游梁式抽油机皮带传动效率分析
游梁式抽油机传动方式优化分析
２０ ０６年 第 ３ ５卷 第 ２期 第 ３ ３页
石 油 矿 场 机 械
ＯＩ ＦＩ ＬＤ Ｅ Ｌ Ｅ ＱＵＩ ＰＭＥＮＴ ２０ ，５ ２ ３ ～ ３ ０ ６ ３ （ ）： ３ ８
文 章 编 号 ：１ ０ － ４ ２ ２ ０ ） ２ ０ ３ — ５ ０ １３ ８ （ ０ ６ ０ — ０ ３０
Ｗ ＡＮＧ — ｕ ，ＣＨ ＥＮ ｏ ｍｉ ｇ ，ＬＩ Ｃ ａ ｇ ｆ 。 Ｆｕ ｙ Ｇｕ — ｎ 。 Ｕ ｈ ｓｔ Ｍ ａ ｎ ｈ ｎ ２ ３ ０ ， ｈ ｎ １ Ａａ ｈ ｉ ｄｕ ｔ ｙ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ， ａ ｓ ａ ４ ０ ２ Ｃ ｉ ａ； Ｉ
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游梁式抽油机存在的问题以及抽油机发展的趋势
游梁式抽油机存在的问题以及抽油机发展的趋势摘要：机械采油法是目前最主要的采油方法，而游梁式抽油机是使用最早，最普遍的抽油机，在我国的石油发展史上发挥了非常重要的作用。
但是随着我国科技的发展和采油技术的进步，游梁式抽油机的弊端也逐渐显露出来。
本文主要分析游梁式抽油机存在的问题，并提出了国际上抽油机发展的趋势，期望能给大家参考。
关键词：游梁式抽油机趋势效率机械采油法是目前最主要的采油方法，而游梁式抽油机是使用最早，最普遍的抽油机，其工作原理是电动机通过三角皮带减速箱减速后，由一个曲柄摇杆机构将减速箱输出轴的旋转运动转换为游梁驴头的往复运动，从而带动光杆和抽油杆作上下往复的直线运动，再通过抽油杆将这这个运动传递给井下的抽油泵的柱塞，使之工作抽油。
由于游梁式抽油机使用得比较早，再加上这种设备结构简单、制造容易，易损件少，维修方便，应用灵活，特别是可以长期在油田全天候运转，可靠性高，故无论是在数量上还是规模上它都占有绝对的优势。
在我国的石油发展史上发挥了非常重要的作用。
但是随着我国科技的发展和采油技术的进步，游梁式抽油机的弊端也逐渐显露出来。
本文主要分析游梁式抽油机存在的问题，并提出了国际上抽油机发展的趋势，期望能给大家参考。
一、游梁式抽油机存在的问题1、传动效率低的问题。
游梁式抽油机传动环节多，本身机械传动能量损失达28%，这是游梁式抽油机效率低的原因之一。
常规型游梁式抽油机系统的效率在国内一般油田平均只有12%～23%，先进地区最多只能达到30%左右。
2、游梁式抽油机增大冲程后带来的问题。
游梁式抽油机增大冲程时减速箱扭矩成比例增大。
另外，增大冲程后，因受游梁摆角限制，曲柄摇杆机构尺寸必然增大，从而引起抽油机外型尺寸和重量大幅度增加，因此该机型不容易实现长冲程、低冲次的要求，难以满足稠油井、深抽井和含气井采油作业的需要。
3、惯性载荷过大的问题。
游梁式抽油机的四杆机构使得驴头的运动规律类似简谐运动，在最高点和最低点加速度很大，造成惯性载荷大，使抽油机承受载荷过大，减速器转矩波动大，加大了齿轮冲击，缩短了减速器和抽油机的使用寿命。
游梁式抽油机皮带传动效率分析
从图中可以看出, 皮带的工作效率在大部分时间
于皮带在紧边和松边上的拉力不等, 因而所产生的弹
性形变也不等。 这种由皮带各部分弹性形变不等所引
起的带与轮间的相对滑动现象称为皮带的弹性滑动。
轮上发生弹性滑动的弧称为动弧, 动弧对应的中心角 称为动角或弹性滑动角, 它与主动力矩之间存在如下 关系[2 ]:
Α= (2 f ) tanh- 1 [ (M M max) tanh (015f Η) ]
Γb= 0
(12)
312 齿轮减速器皮带轮为主动轮
齿轮减速器皮带轮为主动轮, 表明抽油机的能量
发生了倒传。 由电机轴功率逆行计算可得齿轮减速器
输入单根皮带的功率为:
P bin = P e+ ∃ P b + ∃ P s
(13)
式中, P bin为齿轮减速器输入单根皮带的功率, P bin>
0, kW 。
(3) 式中, Α为弹性滑动角, rad; Η为带轮包角, rad; f 为 带与带轮间的摩擦因数, 平带一般取 f = 013, V 带取 当量摩擦因数 f v= f [ sin (< 2) + f co s (< 2) ], < 为 V 带带轮的槽角, rad; M 为单根皮带上的力矩, kN · m ; M max为单根皮带所能承受的最大传动力矩, 可由皮 带参数求出, kN ·m。
量, 如弹性滑动损失以及皮带与轮槽间径向滑动损失
游梁式抽油机皮带易断原因分析及防治措施
游梁式抽油机皮带易断原因分析及防治措施作者：邵珠龙李扬谢永红吴峰刘忠沈延峰来源：《商情》2017年第28期【摘要】从生产实际出发，针对个别抽油机井皮带经常发生皮带断等现象开展研究。
以皮带材料性质、规格型号、采油工艺为依据，结合现场抽油机井皮带易断的现场实际和生产数据分析，找出皮带易断的主要原因，并提出了调整好皮带轮四点一线及皮带松紧度，分析解决抽油机驴头悬点载荷变化的原因，及时更换破损皮带轮，尽量延长皮带使用的时间，从而降低生产成本，提高经济效益。
【关键词】皮带；易断；原因；防治措施一、抽油机皮带的作用皮带是游梁式抽油机井重要组成部分之一，它与电动机和减速器一起构成了抽油机的减速传动装置以实现从电动机到曲柄轴的动力传递和减速。
