抽油机平衡的原理
抽油机调平衡原理
游梁式抽油机平衡原理教学目的：学习本节课要求学员知道引起抽油机不平衡的原因及危害，掌握抽油机平衡原理及平衡方法，会检查抽油机平衡。
教学内容要点及教具抽油机调平衡原理一、抽油机不平衡的原因1、原因：抽油机的工作特点是承受交变负荷，上冲程，抽油机驴头承受作用在活塞截面上的液拄重量和抽油杆拄在液体中的重量以及摩擦、惯性、振动等负荷。
下冲程时，抽油机驴头只承受抽油杆拄在液体的重量。
上下冲程的负荷差别很大，抽油机无法正常工作，电机也容易烧坏。
在抽油机正常工作时改变抽油参数或泵挂深度以及井中含水的变化都可能使抽油机不平衡。
2、抽油机不平衡：抽油机在上下行程的负荷差异也就是电机做的功不相等叫不平衡。
二、抽油机不平衡造成的危害1、对电机：由于抽油机不平衡引起电机负荷不均匀，造成功率浪费和效率降低，缩短电机寿命。
’2、对抽油机：由于抽油机曲柄运转不平衡，使抽油机发生振动，导致各连接螺丝松动，易出现故障，影响抽油机装置的使用寿命。
3、对抽油泵及抽油杆：由于运转不平衡，影响了抽油杆和泵的正常工作。
三、抽油机的平衡原理由示意图分析：抽油机平衡原理：配重保证电动机在上、下冲程中作的功相等。
既：抽油机为什么要安装平衡装置？答抽油机的工作特点是承受交变负荷。
上冲程时，抽油机驴头承受作用在活塞截面上的液柱重量和抽油杆柱在液体中的重量以及磨擦、惯性、振动等负荷；下冲程时，抽油机驴头只承受抽油杆柱在液体中的重量。
上、下冲程的负荷差别很大，抽油机无法正常工作，电机也容易烧坏。
为了清除上述弊病，必须采用平衡装置使上下冲程时的负荷差异减小，保证设备正常运转。
平衡装置安装在抽油机游梁尾部或曲柄上，当抽油机上冲程时，平衡装置向下运转，帮助克服驴头上的负荷；在下冲程时，电机使平衡装置向上运动，储存能量，从而减小抽油机上下冲程的负荷差别。
抽油机平衡方式有几种？各种平衡方式有何特点？答：平衡方式有游梁平衡、曲柄平衡、复合平衡、气动平衡。
（1）游梁平衡：游梁的尾部装设一定重量的平衡板以达到平衡。
第四章抽油机平衡的检测和调试-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。
抽油机工作原理-PPT
概述
有杆泵
抽油机有杆泵（简称有杆泵）
采油
地面驱动螺杆泵
有杆泵采油占主导地位，占人工举升方式的90％
发展时间长
技术较成熟
✓工艺比较配套
✓设备装置耐用，故障率低
✓抽深和排量能够覆盖大多数井
抽深和排量不及水力活塞泵和射流泵，单独排量不及电潜泵
对出砂、高气油比、结蜡或流体中含有腐蚀性介质的井会降低 效率和寿命
假设： 活塞的冲程等于光杆的冲程； 活塞让出的体积完全被原油充满 抽油系统无漏失。 即：柱塞上下一次吸入和排出的液体体积相等
泵的理论排量为 Qt 1440 ApSn
式中： Qt——泵的理论体积排量，m3/d； Ap——柱塞截面积 ，m2 ； D——泵径，m； S——光杆冲程，m； n——冲次，min－1。
O
S
Sp
加载、卸载过程中游
S
动阀和固定阀均关闭
静态载荷理论示功图
泵内吸液，井口排液的过程
造成吸液进泵的条件:泵内压 力(吸入压力)<沉没压力。
2）下冲程
抽油杆带动活塞向下运动： a.泵内压力升高， 固定凡尔关闭，停止吸油。 b.游动凡尔打开， 泵内油转入活塞以上油管。 c.抽油杆卸载。
泵排出液体的过程
造成泵排出液体的条件:泵内压力>柱 塞以上的液柱压力。
⑵.泵的理论排量
的固定阀装置（有的固定阀直接连接在泵筒下部随 油管下入）；
柱塞连接在抽油杆柱下端下入泵筒内。
优点：结构简单，成本低，排量较大 缺点：起下泵作业时，它需起下全部油管，修井时 间长，费用高 适用范围：下入深度较小，产量较高的井
2）杆式泵 将整个泵在地面组装成套后，随抽油杆柱插入油
管内的预定位置固定，故又称为“插入式泵”。
抽油机平衡
式中 Xub——抽油机结构的不平衡值，N，是折算到游梁平衡块重心位置的附加平衡力， 可查抽油机的出厂说明书。
二、抽油机的平衡( 三 ) 抽油机的平衡方式
