无游梁长冲程抽机控制系统
最新毕业设计-游梁式抽油机的建模及自动控制
毕业设计-游梁式抽油机的建模及自动控制我国油田不像中东油田那样的自喷能力，多为低渗透的低能、低产油田，大部分油田靠注水压油入井，在用抽油机把油从底层中提取上来[2]。
以水换油或以电换油是我国油田的现实，因而电费在我国的石油开采中占相当大的比例，所以，石油行业十分重视节约电能[3]。
目前，我国抽油机保有量为10万台以上，电动机装机总容量3500MW，每年耗电量为百亿kWh。
抽油机的运行效率特别低，在我国平均效率为25.96%，而国外平均水平为30.05%，年节能潜力可达几十亿kw·h。
除了抽油机之外，油田还有大量注水泵、输油泵和潜油泵等设备，总耗电量超过油田总电量的80%，可见，石油行业也是推广“电机系统节能”的重点行业[4]。
抽油机在油田使用量大，而负载率普遍偏低，功率因数更低，电能的无谓浪费严重，节能降耗潜力巨大。
所以如何节能和提高抽油机系统的自动化程度是油田长期要解决的问题。
本课题的目的就是通过对游梁式抽油机工作原理的分析，建立游梁式抽油机的模型。
基于变频调速节能降耗的思路，设计一种抽油机的自动控制系统，实现抽油系统的自动化控制。
通过对游梁式抽油机模型的研究并进行仿真。
1.2抽油机的现状和发展趋势1.2.1抽油机的现状在油田开采生产中，抽油机将地下原油抽汲到地面的动力设备。
抽油机节能是全世界所关注的事情，对于我国来讲，节能具有更大的现实意义。
我国每年机械采油耗电量达40～50亿kW·h，是一个相当可观的数字[5]。
实测结果表明，我国在用的抽油系统(抽油机、抽油杆、抽油泵)的总效率只有16%～23%，有的甚至更低。
这就客观上要求我国应大力发展和推广应用高效、节能、可靠性高的抽油机，加速开发新型节能抽油机，基本停止常规抽油机的生产，并且加强对在役常规抽油机的节能改造[6]。
1．我国节能游梁式抽油机的现状随着油田的开发，抽油机的投入量日益增加。
提高抽油机效率，降低抽油机的能耗问题显得越来越突出，于是各式各样的新型抽油机便应运而生[7]。
抽油机文献综述
文献综述抽油机井采油是国内外油田最主要的机械采油方式。
石油开采已经有很长历史了,其中有杆抽油系统起了很重要的作用。
有杆抽油系统主要由抽油机、抽油杆、抽油泵等三部分组成，抽油机是有杆抽油系统最主要的举升设备。
根据是否具有游梁，抽油机可以划分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。
由于游梁式抽油机具有结构简单、工作可靠等优点，游梁式抽油机一直是国内外油田应用最广泛的举升设备。
抽油机就形式分有以下几种：常规式抽油机、偏置式抽油机、前置式抽油机以及链条式抽油机等。
前置式抽油机平衡后的理论净扭矩曲线是一条比较均匀的接近水平的直线，因此其运行平稳，减速器齿轮基本无反向负荷，连杆游梁不易疲劳损坏，机械磨损小，噪声比常规型抽油机低5 dB,整机寿命长。
其曲柄在旋转时有195°的上冲程和165°的下冲程。
由于光杆运动的加速度与运动时间的平方成正比，上冲程时间延长就是光杆加速度明显减小。
计算和测定表明，其加速度可减少40%，相应的使减速器扭矩减少35%左右，节能效果显著,当然也减少了抽油杆的事故.与同等级的常规式抽油机相比，前置式抽油机可配置较小功率的电动机，一般功率可减少20%左右。
试验表明，前置式抽油机比常规式抽油机节电31.9～39.6%.随着我国及世界石油工业的发展，钻井深度不断增加，油田深井、超深井的比例不断提高，因此对抽油机的提出了更高的要求。
一·工作原理抽油机工作原理是电机的转动通过减速器传给四连杆机构，由四连杆机构（曲柄、连杆、游梁、横梁）把减速器输出轴的旋转运动变为游梁驴头的上下往复运动，驴头带动光杆和抽油杆作上下往复直线运动，通过抽油杆再将这个运动传递给井下抽油泵中的柱塞。
在井下抽油泵泵筒的下部装有固定阀（吸入阀），而在柱塞上装有游动阀（排出阀）。
当抽油杆向上运动，柱塞作上冲程时，固定阀打开，泵从井中吸入原油。
同时，由于游动阀关闭，柱塞将其上面油管中的原油举升到井中，这是抽油泵中原油的吸入过程。
超长冲程抽油机采油技术在油田的研究与应用
某外围油田油井生产主要存在杆管偏磨严重和能耗较高两大问题。
根据统计，某外围油田抽油机井因为偏磨造成的泵检周期为546d，偏磨增加了维修工作量，提高了维修成本。
抽油机地面部分传动机构较复杂，日常维护量大，而且部分油井位于生活区附近，运行时存在安全隐患。
因此，为了解决杆管偏磨严重、能耗较高问题开展了超长冲程抽油机的研究与应用，对降低原油成本、提高经济效益、缓解能源使用量具有重要意义[1-3]。
超长冲程抽油机具有长冲程、低冲次的特点，可使冲程损失减小、泵效率和系统效率提高、杆管的使用周期延长、故障减少，整机质量提高。
目前，我国油田应用超长冲程抽油机的数量并不多，正处于开发研究阶段，有必要完善和开展超长冲程抽油机的研究与应用[4-5]。