主要是靠带与轮之间的摩擦力进行运动和动力传递将电动机的旋转运动传递给减速箱，从而带动减速箱齿轮旋转。
二、现场皮带易断原因的分析（一）皮带轮四点一线及皮带松紧度的影响1.皮带轮四点一线是指通过皮带轮与电动机轮的中心引一条直线，与皮带轮和电动机轮的边缘相交成四个点，使皮带轮与电动机轮平面四个点在一条直线上叫四点一线。
其偏差不超过1mm。
影响因素是当皮带轮偏差超过规定界限即四点不一线时，加大了皮带与电动机皮带轮和减速器皮带轮槽边缘的摩擦力，使皮带不断磨损变细最后断裂，缩短了皮带的使用寿命。
2.皮带松紧度对使用寿命的影响，现场检查判断皮带松紧度的方法是在两轮中间位置用手掌下压皮带，达到10-20mm且松开后能复位为合格。
皮带过紧则张紧力变大，摩擦加剧，使其伸长变形缩短了其使用天数。
过松则张紧力变小，摩擦力减小，皮带发生打滑、干磨最后烧毁皮带。
（二）抽油机驴头悬点载荷变化的影响在现场实际生产中容易造成皮带易断的驴头悬点负荷变化都是不容易发现或缓慢形成的，总结起来有以下几条原因。
1.泵、管漏失、抽油杆下部断脱所导致的皮带易断抽油机采油是将驴头悬点的往复运动通过抽油杆传递给井下深井泵，从而带动深井泵柱塞上下运动，从而将井液举升到地面。
游梁式抽油机取消减速装置效率分析及效果预测
试验研究/TestingResearch抽油机主要有两大类，即游梁式抽油机和长冲程游梁式抽油机。
其中，游梁式抽油机占抽油机应用总数的95%以上，在油田生产中占有举足轻重的地位。
抽油机井的能耗与抽油机整体的工作效率直接相关，而在油田中应用数量最多的游梁式抽油机，其主要问题就是地面设备整体工作效率不高。
如果能够对抽油机结构进行简化，将会提高抽油机整体工作效率。
游梁式抽油机包括下述四大部分[1]，各部分的主要功能如下：动力部分。
为抽油机提供运转动力，通常由电动机和控制箱组成。
动力传递部分。
将电动机的高速旋转运动转换为低速旋转运动，由皮带、减速箱等组成。
运动转换部分。
将旋转运动转换为上、下往复运动[2]，是由减速箱输出轴至游梁中轴连线、曲柄、连杆、游梁组成的四连杆机构。
辅助部分。
保证抽油机正常平稳地启动和运转，保护操作人员和维修人员安全[3]，由基础、底座、驴头、三角架、刹车、平衡块等组成。
1工作效率分析1.1电动机、皮带、减速箱的工作效率[4]电动机是抽油机工作的动力源，95%以上的抽油机使用Ｙ系列电动机，普通Ｙ系列电动机额定状态下的工作效率在87%～91%之间，最高不超过91%；超高转差率电动机额定工作效率在82%～87%之间，不超过87%。
2013年完成了上述两种电动机共计1200口井的功率曲线测试，并计算了电动机的平均工作效率，电动机工作效率在60%～80%之间，平均工作效率为67%。
皮带是抽油机工作的第一个减速装置，它的工作效率与皮带的包角有关。
室内实验结果表明，当皮带包角155°左右时传动效率最高，带传动工作效率在88%～92%之间。
减速箱是抽油机的第二个减速装置，通常采用三轴两级传动。
在稀油润滑条件下，圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承的效率一般为0.98，圆弧齿轮的啮合效率在0.99～0.995之间。
二级传动减速器的效率为三组轴承的工作效率和两级齿轮的啮合效率为0.922~0.932。
影响抽油机井系统效率因素分析及措施
影响抽油机井系统效率因素分析及措施摘要：抽油机系统效率是衡量油井工作状况的主要指标,系统效率反映着油井的生产水平,抽油机的耗电能力,目前各油田产量紧张,单方液量成本高,有必要对影响抽油机系统效率的因素进行研究,以最经济的方式实现最大的效益。
关键词：抽油机井系统效率影响因素分析提升一、影响抽油机井系统效率的因素1.地下因素1.1原油粘度原油粘度是影响油井产量的重要因素之一，由于原油粘度过大，会致使油井供液不足，油泵充不满，造成系统效率的降低。
1.2气体对系统效率的影响、在抽油过程中时，总会有气体随液体一起进入泵内。
气体占用一定的泵内容积，影响液体进泵及排油；因此，气体进入泵内会影响泵效，当大量气体进入泵内，还会产生气锁，使泵无法工作。
1.3密封盒功率损失光杆摩擦力主要与工作压力、密封材质及硬度、接触面积、运动速度和温度有关，而在调参前后仅有光杆运动速度发生变化，密封盒功率损失仅与光杆运行速度有关，且呈线性关系。
1.4抽油杆功率损失抽油杆运动过程中，杆管间、杆柱与液柱间产生摩擦造成功率损失。
在注水开发的油井中，采出液黏度较低，杆柱液柱间摩擦力仅有(100—200) N，可忽略不计。
1.5抽油泵功率损失泵功率损失包括机械摩擦、容积和水力损失功率。
其中在产液量保持不变条件下，水抽油泵损失功率仅与冲程S、冲数n和柱塞两端压差△p有关，且成线性关系，而压差△p与流压有关。
1.6管柱功率损失管柱功率损失包括管柱漏失和流体沿油管流动引起的功率损失两部分，在调参前后管柱功率损失与流速、流量有关，这两项参数在产液量稳定的条件下实际上可转化为冲次与冲程的函数关系。
因此调整参数前后对比，各部分功率损失可以变成为地面参数变化量的函数关系，从而为系统效率分析奠定了基础。
2.地面因素2.1电动机方面的影响目前大部分油田配置机型与产能不匹配，部分仍在大电机、高参数下生产，机械效率低于85％.由于抽油机的的载荷变化大，上下冲程峰值电流差异较大，及平衡度不够造成电动机负载率低、功率配置过大、运行效率下降、设备老化功率损失大等问题。