2．曲柄平衡 抽油机工作时，要使电机在上、下冲程中作功近似 相等，可靠调节曲柄平衡块在曲柄上的位置（平衡 半径）来实现。 由于这种平衡方式便于调节，又不产生象游梁平衡 时在游梁上造成过大的惯性力，所以多用于大型抽 油机（50kN以上的重型抽油机），但这种平衡会使 曲柄轴上有较大的负荷和离心力。如图4—4所示， 下冲程中储存的位能：
（二）平衡的基本原理 抽油机之所以不平衡，是因为在上、下冲程中驴头悬点载荷不同，因而 造成电动机在上、下冲程中做功不相等。抽油机平衡的目的是为了在上、下 冲程中使电动机作功近似相等。 下面用最简单的机械平衡方式来说明这种可能性和达到平衡的基本条件。 1．下冲程 假定抽油杆柱下行时作功为Ad，在抽油机没有平衡的条件下这部分功全部传 给电动机，使它作负功。现在只在游梁的后端悬挂一个足够大重物，以致于 仅靠抽油杆柱下行时所作的功（Ad）都不能抬起，还需要电动机来带动作功 Amd才能抬起来，这时可得到下列平衡方式 Aw＝Amd＋Ad 或 Amd＝Aw－Ad 式中 Aw——下冲程中抽油杆柱自重和电动机举升重物需要作的功，即重物 储存的能； Amd——下冲程中电机对重物作的功，即电机在下冲程中作的功； Ad——下冲程中抽油杆柱对重物所作的功，即驴头悬点作的功；
二、抽油机的平衡
（一）抽油机不平衡的危害 当游梁式抽油机一抽油泵装置工作时，驴头悬点上作用的载荷是变化的。 上冲程时，驴头悬点需要提起抽油杆柱和液柱，在抽油机未进行平衡的条件下， 电动机就要作功，才能使驴头上行。在下冲程时，抽油杆柱在其自重的作用下 克服浮力下行，这时电动机不仅不需要对外作功，反而接受外来能量作负功， 这就是抽油机在上、下冲程中不平衡的原因。抽油机工作过程中，电动机在上、 下冲程中作功不相等称为抽油机的不平衡。 抽油机不平衡时将带来以下危害： （1）降低电动机使用效率和寿命。由于负荷不均匀，降低电动机使用效率 和寿命。满足最大负荷时，造成功率的浪费较大。 （2）缩短抽油机使用寿命。由于负荷不均匀，在曲柄旋转一周中载荷忽大 忽小，会使抽油机发生剧烈振动而缩短抽油机的寿命。 （3）影响抽油机和抽油泵的正常工作。由于负荷不均匀，会破坏曲柄旋转 速度的均匀性，从而使驴头上、下摆也不均匀，影响抽油机和抽油泵的正常工 作。
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。
抽油机平衡的原理与常见问题
抽油机平衡的原理与常见问题抽油机是油井生产中的关键设备，关系着油井生产能否顺利进行，而抽油机在运转过程中，平衡问题是一个最关键的问题，本文主要研究抽油机平衡原理。
《钻井液与完井液》报道内容包括钻井液、完井液、酸化液、压裂液、修井液、射孔液、油井水泥浆等方面的科研生产新成果、新技术。
读者遍及石油、地质、煤炭、化工、水电、冶金等行业。
《钻井液与完井液》为中国石油天然气集团公司优秀科技期刊，获第二届全国优秀科技期刊评比二等奖期刊，中文核心期刊和“中国科技文章统计与分析”的核心期刊，中国期刊方阵“双百”期刊，是美国《工程索引数据库》(EI EnCompass)、美国《石油文摘》、《中国石油文摘》、《中国学术期刊综合评价数据库》、《中国期刊全文数据库》、《中国核心期刊(遴选)数据库》和《中文科技期刊数据库》等检索刊物和数据库的收录期刊。
抽油机的平衡是抽油机设计和生产管理中的关键问题。
抽油机一般分成换向系统、平衡系统、支承系统和传动系统四大部分，平衡系统和换向系统是抽油机的两大主要组成部分，而平衡系统的性能，平衡效果的优劣，直接影响抽油机的节能、使用寿命及运转安全性。
本文重点介绍了抽油机平衡原理和平衡的标准，阐述了提高抽油机平衡的措施。
1抽油机平衡原理在油井生产过程中要定期检查和及时调整抽油机的平衡，通常采油的检查方法有两种：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)。
2抽油机平衡的标准按点目前的研究，评定抽油机是否平衡，一般遵守如下标准：即：准则I：上冲程内电机作功与下冲程内电机作功相等;准则2：上冲程内曲柄轴净扭矩最大值与下冲程内净扭矩最大值相等;准则3：曲柄轴净扭矩在一转中的均方根值最小。
3.3 抽油机的平衡、扭矩与