超长冲程抽油机采油技术在油田的研究与应用倪勃（大庆油田有限责任公司第三采油厂）摘要：针对外围油田抽油机杆管偏磨、能耗高、效率低等情况，进行了超长冲程抽油机采油技术应用研究，地面选用超长冲程抽油机，井下应用超长冲程抽油泵，冲程可达50m，实现“长冲程、低冲次”的采油模式。
与常规抽油机相比，超长冲程抽油机采油技术的应用，可延缓杆管偏磨。
经现场测试，有功功率节能率达到28.58%，系统效率提高6.78%，实现每年平均单井节电2.18×104kWh，每年直接节电效益0.51万元，每年减少CO 2排放量16.95t。
超长冲程采油技术节能潜力大，具有一定的经济效益和社会效益，可在油田推广应用。
关键词：超长冲程抽油机；参数优化；节能DOI :10.3969/j.issn.2095-1493.2023.07.006Research and application of oil production technology of ultra-long stroke pumpingunit in oilfield NI BoNo.3Oil Production Plant of Daqing Oilfield Co ．，Ltd ．Abstract：In view of the problems of irregular wear of rod and tube，high energy consumption and low efficiency of pumping unit in peripheral oilfield，the research and application of oil production technology of ultra-long stroke pumping unit are carried out．The ultra-long stroke pumping unit is selected on the ground while the ultra-long stroke pump is applied to the underground，which makes stroke be up to 50m，achieving the oil production mode of "long stroke and low stroke"．Compared with the conventional pumping unit，the application of ultra-long stroke pumping unit oil produc-tion technology can delay the irregular wear of rod and tube．In the meanwhile，after the application of ultra-long stroke oil production technology，the field test showed that the power saving rate of ac-tive power reached 28.58%，the system efficiency is increased by 6.78%，the average power saving per well was 2.18×104kWh，the direct power saving benefit is 5100yuan per year，and the CO 2emis-sion is reduced by 16.95t per year．Most importantly，the oil production technology of ultra-long stroke has great energy conservation potential and has good economic and social benefits，which can be popularized and applied in oilfields ．Keywords：ultra-long stroke pumping unit；parameter optimization；energy conservation作者简介：倪勃，工程师，2008年毕业于东北农业大学（行政管理专业），从事节能管理监测，泵况管理等工作，158****2968，*****************，黑龙江省大庆市萨尔图区唯美主邑6号楼，163000。
浅谈无游梁式抽油机
浅谈无游梁式抽油机随着采油设备的深入研究，抽油机在最初的雏形上有了长足的发展。
传统的游梁式抽油机以适应野外恶劣工作环境等明显优势，区别于其它众多类型的抽油机，而且以其结构简单、易损件少、坚实耐用、可靠性强、操作简便、维修方便、维护费用低等特点，一直占据有杆泵采油地面设备的主导地位。
标签：游梁式抽油机；电机；链条抽油机1引言游梁式抽油机是最古老、应用最广泛的一种型式，工作可靠、坚实，使用和维修方便，并且在常规型基础上发展了多种型式。
常规型游梁式抽油机其工作过程为：用电机带动减速机，减速机带动皮带轮，皮带轮带动曲柄连杆将旋转运动变成驴头悬点的往复运动，依靠抽油杆和光杆传递运动，带动井下抽油泵柱塞提上放下，而将油带出地面进入输油管道中或储油罐中，完成抽油过程。