游梁式抽油机机构的运动学分析
毕业设计（论文）题目游梁式抽油机机构的运动学分析学生联系电话指导教师评阅人教学站点专业______ ______完成日期目录游梁式抽油机概述 (2)一、游梁式抽油机基本种类 (2)二、游梁式抽油机的工作原理 (2)三、常规游梁式抽油机 (4)常规游梁式抽油机的运动分析（下图为ppt演示文稿，请双击打开相关内容） (5)常规游梁式抽油机的悬点载荷计算 (5)一、抽油机悬点载荷简介 (5)二、悬点载荷计算 (6)常规游梁式抽油机减速器扭矩计算 (8)一、抽油机减速器扭矩计算 (8)二、抽油机扭矩特性参数 (11)常规游梁式抽油机性能分析 (13)游梁式抽油机概述随着原油和油气的产出，贮存压力减小。
最终在某一点，贮存压力达到小的必需用人工举升的方式才可以产油。
游梁式抽油机,是一个借鉴了水井工业的理想应用。
自从1925年Trout 设计的油泵演变到现今的具有统治地位游梁是人工举升设备。
历经多年的发展和完善，主要是提高其可靠性和零件的设计方法上。
比如抽油杆材料从木头改变成玻璃钢和塑料加强型。
一、游梁式抽油机基本种类（1）传统型传统的曲柄配重型被广泛的接受和认可，是久经考验的油田“战士”。
支点前面是负载，后面是配重。
（2）前置配重型由于其独特的几何结构和配重特征，低转矩峰值和低动力需求。
运行特点是是快速的下冲程，慢速的上冲程。
减小重型负载上冲程的加速载荷。
降低峰值转矩延长油杆寿命。
（3）结构紧凑型紧凑结构的设计防便用于经常移动的工作方式或者城区的应用，很多部件在工厂已经完成安装。
（4）气压配重型应用压缩气体替代沉重的铸铁配重块并且可以更精确得控制配重。
大大的减轻了系统地重量，运输和安装费用明显降低。
气压配重独特的优点在于更大的增大冲程，而对于铸铁配重结构来说将是非常庞大难于实现。
（5）游梁配重型配重块安装在游梁的另一端，是一种适合浅井应用的经济型。
游梁式抽油机彩图（从左到右依次为（1）~（5））二、游梁式抽油机的工作原理游梁式抽油机是有杆抽油系统的地面驱动装置，它由动力机、减速器、机架和连杆机构等部分组成。
游梁式抽油机运动分析及动态静力分析
游梁式抽油机运动分析及动态静力分析第一篇：游梁式抽油机运动分析及动态静力分析游梁式抽油机运动分析及动态静力分析王晓严锦李滨城(江苏科技大学江苏镇江212003)摘要:本文首先应用矩阵法对游梁式抽油机机构进行了数学模型,在此基础上应用了MATLBA/SIMULINK软件进行了运动分析及动态静力分析。
根据对仿真结果的比较分析,可以更好地了解游梁式抽油机的运动学及动力学性能,从而找出进一步提高其工作效率的设计方案。
关键词:游梁式抽油机 MATLAB/SIMULINK 运动分析动态静力析游梁式抽油机具有性能可靠、结构简单、操作维修方便等特点,是目前油田上使用广泛的采油装置,如图1所示。
游梁式抽油机的工作过程为首先由电动机经皮带传动将高速旋转运动传递给减速器,再由曲柄连杆机构将旋转运动变为游梁的上、下摆动。
挂在驴头上的悬绳器通过抽油杆带动抽油泵柱塞作上、下往复运动,将油液抽至地面完成其工作要求。
本文在应用矩阵法对游梁式抽油机进行运动学及动力学建模的基础上,借助MATLAB/SIMULINK对设计参量进行了辅助分析,为对其进行进一步的优化设计研究提供了帮助。
图1 游梁式抽油机1、运动分析建立如图2所示直角坐标系,根据图2所示的矢量封闭多边形得 : （1）将各矢量分别向 x 轴和 y 轴投影,得到投影方程为(2)将式(2)对时间进行一次求导并整理成矩阵形式,得速度表达式为 :(3)对矩阵(3)进行时间一次求导得加速度表达式为:(4)图2 游梁式抽油机机构运动简图图3 构件1的受力分析图2、动态静力分析游梁式抽油机机构有4个铰链,每个铰链受杆的作用分别有x , y 方向的两个分力,另外还有一个待求的平衡力矩共9个未知量,需列出九个方程求解。
其中需要用到的量还有各构件所受的惯性力及惯性力矩。
根据运动分析求得的各构件的角速度和角加速度,可以计算出各构件的质心加速度,从而可得各构件所受惯性力及惯性力矩。
如图3所示,对构件1进行受力分析。
电机直驱游梁式抽油机机构力学性能分析
电机直驱游梁式抽油机机构力学性能分析电机直驱游梁式抽油机机构力学性能分析引言：电机直驱游梁式抽油机是一种新型的抽油机，相比传统抽油机具有结构简单、高效节能等优点。
本文将对电机直驱游梁式抽油机的机构力学性能进行详细分析。
一、电机直驱游梁式抽油机的结构及工作原理电机直驱游梁式抽油机由电机、齿轮装置、游梁、曲轴机构和油泵等组件组成。
工作时，电机通过齿轮装置直接驱动游梁上下运动，从而实现油泵的泵油动作。
二、电机直驱游梁式抽油机的受力分析在正常工作条件下，电机直驱游梁式抽油机承受着多种力的作用，需要进行受力分析以保证其正常运行。
1. 游梁的自重力游梁作为机构的主体之一，其自重力对整个抽油机的力学性能有重要影响。
游梁质量分布均匀，可以视为一个质量集中的物体，对游梁的自重力可以通过重力的方向乘以其质量进行计算。
2. 曲轴机构的力曲轴机构是实现游梁运动的关键部件，受到排油力的作用。
在运动学分析的基础上，应用牛顿第二定律，可以计算出曲轴机构所受到的力。