当抽油机运转不平衡时，实际产生的有效平衡值可利用于云琦推导的公式计算：
I d Pmax I u Pmin Ce Iu Id
（三）计算最大扭矩的经验方法
苏联公式： M max 300s 0.236s( Pmax Pmin )
中国公式：M max 1800s 0.202s( Pmax Pmin ) 实践证明近似公式和苏联公式计算结果偏小， 而中国公式计算结果比较符合中国的油井情 况。
Nr 0.1136106 Qt l L(0.355 )K
四、抽油机井的系统效率 在抽油机井的生产中，要力求投入最小的成本，获得最 大的利益，这就要求抽油机井的系统效率要高。抽油机井的 系统效率是抽油机井做的有用功率与输入功率的比值，这个 值越高，抽油机井的效益越好。 （一）抽油机井的有用功率 有用功率或称有效功率，也称为水力功率NH, 是指在一定时 间内，将一定量的液体提升一定的距离所需要的功率：
实 际 上， 一 般 不 用 这 种 方 法
2．判断及计算平衡
（二）计算扭矩的近似方法 将悬点的运动简化为简谐运动如 图所示，对曲柄轴O′取力矩平衡得：
FP r sin M Wc r sin
对支架轴取力矩平衡得
： aP bFP
M a rP sin Wcr sin b
Wb c (Wr
l
2
) X uc
2．曲柄平衡方式计算 如图所示，曲柄平衡方式的平衡重装在曲柄上，适用于大型抽油
机。
在下冲程中，曲柄平衡重 Wcb 上升的高度为2R，曲柄自重 Wc 上升的高度为 2 Rc ，抽油机本身不平衡值 X ub 上升的高度 为 2 r ，则平衡系统在下冲程中储存的能量，或实际产生的平 衡功为： Aw 2RWcb 2RcWc 2rX ub
抽油机平衡的原理知识分享
游梁式抽油机的机械平衡方式 游梁平衡：游梁尾部加平衡重
机械平衡
曲柄平衡(旋转平衡)：平衡块加在曲柄上
复合平衡(混合平衡)：游梁尾部和曲柄上 都有平衡重。
游梁平衡
1.游梁平衡方式计算
达到平衡所需要的游梁平衡块重:
Wb(WrW 21)acXuc
2.曲柄平衡方式计算
平衡半径公式：
R W rW 2l b aW rcb rW X c ub b R cW W c cb
曲柄平衡
3.复合平衡方式计算
平衡半径公式：
R (W r W 2 l)2 W scb R W c W cc b (X u cW b)b ccW r b 复合平衡
三、抽油机平衡测量与调整
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I u 和I d
I
＞I
u
d
H
NH Np
3 抽油机井系统效率－－为本抽油机井输出功率与
输入功率之比，表达了该抽油机井的总体效益和能量的
综合利用情况。
t
NH Nr
平衡条件平衡条件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物做功把重物升高储存位能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
游梁式抽油机的平衡
一、 抽油机平衡的原理
（一） 不平衡原因
上下冲程中悬点载荷不同，造成电动机在上、下冲 程中所做的功不相等。
1.抽油机的效率－－是光杆功率与电动机功率之比，
它表达了抽油机工作状况好坏及功率利用程度。
p
Np Nr
2.油井效率－－是有效功率与光杆功率之比，主要表
抽油机二次平衡技术及节能原理分析
Байду номын сангаас应用 能源 技术
抽油机二次平衡技术 及节能原理分析
梁宏宝 孟庆伟 孙旭东 李 ， 。 。 想
（． １ 东北石油大学节能 中心 ， 黑龙江 大庆 １３ １ ；． ６ ３８２ 东北石油大学机械科学与工程学院 黑龙 江 大庆 １３ １ ；． ６３８ ３ 浙江大学电气工程学院， 浙江 杭 州 ３０５ ） １０ ８ 摘 要： 常规游梁式抽油机存在 负扭矩、 能耗 大、 率低的 问题。本文设计 了二次平衡装 效 置， 对抽 油机 的二 次平衡 作 了深入 的理 论分 析 ， 出 了通过 抽 油机扭 矩 曲线信 号 叠加 ， 给 实现 抽 油 机净扭矩的正值化的方法， 同时降低一次平衡 曲柄轴净扭矩的两个峰值 ， 而降低 了电机的功 从 率 ， 高了电机的效率， 提 节能达到 １％ ～ Ｏ 。该技术具有很好推广价值。 ５ ２％ 关键词： 正扭矩 ； 波形； 二次平衡 ； 抽油机 ； 节能 中 图分类 号 ：Ｅ ３ 文献标 志 码 ： 文章编 号 ：０９— ２０ ２ １ ）７— ０ １— ３ Ｔ ８３ Ａ １０ ３３ （０ １０ ００ ０
