方法来降低冲次。在抽油机的电 机和减速箱之间增加一套辅助减速装置即为节能减速器。减速器可大幅降低抽油机的惯性负荷，因此能起到一定的 节 能 作 用 。 介 绍 了 节 能 减 速 器 安 装 尺 寸 的 确 定 方 法 。 A 油 田 在 126 口 井 安 装 、 应 用 了 节 能 减 速 器 。 安 装 节 能 减 速 器 后 ，126 口 井 平 均 消 耗 功 率 由 3.526kW 下 降 到 3.000kW，综 合 节 电 率 达 到 14.08% ； 系 统 效 率 由 5.943% 上 升 到 7.116% ； 平 均 单 井 日 节 电 13.2kW·h ， 预 计 可 实 现 年 节 电 60.7×104kW·h ； 抽 油 机 运 转 较 平 稳 ， 减 小 了 惯 性 载 荷 ， 从 而 减 少 了 抽 油机的机械故障；优化了油井运行参数，提高了泵效，减少了杆管磨损。
关键词 减速器 抽油机 节能 泵效 电机 降冲次 惯性负荷
1 前言 目前，在 A 油田中，有很大一部分油井存在供
液不足的问题。 要提高油井泵效和节能效果，就需 要降冲次。降冲次方法有：减小电机皮带轮尺寸、增 加传动比，加大电机的极数和采用变频调速。 但这 三种方法都有缺点：电机皮带轮直径尺寸低于最小 极限 160mm (对 应 抽 油 机 的 冲 次 为 4.5 次/min左 右 ) 时 ， 皮 带 与 皮 带 轮 包 角 小 于 110°， 容 易 发 生 打 滑 ； 电机改极、变频改造成本高，而且改极后的电机扭 矩 变 小 ，满 足 不 了 大 负 荷 抽 油 机 的 运 行[1]。为 了 既 能 使抽油机降低冲次，而又能满足扭矩需要，并使电 机与抽油机匹配，现场安装应用了节能减速器。 2 节能减速器的节能原理及安装尺寸的确定 2.1 节能减速器结构特点
在抽油机电机和减速箱之间增加一套辅助减 速装置即为节能减速器。 节能减速器由一个轴承支 座和两个大小不同的皮带轮组成，两个皮带轮通过 轴和轴承固定在轴承支座上(见图 1)。 减速器的组 成 部 件 主 要 有 ：① 大 、 小 两 皮 带 轮 使 用 铸 铁 HT2040 加 工 ，并 制 作 成 “V”型 槽 ；②传 动 轴 材 料 为 45 号 钢 ， 调 质 处 理 ， 硬 度 (HB) 为 228～255；③ 轴 承 为 内 圈 单 挡 边 圆 柱 滚 子 轴 承 NU312E， 能 够 承 受 较 高 负 荷 (成对使用能轴向止推)， 用锂基润滑脂润滑， 并用 毛 毡 密 封 ； ④ 基 础 件 底 座 使 用 铸 铁 HT20-40 铸 造
第 18 卷 第 1 期 2013 年 1 月
中外能源 SINO-GLOBAL ENERGY
▲
▲
节能与环境保护
ＲＳ抽油机节能减速器在 Ａ 油田的应用
· 81 ·
张洪祥
( 大 庆 油 田 有 限 责 任 公 司 第 十 采 油 厂 ， 黑 龙 江 大 庆 466406)
摘 要 A 油田部分油井存在供液不足、泵效低、耗电高等问题。 要提高油井泵效和节能效果，就需要降冲次。 在成本、改造
160
180
200
210
0.32
0.36
0.40
0.42
0.40
0.45
0.50
0.53
0.53
0.60
0.67
0.70
2.3 节能减速器的节能原理
减速器本身仅仅为一种转速调整装置，它并不
是节能部件。 抽油机上行程中悬点最大载荷为：
∑Fmax=(Wr+Wl′)[1+(S·n2/1790)]
(3)
Wr=f·r ρs·g·L
· 82 ·
中外能源 SINO-GLOBAL百度文库ENERGY
2013年 第 18 卷
式 中 ：n 为 安 装 节 能 减 速 器 前 抽 油 机 冲 次 ，min-1；n1 为 安 装 节 能 减 速 器 后 抽 油 机 冲 次 ，min-1；K 为 减 速 器 总 传 动 比 ；nd 为 电 机 铭 牌 转 速 ，r/min；d 为 电 机 皮 带 轮 直 径 ，mm；D 为 减 速 器 大 轮 直 径 ，mm；d1 为 节 能 减 速 器 小 皮 带 轮 直 径 ，mm；D1 为 节 能 减 速 器 大 皮 带轮直径 ，mm。
表 1 减速器传动比设计参数
传 动 比 d1/D1 500
大轮直径 400
D1/mm 300
小 轮 直 径 d1/mm
加 工 成 型 ，空 腔 ，两 端 固 定 滚 动 轴 承 ，用 4 条 M24 的 螺栓紧固在抽油机底座上。
图 1 节能减速器结构示意简图
2.2 节能减速器的降冲次原理
通过对比安装节能减速器前、后的抽油机冲次
计 算 公 式[见 式(1)、式(2)]可 以 看 出 ，n1=n·(d1/D1)。 由 于 d1/D1＜1，所 以 n1＜n，从 而 实 现 了 降 低 冲 次 。
n=
1 K
·nd·
d D
(1)
n1=
1 K
·nd·Dd11
·d D
(2)
作 者 简 介 ： 张 洪 祥 ， 工 程 师 ，1994 年 毕 业 于 大 庆 石 油 学 院 石 油 工 程专业， 主要从事采油工程技术管理工作， 曾获得大庆油田公 司 重 大 技 术 革 新 奖 2 项 。 E-mail ：zhanghx3@petrochina.com.cn