3. 油泵的力油泵在工作时需要克服摩擦力和压力的阻力，从而提供足够的工作能力。
油泵所受力的计算需要考虑摩擦力和压力的大小和方向。
4. 游梁间接受到的力游梁连接齿轮装置和油泵，作为传递力的媒介，会间接受到一部分力。
这部分力需要通过齿轮装置的力传递原理进行计算。
三、电机直驱游梁式抽油机的力学性能评价电机直驱游梁式抽油机的力学性能评价可以从以下几个方面进行。
1. 抽油效率抽油效率是衡量抽油机性能的重要指标之一，其高低直接影响到油田的开采效果。
抽油效率的计算可以通过输入功率和输出功率之间的比值进行。
2. 受力情况通过对电机直驱游梁式抽油机的受力情况进行分析，可以评价其受力均匀性以及各个部件的受力情况是否合理。
合理的受力分布可以有效提高抽油机的使用寿命。
3. 运动学性能通过运动学分析，可以评价电机直驱游梁式抽油机的运动参数是否符合设计要求，比如游梁的运动速度和加速度是否达到预期目标。
影响抽油机传动效率因素分析与措施探讨
影响抽油机传动效率因素分析与措施探讨抽油机的动力主要依靠传动系统，通过传动系统电机的转动，以此不断地对岩层下的石油进行抽取。
由此，如何对传动系统进行控制，成为保障抽油机工作的重点。
标签：抽油机;传动效率;措施探讨传动效率的提高对于抽油机传动系统的节能具有重要作用。
电动机、皮带、减速器为传动系统中的主要传动元件，它们的传动效率决定着抽油机的传动效率，所以，在减速器的传动比提高后，皮带的传动效率能够稳定提高，电动机的效率也能提高。
一、影响动力皮带传动效率原因1、抽油机负荷过重抽油机负荷过重，机型选择不合理，会造成抽油机传动皮带的负荷过大，上下冲程过程中产生滑动摩擦力过大，严重影响了抽油机的皮带使用寿命，如两口油井由于生产油层都是沙三中，地层供液能力较差，泵挂深度较大，造成悬点载荷过大。
抽油机皮带使用寿命3——7天。
我们通过测示供图、动液面、电流等资料分析，认为这两口井造成皮带寿命过短的主要原因是悬点负荷过重造成的。
2、抽油机平衡的影响抽油机严重不平衡，会造成皮带在运转过程中，由于上下冲程中平衡失调，皮带承受的力变化较大，加大了皮带的磨损程度，也是影响抽油机皮带寿命的重要原因。
如A井皮带使用寿命为7天左右，通过测电流发现该井平衡率只有57%。
3、皮带质量皮带的质量也是影响皮带使用寿命的重要因素，皮带加工质量由于生产厂家不同，生产工艺存在差异，以及生产厂家偷工减料等原因，皮带的质量非常差，皮带内部承载的尼龙线过少，会严重影响皮带的使用寿命。
4、皮带的安装质量皮带安装质量好坏也对皮带的使用寿命有较大影响。
主要影响原因有以下几方面：有的职工图省事，不按标准化操作程序安装皮带，直接将皮带先挂在电机皮带轮上，在将皮带搭在减速箱大皮带轮上用麻绳或细铁丝捆住，然后直接启动抽油机，利用电机的旋转力将皮带旋转如大皮带轮。
这种安装方式严重拉伤了皮带，势必会造成皮带使用寿命的大大缩短;安装皮带时“四点一线”未调节好。
因为皮带安装过程中，由于皮带安装人的经验和水平不一样，造成观察能力的差异，“四点一线”的调整效果相差较大（由于电机皮带轮加工的边缘厚度和大皮带轮边缘厚度不一致，根本无法准确测量“四点一线”，现场多数换皮带都是用目测调整“四点一线”的方式）。
浅谈提高游梁式抽油机系统效率
浅谈提高游梁式抽油机系统效率【摘要】本文介绍了影响游梁式抽油机系统效率的因素，找出了提高游梁式抽油机系统效率的途径，详细介绍了开关磁阻调速电机的特点，结合该电机的现场应用和节能效果对提高游梁式抽油机系统效率进行了说明。
【关键词】游梁式抽油机；系统；效率；开关；调速电动机；节能随着油田开采进入中后期，机械采油已成为主要的开采方式。
据统计，全国陆上油田的产油井约为8万口，是目前油田在用设备数量最多的设备。
其中，抽油机和潜油泵总数共近8万台，占全行业总台数的85%，用电量占总用电量的50%。
然而，目前我国机械采油系统效率还非常低，仅有25%。
而在机械采油系统中游梁式抽油机约占85%，潜油泵约占7%，立式抽油机约占7%，其他类型约占1%。
可见，提高游梁式抽油机的系统效率是提高油田机械采油系统效率的关键所在。
1 提高游梁式抽油机系统效率的途径游梁式抽油机具有结构简单、制造容易、维护方便的优良特性，在国内油田得到了广泛应用。
整个游梁式抽油机系统主要由即抽油泵、游梁式抽油机和电动机3部分组成。
抽油泵的效率受原油粘度影响较大，在一般情况下，原油粘度不会经常变化，所以，抽油泵的运行效率由自身和原油粘度决定，一般情况下是稳定的，因此，需根据井下地质情况决定选择合适的抽油泵。
游梁式抽油机型号一旦选定，其运行效率也随之确定，根据现场和理论计算，同型号的双驴头抽油机在同负荷下与常规游梁式抽油机相比，减速箱最大扭矩可下降20%左右，所以，尽量选用双驴头抽油机。
游梁式抽油机的平衡好坏将大大影响抽油机的运行效率，所以要充分重视抽油机的平衡度。
游梁式抽油机所用电机的种类很多，其中，最为常用的是Y系列普通电机。
由于该电机启动转矩小，而游梁式抽油机需要很大的启动转矩来带动平衡块启动，为此，匹配的Y系列普通电机功率比抽油机启动后正常运行所需的功率大2个等级甚至更多，完成启动后抽油机仅需很少的转矩即可正常运行，这造成了电机绝大部分工作时间的负载率仅在40%左右，产生大马拉小车的现象，使电机效率为60%左右，功率因数为0.3～0.4。
抽油机系统效率分析.