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ： Ｃｏ ｖ ｎ ｉｎ ｌｂ ａ ｐ ｍｐｉ ｎｉ ｅ ｉｔ ｒ ｂ ｅ ｆ ｎ ｇ ｔｖ ｏ ｑ ｅ，ｅ ｅ ｇ ｏ ｕ ｔ ｎ ｎ ｅ ｔ ａ ｅ ｍ ｕ ｏ ｎｇ ｕ ｔ ｘｓｓ ｐ ｏ ｌ ｍｓ ｏ ｅ ａｉ ｅ ｔ ｒ ｕ ｎ ｒｙ ｃ ｎｓ ｍｐ ｏ ｉ
抽 油机 杆及 原 油载 荷 ， 速 箱 曲柄 轴 产 生 的转 矩 减
平衡（ 又称 一次 平衡 ） 这 种 平 衡方 式 的 峰值 转矩 ，
较大、 负转矩 现象 严重。当出现 负转矩时 ， ２ 常 伴随齿轮的背面冲击 ， 加速 了减速箱和 曲柄销的
游梁式抽油机调平衡操作
移动平衡块到预定位置
5移动平衡块 注意事项： 用摇把或撬杠时
要侧身 平衡块移动时前
方不要站人
20
移动平衡块到预定位置
6装好平衡块锁块螺丝，校正平衡块，上 紧固定螺丝，上紧锁块螺丝 注意事项： 固定螺丝要上紧 上紧防滑块，防滑块啮合严密
21
移动平衡块到预定位置
7保养和清洁抽油机 注意事项： 平衡块固定螺丝
电器类工具
计算类工具
5
准备工具用具（5分）
机械类工具
辅助类工具 （粉笔、钢圈尺）
6
安全帽（进入场地就戴好） 背包 （调整刹车的工具 250mm、600mm
管钳）
7
检查工用具
8
9
工用具的摆放
10
测电流（10分）
用试电笔试配电柜 外壳、电机外壳是 否带电（注意左手）
11
测电流
1检查电流表 2选择档位 3测取电流值
3判断调整方向，距离： 距离=|1-平衡率|×100（cm） 实际调整距离由裁判指定
14
停抽 （5分）
1停抽，刹Байду номын сангаас，断电
15
停抽
2检查刹车，挂警示 牌
3锁刹车
注意事项： 带绝缘手套 停抽位置符合要求 刹紧刹车 检查刹车（1/2~2/3） 切断电源 停抽，断电要背脸侧身 操作顺序不要颠倒
16
锁块螺丝涂油防腐 划好安全线 操作顺序不要颠
倒
22
启动抽油机
1打开死刹 注意事项： 在打开死刹前说
用相同的方法调整另 一侧平衡块，调整相 同距离 2检查抽油机周围
23
启动抽油机
3送电，启抽 注意事项： 摘警示牌 先松刹车再启动抽油机 送电时带绝缘手套侧身 抽油机要两次启动不要逆 向启抽 启动后检查抽油机连杆与 曲柄之间是否有碰挂现象 检查抽油机平衡块安全线 关好配电柜门 操作顺序不要颠倒
影响抽油机的平衡因素探讨及分析
影响抽油机的平衡因素探讨及分析摘要：在抽油机管理中，平衡率是重要的考核指标，它将直接关系到电动机的有效功率和抽油机的使用寿命。
本文通过描述抽油机平衡的重要性，指出了抽油机不平衡的危害，对于油田广泛使用的曲柄平衡的影响因素进行了详细分析，并对油田目前常用的平衡评定方式指出了自己的意见与建议。
关键词：抽油机影响因素分析前言定边作业区中心站共管理油井432口，计开391口，实开384口，主要开采层位为长6层，平均日产液1716.0m3，日产油量848.87t，平均单井产能2.21t/d，综合含水45.6%，抽油泵效44.7％，平均工作参数φ32mm×1.95m×4.48r/min×1348m。
我中心站目前有抽油机402台，大部分是曲柄平衡抽油机，基本运行时间大约有10-12年，设备现场运行故障较多，尤其是减速窜轴、异响、漏油现象甚是严重以及电机烧毁比较频繁等。
当然除了设备的自然磨损漏失外，更多的是由于现场人员管理不到位造成的，抽油机长期受冲击载荷的作用，使减速箱齿轮磨损加剧造成。