(4)
Wl′=( fp-fr)L·ρ·g
(5)
式 中 ：Wr 为 上 冲 程 中 作 用 在 悬 点 上 的 抽 油 杆 柱 载
荷 ，kN；Wl′为 上 冲 程 中 相 当 与 作 用 在 全 活 塞 上 的 液
柱 载 荷 ，kN；n 为 抽 油 机 井 的 冲 次 ，次/min；fr 为 抽 油
杆 截 面 积 ，m2；g 为 重 力 加 速 度 ；fp 为 柱 塞 截 面 积 ， m2；ρ s 为 抽 油 杆 材 料(钢)的 密 度 ，ρs=7.85t/m3；ρ 为 抽
技术难度等方面对比了各种降冲次方法的优缺点，最终确定采用安装节能减速器的方法来降低冲次。在抽油机的电 机和减速箱之间增加一套辅助减速装置即为节能减速器。减速器可大幅降低抽油机的惯性负荷，因此能起到一定的 节 能 作 用 。 介 绍 了 节 能 减 速 器 安 装 尺 寸 的 确 定 方 法 。 A 油 田 在 126 口 井 安 装 、 应 用 了 节 能 减 速 器 。 安 装 节 能 减 速 器 后 ，126 口 井 平 均 消 耗 功 率 由 3.526kW 下 降 到 3.000kW，综 合 节 电 率 达 到 14.08% ； 系 统 效 率 由 5.943% 上 升 到 7.116% ； 平 均 单 井 日 节 电 13.2kW·h ， 预 计 可 实 现 年 节 电 60.7×104kW·h ； 抽 油 机 运 转 较 平 稳 ， 减 小 了 惯 性 载 荷 ， 从 而 减 少 了 抽 油机的机械故障；优化了油井运行参数，提高了泵效，减少了杆管磨损。
关键词 减速器 抽油机 节能 泵效 电机 降冲次 惯性负荷
1 前言 目前，在 A 油田中，有很大一部分油井存在供
液不足的问题。 要提高油井泵效和节能效果，就需 要降冲次。降冲次方法有：减小电机皮带轮尺寸、增 加传动比，加大电机的极数和采用变频调速。 但这 三种方法都有缺点：电机皮带轮直径尺寸低于最小 极限 160mm (对 应 抽 油 机 的 冲 次 为 4.5 次/min左 右 ) 时 ， 皮 带 与 皮 带 轮 包 角 小 于 110°， 容 易 发 生 打 滑 ； 电机改极、变频改造成本高，而且改极后的电机扭 矩 变 小 ，满 足 不 了 大 负 荷 抽 油 机 的 运 行[1]。为 了 既 能 使抽油机降低冲次，而又能满足扭矩需要，并使电 机与抽油机匹配，现场安装应用了节能减速器。 2 节能减速器的节能原理及安装尺寸的确定 2.1 节能减速器结构特点
在抽油机电机和减速箱之间增加一套辅助减 速装置即为节能减速器。 节能减速器由一个轴承支 座和两个大小不同的皮带轮组成，两个皮带轮通过 轴和轴承固定在轴承支座上(见图 1)。 减速器的组 成 部 件 主 要 有 ：① 大 、 小 两 皮 带 轮 使 用 铸 铁 HT2040 加 工 ，并 制 作 成 “V”型 槽 ；②传 动 轴 材 料 为 45 号 钢 ， 调 质 处 理 ， 硬 度 (HB) 为 228～255；③ 轴 承 为 内 圈 单 挡 边 圆 柱 滚 子 轴 承 NU312E， 能 够 承 受 较 高 负 荷 (成对使用能轴向止推)， 用锂基润滑脂润滑， 并用 毛 毡 密 封 ； ④ 基 础 件 底 座 使 用 铸 铁 HT20-40 铸 造
第 18 卷 第 1 期 2013 年 1 月
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节能与环境保护
ＲＳ抽油机节能减速器在 Ａ 油田的应用
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张洪祥
( 大 庆 油 田 有 限 责 任 公 司 第 十 采 油 厂 ， 黑 龙 江 大 庆 466406)
摘 要 A 油田部分油井存在供液不足、泵效低、耗电高等问题。 要提高油井泵效和节能效果，就需要降冲次。 在成本、改造
160
180
200
210
0.32
0.36
0.40
0.42
0.40
0.45
0.50
0.53
0.53
0.60
0.67
0.70
2.3 节能减速器的节能原理
减速器本身仅仅为一种转速调整装置，它并不
是节能部件。 抽油机上行程中悬点最大载荷为：
∑Fmax=(Wr+Wl′)[1+(S·n2/1790)]
(3)
Wr=f·r ρs·g·L
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2013年 第 18 卷
式 中 ：n 为 安 装 节 能 减 速 器 前 抽 油 机 冲 次 ，min-1；n1 为 安 装 节 能 减 速 器 后 抽 油 机 冲 次 ，min-1；K 为 减 速 器 总 传 动 比 ；nd 为 电 机 铭 牌 转 速 ，r/min；d 为 电 机 皮 带 轮 直 径 ，mm；D 为 减 速 器 大 轮 直 径 ，mm；d1 为 节 能 减 速 器 小 皮 带 轮 直 径 ，mm；D1 为 节 能 减 速 器 大 皮 带轮直径 ，mm。