(二) 抽油量法
在求出抽油机的抽油量后，通过下式可
计算系统效率
η＝
1.134104 qp H p m
式中 Hp-－泵挂深度，Ni m；
qp—抽油量，t／d。
（12）
停机后测得油井自喷量，再按下式计算qp ：
qp= q- qf
（13）
式中 q—开井生产时测得的产液量，t／d；
qf－油井停机后测得的自喷量，t／d。
400-600 米
大于 600 米
平均单井 平均吨液百
平均单井 平均吨液百
井数 日耗电
米耗电 井数 日耗电 米耗电
（kw.h) kw.h/(t.m)
kw.h kw.h/(tm)
kw.h kw.h/(t. m)
kw.h kw.h/(t.m)
32
6
106
2.0483
3
81
1.48
6
87
1.4943
7
128
抽油泵合理沉没度的确定有两种方案： （1）以系统效率最高作为优化目标函数 （2）以经济效益最好作为优化目标函数
合理沉没度的选择
临东区块分泵径不同沉没度与平均吨液百米耗电关系表
沉没度
泵径 （mm）
井数
小于 200 米 平均单井 平均吨液百
日耗电 米耗电
பைடு நூலகம்
井数
200-400 米 平均单井 平均吨液
日耗电 百米耗电
6.3. 沉没度与泵效的关系
增大沉没度可使泵的效率在一定范围内增大， 但增加的幅度却越来越小，与此同时，悬点载荷 也在不断增加，从而增大电机负荷，降低地面效 率，进而降低系统效率。
6.3. 沉没度与泵效的关系
胜利采油厂含水大于80%时泵效与沉没度的统计 规律——保持200～300 m 的沉没度较合理。
机械采油装置系统效率分析及提高效率的措施1
第一部分无杆采油装置系统效率分析大家都知道，无杆泵采油装臵有以下几种：电潜离心泵装臵、电潜螺杆泵装臵、电潜螺旋轴流泵装臵、水力活塞泵装臵、水力驱动螺杆泵装臵、井下油水分离同井采注装臵和喷射泵（或射流泵）装臵等。
对于以上各种无杆泵采油装臵来说，据我了解，目前应用最多、最广的是电潜离心泵装臵；水力活塞泵装臵前些年曾较大规模推广应用过，但近些年处于萎缩应用阶段；电潜螺杆泵装臵近几年国内已初步开发成功，正在进行推广应用和关键部件的完善阶段；其余四种无杆泵采油装臵，水力驱动螺杆泵装臵、电潜螺旋轴流泵装臵、井下油水分离同井采注装臵和喷射泵（或射流泵）装臵，国外皆已处于小规模推广应用阶段，国内处于研究开发的中试阶段或现场试验阶段。
今天重点以电潜离心泵装臵、电潜螺杆泵装臵、水力驱动螺杆泵装臵和水力活塞泵装臵为例进行分析。
一、效率、泵效和系统效率1．效率我们今天讲的效率是特指能量转化好坏的指标，它是指某个部件或某个系统的输出功率（或能量）与其输入功率（或能量）之间的比值。
只要有能量的传递和转化，就会存在着能量的损失，那么，效率就不会是1或100%。
效率的表达通式为：输入输出N N =η （1）2．泵效 泵效率是指泵的有效功率（输出功率）与泵的轴功率（输入功率）之比。
符合式（1）的定义。
无论那种泵，泵内皆存在三种能量损失，即容积损失、水力损失和机械损失。
相应就出现了三个效率，即容积效率、水力效率和机械效率。
动力机传递到泵轴上的功率（即泵的轴功率）并没有完全做有用功，首先它要克服泵内的各种机械摩擦，损失一部分能量或功率，习惯称此部分功率损失为机械损失；然后剩余的功率还没有全部转化为有用功率，要同时克服泵内的容积损失（即流量损失）和水力损失（即流动损失）之后，再剩余的功率才是泵的有效功率。
因此，由式（1）可得出泵效的另一个表达式：m h v m ii m i i i i B H H Q Q H gQ gQH N N N N N N ηηηηηρρη⋅⋅=⋅=⋅=⋅==输入输出输入输出（2） 3．系统效率所谓系统效率是指整个系统的有效功率与系统源头的输入功率之比。
提高抽油机电机皮带传动效率的措施效果分析
提高抽油机电机皮带传动效率的措施效果分析作者：熊玉刚李萍袁大庆来源：《中国科技博览》2018年第25期[摘要]电机传动皮带—是确保抽油机能正常运转起来的一个重要部件，它与电动机、减速箱一起配合，将电机产生的动力，依靠皮带与主动轮、从动轮产生的摩擦力达到传递动力与减速的。
所以皮带工作效率的高低，将直接影响抽油机的动能传递和运行是否能合理、高效的重要因素。