抽油机的工作特点是往复承受一个交变载荷，上下冲程的负荷差别特别大，如果抽油机没有平衡块，当电动机带动抽油机运转时，由于上冲程中悬点承受着最大载荷，所以电动机必须作很大的功才能使驴头上行；而下冲程中，抽油杆在自重作用下克服浮力下行，这时电动机不仅不需要对外作功，反而接受外来的能量作负功。
这样抽油机无法正常工作，电机也容易烧坏。
为了消除上述弊病，采用平衡装置将上、下冲程时的负荷差异减小，使设备正常运转。
目前常见的方法是将平衡块装在曲柄上，它的作用是当抽油机上冲程时，平衡块向下运动，帮助克服驴头上的负荷；在下冲程时，电机使平衡块向上运动，储存能量。
这样在平衡块作用下，可以减小抽油机上、下冲程的负荷差别，使设备平稳运转。
若抽油机平衡块调整的位置不合适或不能正确地去判断抽油机是否平衡，也会引起抽油机的不平衡，不平衡造成的后果有：(1)上冲程中电动机承受着极大的负荷，下冲程中抽油机反而带着电动机运转，从而造成功率的浪费，降低电动机的效率和寿命；(2)由于负荷极不均匀，会使抽油机发生激烈振动，而影响抽油机装置的寿命；(3)会破坏曲柄旋转速度的均匀性，而影响抽油杆和泵的正常工作。
第三章 抽油机平衡计算
表3-5 钢制抽油杆的奥金格折算应力
(2)API最大许用应力强度条件
强度条件:
（3-97）
（修正Goodman应力方 法）
2．抽油杆柱设计
确定杆柱的材质、长度和直径的组合。 普通抽油杆分为C、D和K三个级别。 钢制抽油杆柱分单级和多级两种结构。多级杆 柱有利于减轻杆柱自重，节省钢材和能量。 在进行组合抽油杆强度设计中，要求在满足强 度条件的前提下，使抽油杆柱最轻。因此，形成了 多个强度设计方案。
常规型和前置型抽油机的扭矩因数可根据抽油 机的几何尺寸进行计算。
利用实测悬点载荷数据(示功图)
M w ( ) TF ( )W ( )
得到悬点载 荷扭矩曲线
悬点扭矩Mw 平衡扭矩MC 净扭矩M
2．扭矩曲线计算的基本公式
对于游梁平衡抽油机 对于曲柄平衡抽油机
（3-62）
B—抽油机结构不平衡值。
对于复合平衡抽油机
机械因素(硬件):泵(结构、质量、材料、安装 、泵隙、抗腐性、耐磨性）；抽油杆（尺寸、 强度）等。
工作方式(软件)： 泵深、抽汲参数(D、S、n)、套压控制等。
1、 使用油管锚减少冲程损失 =r+t t=0 =r
２、调小防冲距 为了防止碰泵，要求活塞下死点与
固定凡尔有一定的距离，叫防冲距。 防冲距越小，Vs越小， K ， 反之，防冲距越大，越保险。
（3-63） （3-64）
Wc—折算重量,曲柄平衡重折算到r点
Wcr=WcbR+WcRc
Wc=(WcbR+WcRc)/r
Wc—曲柄重；
Rc—曲柄重心半径；
Wcb —曲柄平衡块总重；R—曲柄平衡半径。
Mc=Wcrsin(+)=(WcbR+WcRc)sin(+) Mc—曲柄及其平衡重在曲柄上造成的扭矩。
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 '=。
游梁式抽油机的机械平衡
游梁式抽油机的机械平衡摘要：目前，国际油田开采中最常见的方式是采用常规型游梁式抽油机，占所有采油作业的60%之多。
这种抽油机的平衡方式分为机械平衡和气动平衡。
其中，机械平衡又分为曲柄平衡、游梁平衡以及复合平衡。
本文通过介绍机械平衡的原理、准则以及方式的选择几个方面，让大家对游梁式抽油机的机械平衡有个初步的了解。
关键词：游梁式抽油机；机械平衡方式；原理准则1.游梁式抽油机平衡的意义常规游梁式抽油机主要由动力系统（电动机）、机械传动系统（驴头、四连杆机构和减速箱）、抽油系统（抽油杆等）以及机架等组成。
抽油机是通过驴头的上下运动将原油采集到地面，在上冲程中，驴头上行，抽油杆柱和液柱被提起，电动机做正功；在下冲程中，驴头和抽油杆柱在重力的作用下自由下落，电动机做负功。
在这期间，直接由做正功变为做负功，电动机载荷非常不均，这严重影响了电动机本身以及其它相关机构的工作效率和使用寿命。
因此，抽油机需要采取合理的平衡方式来消除电动机做负功这一不利因素。
由于游梁式抽油机在所有采油作业中占了非常大的比例，所以如果能很好地解决这一问题，将会带来巨大的经济效益。
2.平衡的基本原理游梁式抽油机的平衡包括气动平衡和机械平衡。