在日常工作中，动力皮带由于各种因素的影响，导致其传动效率降低和使用期限大大缩短，既增加了吨油开采成本，又影响了油井开井时率，同时给采油工带来个大量的重复工作量。
[关键词]抽油机；动力皮带；传动效率；使用寿命中图分类号：TE933 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）25-0069-011 影响动力皮带传动效率原因分析1.1 抽油机负荷过重抽油机负荷过重，机型选择不合理，会造成抽油机传动皮带的负荷过大，上下冲程过程中产生滑动摩擦力过大，严重影响了抽油机的皮带使用寿命，地层供液能力较差，泵挂深度较大，造成悬点载荷过大。
1.2抽油机平衡的影响抽油机严重不平衡，会造成皮带在运转过程中，由于上下冲程中平衡失调，皮带承受的力变化较大，加大了皮带的磨损程度，也是影响抽油机皮带寿命的重要原因。
1.3皮带质量差皮带的质量也是影响皮带使用寿命的重要因素，皮带加工质量由于生产厂家不同，生产工艺从在差异，以及生产厂家偷工减料等原因，皮带的质量非常差，皮带内部承载的尼龙线过少，会严重影响皮带的使用寿命。
1.4皮带的安装质量差有的职工图省事，不按标准化操作程序安装皮带，直接将皮带先挂在电机皮带轮上，在将皮带搭在减速箱大皮带轮上用麻绳或细铁丝捆住，然后直接启动抽油机，利用电机的旋转力将皮带旋转如大皮带轮。
这种安装方式严重拉伤了皮带，势必会造成皮带使用寿命的大大缩短。
安装皮带时“四点一线”未调节好。
因为皮带安装过程中，由于皮带安装人的经验和水平不一样，造成观察能力的差异，“四点一线”的调整效果相差较大（由于电机皮带轮加工的边缘厚度和大皮带轮边缘厚度不一致，根本无法准确测量“四点一线”，现场多数换皮带都是用目测调整“四点一线”的方式）。
游梁式抽油机皮带打滑和过度磨损的原因及解决方法
游梁式抽油机皮带打滑和过度磨损的原因及解决方法【摘要】针对游粱式抽油机运转过程中普遍存在的皮带拉长变松、打滑磨损、寿命短和更换频繁等现象，有针对性的查找原因，最大限度降低皮带过度磨损，使抽油机的设计冲次与理论冲次趋于一致，延长皮带的使用寿命。
【关键词】抽油机皮带打滑及磨损原因分析解决方法1 引言目前皮带传动成为抽油机地面动力传动的主要方式，而皮带在使用时间不长就会出现打滑空转的情况，直接影响了抽油机的正常工作，影响油井的正常生产。
特别是由于江苏油田地处淮河水网地带，部分抽油机的电机设备进行升高后此类问题更为严重。
目前应对皮带打滑的解决方法是由采油工人进行电机位置的调整，加大皮带的张紧力。
这样使采油队工人的工作强度加大，也使皮带的损耗增加，特别是在夜间或恶劣天气，由于油井分布散、范围广，就不可能使皮带打滑的抽油机得到及时的处理，给油井管理和油田生产带来很大难度，本文针对现场抽油机皮带打滑及过度磨损的原因有针对的提出解决方案。
2 现场原因分析2.1 皮带张紧力的损失及摩擦系数的降低抽油机皮带呈环形，并以一定的张紧力套在电机皮带轮和减速箱皮带轮上，使皮带和皮带轮相互压紧。
带传动不工作时，皮带两边受力相等；工作时由于皮带和皮带轮之间的摩擦力使其两边的拉力不等，两者之差为皮带的有效拉力。
皮带是弹性体，在拉力的作用下，会产生弹性伸长，当皮带运转一段时间后，使皮带拉长动力传递效率将随着工作时间的延长而不断降低，如不能及时调整皮带的张紧力就会使皮带在皮带轮上打滑，降低传动效率。
其次，抽油机都是在室外露天工作，风吹日晒使皮带的老化速度加快，尤其是雨雪天气，当雨水进入皮带和皮带轮之间后会大大降低皮带与皮带轮的摩擦系数，使皮带与皮带轮产生打滑现象。
2.2 电动机皮带轮的失效电动机皮带轮失效是导致皮带打滑和皮带报废的另一重要原因，也是最容易被忽视的一个原因。
滑动是带传动中无法避免的一种正常物理现象，由于滑动的存在，使得皮带与皮带轮之间就会产生摩擦和磨损，磨损到一定程度后，就不能有效正常工作（如图1）造成皮带的打滑报废。
游梁式抽油机皮带传动效率分析
游梁式抽油机皮带传动效率分析
郜云飞;吴晓东;金潮苏
【期刊名称】《石油钻探技术》
【年(卷),期】2002(030)006
【摘要】根据抽油机皮带传动特点和力学分析,建立了一种简便的皮带传动效率计算模型,为分析抽油机井瞬时工作参数提供理论支持.研究结果表明,游梁式抽油机皮带传动效率不是一个常数,它与抽油机的负载变化规律和平衡状况有关.