其中，气动平衡因为保养和维护比较复杂，所以使用的机会较少。
抽油机的机械平衡是通过在抽油机的游梁或者曲柄中加入平衡重来实现的，在下冲程中，将平衡重从低处抬高，这一过程除了需要驴头和抽油杆自由下落释放势能，还需要电动机输出能量，由此来消除之前电动机做负功的现象，同时平衡重被抬高储存势能，这些势能在上冲程中被释放出来，减小电动机的做功，这样有利于缓解电动机载荷不均的现象。
机械平衡根据放置平衡重位置的不同，可以分为游梁平衡、曲柄平衡以及复合平衡。
在复合平衡方式中，上冲程时，游梁平衡重和曲柄平衡重都向下移动，二者释放势能和电动机一起做功，做功的大小与悬点载荷做功的大小相等。
同理下冲程时，电动机和悬点做功之与抬高平衡重增加的势能相等。
抽油机平衡度理论计算原理及载荷选用
０ 引 言
随着 国家 “ 两化融合” 理念 的持续推进 ， 一 大 批
摆动体 的重量 对 游 梁 摆 动 中心 的力 矩 （ 有 些 文 献 以 结 构不 平衡 重 代 替 之 ） 四部 分 组 成 一 个 力 矩 平 衡 系 统 。如 需要 更精 确地分 析计 算 ， 还 需要 考虑 绕游 梁摆 动 中心摆 动 的整个 摆 动体 的转动 惯量 的影 响 ， 为简化
（ Ｊ ． Ｎ ｏ ． ６ Ｏ ｉ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ，Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ Ｏ ｉ ｉｅ ｆ ｌ ｌ ｄ Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ ， Ｘ ｉ ａ ｎ Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ ７ １ ０ ２ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
摘
要： 根据新型抽油机的现场使用经验 ， 阐述 了新 型抽 油机 在 研 制 前 期 合 理 计 算 平 衡 度 的理 论 原 理 ， 并 针 对 抽 油 机
现场工况选择 合适的额定载荷进 行 了说 明。对新型抽 油机研 制前期 的设计参数 、 机械结构的确定具有指导意义。
关键 词 ： 抽 油机 ； 平衡 度 ； 平 衡 力矩
抽ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 机 的研制 提供一 些参 考 。
１ 抽油机平衡度计算原理
抽油 机平 衡度计 算 方法 常用 的有三 种 ： 上 下 冲程
电流峰值 比值 法 、 上下 冲程功 率 比值法 和上 下冲程 瞬 时曲柄切 线力 峰 值 比值 法 。我 厂 在 抽 油 机 的设 计 及
抽油机平衡的原理课件
游梁是抽油机中的重要部件，其位置的改变会影响抽油机的平衡。通过调整游 梁的位置，可以使得抽油机的平衡状态得到改善，从而提高工作效Leabharlann 和节能效 果。改变曲柄的长度
总结词
曲柄长度的改变会影响抽油机的平衡 状态。
详细描述
曲柄是连接游梁和连杆的重要部件， 其长度会影响抽油机的平衡。通过调 整曲柄的长度，可以优化抽油机的平 衡状态，提高工作效率和节能效果。
01
通过调整配重块或配重箱的位置和重量，可以调整重力平衡。
调整平衡块或平衡箱的位置和重量
02
通过调整平衡块或平衡箱的位置和重量，可以调整扭矩平衡。
调整弹性元件的刚度和位置
03
通过调整弹性元件的刚度和位置，可以调整弹性力平衡。
03
抽油机平衡的实现方法
改变游梁的位置
总结词
通过调整游梁的位置，可以改变抽油机的平衡状态。
延长寿命
平衡良好的抽油机能够减少机 械磨损和疲劳损伤，延长使用
寿命。
降低噪音
通过动态平衡调整和减震装置 的应用，可以有效降低抽油机
运行时的噪音。
提高稳定性
优化平衡的抽油机在运行过程 中更加稳定，减少故障和安全
风险。
优化平衡的注意事项
安全性
在调整平衡时，应确保操作人 员的安全，避免发生意外事故
。
兼容性
而带动抽油杆上下往复运动。