【总页数】3页(P45-47)
【作者】郜云飞;吴晓东;金潮苏
【作者单位】石油大学,华东,山东东营,257062;石油大学(北京)石油天然气工程学院,北京,102200;胜利油田有限公司孤东采油厂,山东东营,257237
【正文语种】中文
【中图分类】TE833.1
【相关文献】
1.游梁式抽油机防翻机保护器——一种抽油机安全保护装置的研制 [J], 刘俊玲;耿延华;刘子滨
2.直线电机抽油机与游梁式抽油机工作性能对比 [J], 王全宾;肖文生
3.提高游梁式抽油机系统效率分析 [J], 李佃贞;鲁晓军;刘刚
4.塔架式数控抽油机, 抽油机中的"战斗机"针对常规游梁式抽油机与负载难以匹配问题的解决方案 [J],
5.游梁式抽油机取消减速装置效率分析及效果预测 [J], 刘宏宇; 赵霞
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分析现场提高游梁式抽油机系统效率的做法
分析现场提高游梁式抽油机系统效率的做法摘要：本文在研究中以游梁式抽油机系统为核心，分析游梁式抽油机系统运行原理，明确影响游梁式抽油机系统效率的因素，提出现场提高游梁式抽油机系统效率的途径，保证最佳的使用状态，并为相关研究人员提供一定的借鉴和帮助。
关键词：游梁式抽油机；系统效率；因素；运行原理游梁式抽油机是油田生产中的重要装置，应用范围十分广泛，其运行过程主要以能量不断转化为主，通过电动机的电能转化为机械能，再由机械能通过驴头上下往复动作形成井下液体压能，并将地下井液传输至计量站，过程中会有能量不断损失。
为了达到最大的作业效益，现场生产中必须不断提高游梁式抽油机系统效率，根据实际生产需求和系统作业情况，制定出合理有效的措施，提高系统运行效率，降低能耗的同时，满足实际生产需求，符合节能减耗的标准，进而达到生产效益的最大化。
在这样的环境背景下，探究现场提高游梁式抽油机系统效率的做法具有非常重要的现实意义。
一、游梁式抽油机运行原理分析如图1所示，为游梁式抽油机系统框架，其结构为变形性四连杆机构，整机结构类似于天平，一端为抽油载荷，另一端则是平衡配重载荷，若抽油载荷与平衡载荷中的扭矩相等或是变化相同，则最小动力就可以实现抽油机的连续不间断作业。
游梁式抽油机系统由驴头、游梁、连杆、平衡块、电机、皮带轮、刹车、变速箱、底座、支架、悬绳器等部分构成，在实际作业过程中，通过电能通过电动机转化为机械能，利用三角皮带将动力传输到减速箱输入轴，在三轴二级减速后，通过曲柄来进行低速圆周运动，并经由曲柄和连杆机构，让圆周运动转化成直线运动，利用游梁上下摆动，把动力传输到抽油机驴头，使得驴头做上下往复运动，利用抽油杆进行动力传输，带动井下抽油泵活塞进行上下往复运动，并把井内液体迅速抽汲到地面，实现井下油流的开采。
二、影响游梁式抽油机系统效率的因素游梁式抽油机系统效率就是系统输出功率与输入功率的比值，若游梁式抽油机系统输出功率降低，输入功率不变，则系统运行效率也会随之降低；若游梁式抽油机系统出入功率降低，输出功率不变，则系统运行效率会随之增加。
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Belt Tran sm iss ion Eff ic iency Ana lys is of Beam Pum p ing Un its
Gao Y unfe i1, W u X iaodong2, J in Chaosu3
( 1. U n iv ersity of P etroleum (E ast of C h ina) , D ong iy ng , S hand ong , 257062, C h ina. 2. O il and Gas E ng ineering C olleg e, U n iv ersity of P etroleum (B eij ing ) , B eij ing , 102200, C h ina. 3. Gud ong P rod uction F actory , S heng li P etroleum A dm in istra tion, D ongy ing , S hand ong , 257237, C h ina)
E b 为皮带纵向弯曲弹性模量 (传动胶带为 0120～
0135, 帘布芯三角带为 0125～ 0140) , GPa; I 为皮带
截面惯性矩, mm 4; r1、 r2 分别为大小皮带轮的半径,
mm ; n1、n2 分别为大小皮带轮的带轮转速, r m in; Η1、
Η2 分别为大小皮带轮的包角, rad。
(3) 式中, Α为弹性滑动角, rad; Η为带轮包角, rad; f 为 带与带轮间的摩擦因数, 平带一般取 f = 013, V 带取 当量摩擦因数 f v= f [ sin (< 2) + f co s (< 2) ], < 为 V 带带轮的槽角, rad; M 为单根皮带上的力矩, kN · m ; M max为单根皮带所能承受的最大传动力矩, 可由皮 带参数求出, kN ·m。
电机皮带轮上单根皮带的有效输出功率与有效圆
周力之间有下述关系:
P e= F ev 1000
(9)
式中, P e 为电机皮带轮上单根皮带的有效输出功率, kW 。
因而, 单根皮带传到齿轮减速器上的功率 (皮带 输出功率) 为:
P bout= P e- ∃ P b - ∃ P s
(10)
式中, P bout为单根皮带的输出功率, kW 。
F 0= 019 [ 500P c (215 k a- 1) vN + qv 2 ] f b (1) 式中, F 0 为单根皮带的预紧力, N ; P c 为皮带传动设 计功率, kW ; v 为皮带运行速度, m s; N 为皮带数, 根; ka 为包角系数, 无因次; q 为皮带每米长的质量, kg m ; f b 为皮带工作的松紧系数, 无因次, 理想情况
取 110。 皮带工作时 (图 1 (b) 所示) , 皮带在摩擦力 F f 的
作用下工作。
Ff= F 1- F 2
(2)
式中, F f 为皮带的摩擦力, 等于皮带工作时的有效圆
周力, N ; F 1 为皮带在紧边上的拉力, N ; F 2 为皮带
在松边上的拉力, N。
皮带是弹性体, 受拉力作用会产生弹性变形。 由
图 4 皮带效率与曲柄转角的关系曲线
图 2 电机扭矩与曲柄转角的关系曲线
5 结论及建议