抽油机的工作过程包括上行程和下行程两个阶段，上行程时抽油杆向上 运动，将原油抽到地面；下行程时抽油杆向下运动，为下一次抽油做准 备。
平衡在抽油机中的重要性
平衡对于抽油机的正常运转至关 重要，它能够减小电机负荷、降 低能耗、延长设备使用寿命和提
高生产效率。
抽油机平衡的研究与分析
—
—
二、最佳平衡位置的计 算
的大小 只取决于负 载扭 矩 ，只有保 证 电机 的负载扭矩 的均
抽 油机 的功率 曲线是一个 以 月 国 备 程 ０２ ２
研 与讨 究 探
数 。从 数学分析 知道 ，每一个周 期性 的非 正弦 量 ，只要 满 足狄利赫里 （ｉｃｌｔ Ｄｒ ｈｅ ｉ ）条件 ，就 可以分解成一系列 的三角 级数 。抽油机 的功率 曲线 函数 能满足狄利 赫里 条件 ，所 以
从 节能 的角度看 ，对 于一 台具 体 的抽 油机而 言 机械
传动损耗 与电机 的固定 损耗是相 对不变 的 ，只有 电机 的变 动损耗 与电流 的平方 成正 比。要 使抽油机 最节能 ，就是要
使 电机 的变动损耗最小 ，即均方根 电流最小 。电动机 电流
ｒ一 电机效率；
— —
皮带及减速器的传 动效率 ； 曲柄角速度 ，ｒｄｓ ａ／。
中图 分 类 号 ：Ｔ ９ ３ Ｅ ３ 文 献标 识 码 ：Ｂ
本 文探讨一种抽 油机功率 曲线傅里 叶分解方 法 ，这种
方 法在对 抽油 机 的电耗测试 以后 ，只需 知道 平衡块 数 目、
方根值 最小 ，才 能保 证 电流 的均方根值最 小 。而电机 的负 载扭矩 ｉ 与曲柄轴扭矩 大体成 比例关系 ，二者关系如公式
变。
专』 ｄ ｏｆｔ ｆ ＰＪ
＝ 』 ｃ ｄ 下ｏ 。 ｔ １ ｓ Ｐ
（ ８ ）
（ ９ ）
有功 功率 按公式 １或公式 １预测 ，公式 １Ｐｔ 中是 ５ ６ ６ （源 ） 平衡调整前的功率曲线值 ：
保证了抽油机最安全 ，反之亦然。 由于 电机 的负载扭矩 不易测量 ，但 电机 的功 率是易 于 测量 的。常规 电机 的转差不大 ，转速变化很 小 ，在 这种情
常用抽油机知识介绍
常用抽油机知识介绍辽河油田常用抽油机知识介绍第一节抽油机基础知识1.1 概述当地层具有的能量不足以将原油提升到地面时，就需要通过能量的转换来达到目的。
有杆抽油设备（抽油机-抽油泵装置）因结构简单、制造容易、使用方便而成为目前应用最广泛的能量转换装置。
有杆抽油设备主要由三部分组成，一是地面部分；二是井下部分；三是联系地面和井下的中间部分。
它是由地面部分（机械）将运动和动力进行转换后，通过中间部分（杆柱或管柱）传递给井下部分（泵），再通过井下部分（泵）将能量传递给原油，完成将原油提升到地面的任务。
游梁式抽油机因具有适应野外无人看管、全天候运转的条件和使用可靠等特点，从抽油机发展的开始到现在，它都是应用最广泛的抽油机。
但随着井深和产量的不断增加，需要抽油机的能力就越大，游梁式抽油机重量大的缺点就越明显。
为了减轻抽油机的重量，提升节能效果，近二十年来也大力推广应用了一些无游梁式抽油机。
1.2 抽油机的原理、结构、特点、分类及应用按照抽油机结构和原理的不同，抽油机可分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。
一、游梁式抽油机游梁式抽油机的基本特点是结构简单，制造容易，使用方便，特别是它可以长期在油田全天候运转，使用可靠。
因此，尽管它存在驴头悬点运动的加速度较大、平衡效果较差、效率较低、在长冲程时体积较大和笨重等缺点，但仍然是目前应用最广泛的抽油机。
游梁式抽油机的工作原理是：由动力机供给动力，经减速器将动力机的高速转动变为抽油机曲柄的低速转动，并由曲柄—连杆—游梁机构将旋转运动变为抽油机驴头的上、下往复运动，经悬绳器总成带动深井泵工作。
游梁式抽油机的主要部件有：提供动力的动力机；传递动力并降低速度的减速器；传递动力并将旋转运动变成往复运动的四杆机构（曲柄、连杆、游梁、支架及横梁和底座）；传递动力并保证光杆做往复直线运动的驴头及悬绳器总成；使抽油机能停留在任意位置的刹车装置以及为使动力机能在一个较小的负载变化范围内工作的平衡装置等。
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结论：为了使抽油机平衡，在下冲程中需要储存的能 量或上冲程中需要释放的能量应该是悬点载荷在上下冲程 中所做功之和的一半。
2.平衡系统达到平衡所需要的平衡功 当只考虑静载荷做功时，悬点在上冲程中 做的功为：
Au = (Wr ′ + W L ′) s
下冲程做的功为：
Ad = Wr ′s
则由前式得理论上需要的平衡功为：
游梁式抽油机的平衡
一、 抽油机平衡的原理
（一） 不平衡原因
上下冲程中悬点载荷不同，造成电动机在上、下冲 程中所做的功不相等。
（二）不平衡造成的后果
①上冲程中电动机承受着极大的负荷，下冲程中抽 油机带着电动机运转，造成功率的浪费，降低电动机的 效率和寿命； ②由于负荷极不均匀，会使抽油机发生激烈振动， 而影响抽油装置的寿命。 ③破坏曲柄旋转速度的均匀性，影响抽油杆和泵正 常工作。
p
=
N
p
Nr
2.油井效率－－是有效功率与光杆功率之比，主要表 达了抽油泵工作状况的好坏及功率利用情况。即悬点做的功， 除了提升液体做有效功外，还要克服井下摩擦、杆柱振动、 漏失等机械损失、水力损失和容积损失做无效功。
ηH =
NH Np
3 抽油机井系统效率－－为本抽油机井输出功率与 输入功率之比，表达了该抽油机井的总体效益和能量的 综合利用情况。
四、抽油机井的系统效率
抽油机井的系统效率是抽油机井做的有用功率与输入功 率的比值，这个值越高，抽油机井的效益越好。
(一)抽油机井的有用功率
有用功率或称有效功率，也称为水力功率NH, 是指在一 定时间内，将一定量的液体提升一定的距离所需要的功率：
HP
H
=
QLg 86400
=
Q l ρ l Lg η 86400
ηt =
NH Nr
复合平衡
Hale Waihona Puke 三、抽油机平衡测量与调整利用 “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u I
I u ＞I
I u＜I
d
和d I
平衡不足 平衡过重
d
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。
Aw = Au + Ad W′ = (Wr ′ + l ) s 2 2
二、抽油机平衡计算
游梁式抽油机的机械平衡方式 游梁平衡：游梁尾部加平衡重 机械平衡 曲柄平衡(旋转平衡)：平衡块加在曲柄上 复合平衡(混合平衡)：游梁尾部和曲柄上 都有平衡重。
1.游梁平衡方式计算
达到平衡所需要的游梁平衡块重:
′ ′ W1 a Wb = (Wr + ) X uc 2 c
(三) 平衡原理：
1.平衡条件 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物做功， 把重物升高储存位能 Aw
Aw = Ad + Amd
则得到电机在下冲程中做的功为：
Amd = Aw Ad
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
(二)光杆功率
光杆功率即是抽油机悬点载荷做功的功率，是提升液体 和克服井下消耗所需要的功率。可用示功图的面积计算：
N
p
=
AsnC 600 l
由于计算示功图麻烦，常近似地按理论静载荷计算悬点 做功：
N
p
=
W l ′ sn 6 × 10 4
(三)抽油机井的效率
1.抽油机的效率－－是光杆功率与电动机功率之比， 它表达了抽油机工作状况好坏及功率利用程度。 η
则得电机在上冲程中做的功为：
Amu = Au AW
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。
下冲程： Amd = Aw Ad 上冲程：
Amu = Au Aw
Aw =
平衡条件：
Amd = Amu
Au + Ad 2
游梁平衡
2.曲柄平衡方式计算
平衡半径公式：
W ′ a r X W R = Wr′ + l r ub Rc c Wcb Wcb 2 b Wcb
曲柄平衡
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