1) 抽油机皮带工作的瞬时传动效率是变化的。 2) 皮带的工作效率在大部分时间内较高, 在局部 范围内, 尤其是扭矩接近于零的位置, 效率极低。 3) 皮带松紧程度和摩擦系数对皮带效率影响较 大, 由于缺乏必要数据, 这些参数的确定及其影响程 度还有待于进一步研究。
于皮带在紧边和松边上的拉力不等, 因而所产生的弹
性形变也不等。 这种由皮带各部分弹性形变不等所引
起的带与轮间的相对滑动现象称为皮带的弹性滑动。
轮上发生弹性滑动的弧称为动弧, 动弧对应的中心角 称为动角或弹性滑动角, 它与主动力矩之间存在如下 关系[2 ]:
Α= (2 f ) tanh- 1 [ (M M max) tanh (015f Η) ]
(5)
式中, F emax为皮带工作时的最大有效圆周力, N 。
皮带正常工作时, 弹性滑动角小于带轮包角, 有
效圆周力小于最大有效圆周力。
2 皮带工作的主要功率损失
皮带工作时的功率损失有两种[3]: 一种是与载荷
无关的量, 如皮带绕轮的弯曲损失、 进入与退出轮槽
的摩擦损失以及风阻损失等; 另一种是与载荷有关的
第 30 卷第 6 期 郜云飞等: 游梁式抽油机皮带传动效率分析
·47·
内较高; 但在局部范围内, 尤其是扭矩接近于零的位 置, 效率极低。 原因主要在于皮带的工作效率与曲柄 轴扭矩和电机扭矩的变化规律有关, 而影响曲柄轴扭 矩和电机扭矩变化规律的因素主要是抽油机的负载和 平衡状况, 局部范围内, 皮带的有效载荷过低, 有效 圆周力相对较小, 因而效率极低。
在欧拉公式[ 1 ] 中引入弹性滑动角可以得出皮带工
作的有效圆周力:
收稿日期: 2001211209 作者简介: 郜云飞 (1970- ) , 男, 1995 年毕业于石油大学 (华东) 开发系采油工程专业, 1998 年获油气田开发工程硕士学位, 现在石 油大学出版社从事图书编辑工作。 联系电话: (0546) 8392565
1 皮带工作的有效圆周力
皮带的受力分析是求解皮带功率损失和皮带传动 效率的基础和关键, 抽油机皮带传动如图 1 所示, 其 中小轮为皮带的主动轮。
图 1 皮带传动示意图
皮带未工作时 (图 1 (a) 所示) , 皮带仅受预紧力 的作用, 且受力均匀。 考虑皮带松紧程度对预紧力的 影响, 单根皮带的预紧力为[1]:
·46·
石 油 钻 探 技 术 2002 年 12 月
F e= 2F 0 (efΑ- 1) (efΑ+ 1)
(4)
式中, F e 为皮带工作时的有效圆周力, N 。
取 Α为带轮包角 Η, 即得皮带工作时所能传递的
最大有效圆周力:
F em ax = 2F 0 (efΗ- 1) (efΗ+ 1)
电机皮带轮包角为 148°; 电机皮带轮包角系数为 018; V 带轮槽的楔角为 40°; 皮带的顶宽为 17 mm ; 皮带的高度为 1015 mm ; 每米带长的质量为 0117 kg; 皮带的节宽为 14 mm ; 皮带重心到顶部的高度为 4112 mm ; 皮带横截面积为 138 mm 2; 皮带轮的厚度为 60m m 。 413 井筒参数
下泵深度为 1200 m ; 泵径为 56 mm ; 沉没压力为 3152 M Pa; 原油相对密度为 0186; 天然气相对密度为 0165; 含水率为 014; 生产气油比为 12 m 3 m 3。 414 计算结果及分析 (如图 2、 图 3、 图 4 所示)
从图中可以看出, 皮带的工作效率在大部分时间
31111 当 P bout> 0 时
皮带输出有效功率, 皮带的瞬时传动效率为:
Γb = P bout P d
(11)
式中, Γb 为皮带的瞬时传动效率, 无因次。
31112 当 P bout≤0 时
此种情况表明, 电机和齿轮减速器传给皮带的功
率全部用于皮带的内部功率损耗, 皮带不输出有效功
率, 工作效率为零, 即:
Γb= 0
(12)
312 齿轮减速器皮带轮为主动轮
齿轮减速器皮带轮为主动轮, 表明抽油机的能量
发生了倒传。 由电机轴功率逆行计算可得齿轮减速器
输入单根皮带的功率为:
P bin = P e+ ∃ P b + ∃ P s
(13)
式中, P bin为齿轮减速器输入单根皮带的功率, P bin>
0, kW 。
因此, 已知单根皮带传入电机轴的功率为 P d (P d
> 0) 时, 则皮带传动效率为:
Γb = P d P bin
(14)
4 实例计算及分析
411 地面抽油设备结构参数 抽油机型号为 CYJ 823248HB; 冲程为 217 m ; 冲
次为 9 次 m in; 曲柄平衡半径为 0165 m ; 减速箱型号 为 J S21000; 匹配电机型号为 YH 225M 26。 412 所用窄 V 带尺寸参数
第 30 卷 第 6 期 2002 年 12 月
! 工具与设备#
石 油 钻 探 技 术 PETROL EUM DR ILL IN G T ECHN IQU ES
游梁式抽油机皮带传动效率分析
V o l. 30 N o. 6 D eb. 2002
郜云飞1, 吴晓东2, 金潮苏3
(11 石油大学 (华东) , 山东东营 257062; 21 石油大学 (北京) 石油天然气工程学院, 北京 102200; 31 胜利油田有限公司孤东采油厂, 山东东营 257237)
量, 如弹性滑动损失以及皮带与轮槽间径向滑动损失
等。其中, 以弯曲功率损失和弹性滑动功率损失为主。
211 皮带弯曲功率损失
单根皮带的弯曲功率损失可由下式计算:
∃P b= E b I Π (n1 r1Η1+ n2 r2Η2) ×10- 3 30 (6)
式中, ∃P b 为单根皮带绕轮弯曲造成的功率损失, kW ;
图 3 曲柄轴扭矩与曲柄转角的关系曲线
参 考 文 献
1 邱宣怀. 机械设计 [M ]. 北京: 高等教育出版社, 1991 2 朱从鉴, 朱江红. 带传动中弹性滑动的定量分析 [J ]. 机械传动,
1996, 21 (2) 3 崔振华, 余国安, 安锦高, 等. 有杆抽油系统 [M ]. 北京: 石油工
皮带是游梁式抽油机的重要组成部分之一, 它与 齿轮减速器一起构成抽油机的减速传动装置, 以实现 从电动机到曲柄轴的动力传递和减速。 抽油机中使用 的皮带以普通V 带和窄V 带为主, 其工作原理是靠带 与轮之间的摩擦力进行运动和动力传递。 皮带传动效 率作为抽油机井参数计算中一个重要的中间变量, 在 以往抽油机井设计和计算中通常作为常数处理。 实际 上, 由于抽油机承受交变载荷, 皮带的瞬时效率不仅 变化, 而且能量传递方向在局部工作时间内还可能发 生改变。 所有这些将影响抽油机井其它参数的计算和 分析。