抽油机工作时，在上、下冲程中，电动机所承受的载荷相差很大。
上冲程时，驴头悬点静载荷主要是抽油泵柱塞以上的液柱重量与抽油杆重量之和，提起这部分重量电机需要作很大的功；而下冲程时，液柱重量转移到固定阀和油管上，驴头仅承受抽油杆柱的重量，电机不仅无需做功，反而由于抽油杆自重下落，使电机处于发电机状态。
因此，在上、下冲程中，电机的负载极不均匀，加上悬点运动速度和加速度的变化，更加剧了这种不均匀性。
结果使抽油机振动加剧，电机、减速箱、抽油泵等效率降低，寿命缩短，抽油杆断裂现象增加，能耗过多。
游梁式抽油机以其特别能适应野外恶劣的工作环境等明显优势，区别于其它众多类型的抽油机。
常规型游梁式抽油机更是以其结构简单、易损件少、坚实耐用、可靠性强、操作简单、维修方便、维护费用低等特点，一直占据有杆采油地面设备的主导地位。
但是，游梁式抽油机还是存在许多需解决的问题。
2主要的无游梁式抽油机2.1 链条抽油机。
链条抽油机是我国科技人员独创的一种无游梁抽油机，具有惯性载荷小、冲程长度大、重量轻、节省电能等优点，己在许多油田使用。
由传动部分（动力机，皮带、皮带轮、减速器、刹车和联轴器等）、换向部分（主动链轮、被动链轮、往返架和轨迹链条等）、平衡部分（平衡缸、平衡链轮、空气包、油包、平衡链条和压缩机等）、悬吊部分（天车、钢丝绳、悬绳器等）和机架等五部分组成。
丛式井智能长冲程抽油机简介
丛式井智能长冲程抽油机一、前言现今，我国及世界上普遍使用的抽油机大多为“游梁式抽油机”，这种传统的抽油机在世界上已应用了100多年，其特点是：皮实耐用，但耗能高、效率低、操作不便、“大马拉小车”是造成采油成本居高不下的重大原因之一。
随着油田开发的不断深入，国内外大多数油田已经进入开采中后期，开采难度越来越大，开采成本越来越高，开采深度不断加深，含水不断增加等等油田开发面临的现状，迫切要求研发一种能够取代“游梁式抽油机”的机电一体化高效、节能型、长冲程、低冲次、大负荷抽油机，以最低成本最大限度地适应油田开发的需要。
丛式井智能长冲程抽油机就是在上述背景下，自主研制的具有独立自主知识产权的新型石油采油设备。
已申请国家专利共21项，其中发明专利5项，发明专利均已公告，取得授权的实用新型专利10项。
技术处于国际领先地位，行业内没有同类产品。
该抽油机包括两大类型，一种是取代常规抽油机基于“一机一井”设计的单井智能长冲程抽油机；一种是应用于丛式井基于“一机多井”设计的丛式井智能抽油机，该抽油机实现了一台电机同时带动两口油井抽油杆抽油，彻底改变了目前国内外丛式井采油的现状，填补了国内外丛式井低成本采油技术的空白。
目前，公司已经完成2项专利的产品开发，研制出样机两台，样机在油田现场运行1年，运行证明，其性能指标远远高于现今油田普遍应用的常规游梁式抽油机和其它塔架式抽油机，节能，智能化程度高，机械效率高，操作简便，皮实耐用，已通过科技成果鉴定和油田质检部门的相关检测，得到了专家及油田的充分肯定，被专家誉为“采油机械的一场革命”。
经国家权威部门检验以及使用单位的测试证明：功率因数为1，吨液提升百米有功耗电量0.45kWh/t100m，比常规游梁式抽油机节能60%以上，机械效率达到80%以上，系统效率达52.9%。
每年可节约费用分别达到7.8万元和12万元。
二、丛式井智能长冲程抽油机的特点1、节能本机装机容量低，常规10型游梁式抽油机功率为37kW，而本机仅为15kW。
浅谈JPCYJD型长冲程智能抽油机常见的故障及处理
浅谈JPCYJD型长冲程智能抽油机常见的故障及处理本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！本文主要介绍了JPCYJD型长冲程智能抽油机的主要组成部分，基本原理和常见的故障，系统的阐述了故障出现的原因和解决办法。
1 长冲程智能抽油机基本概述长冲程智能抽油机分为14型，16型，18型，分别安装在冀东油田陆上作业区和南堡作业区。
长冲程智能抽油机主要由上平台，机架，底座，配重箱，控制柜五部分组成。
上平台承载着电机，减速机，导向轮，主动轮，悬臂梁，联轴器，配重箱等。
机架为长方体机构，主要支撑上平台，同时实现光杆的有效冲程。
底座主要是支撑机架，为了稳定性要求，机架与底座除了法兰连接外，还配有斜拉杆机构。
控制柜部分主要由控制器，变压器，接触器，接口板，CPU，按钮盒组成。
2 工作原理(1)长冲程智能抽油机改变了常规游梁式抽油机用四连杆机构的原理，采用智能控制电机正反转来实现光杆的直线往复运动。
(2)长冲程智能抽油机改变了常规游梁式抽油机的皮带轮传动，采用轮胎联轴器将电机和减速器连接在一起;(3)长冲程智能抽油机改变了常规游梁式抽油机曲柄、游梁平衡等平衡方式，采用砝码式平衡。
(4)长冲程智能抽油机采用机架高度变化调整最大冲程的设计;(5)长冲程智能抽油机采用IT、自动控制技术将整机进行机电一体化设计，确保抽油机冲程冲次实现智能无极调整。
3 长冲程智能抽油机常见故障分析及解决方法刹车信号故障(无报警代码，只报警)出现此故障的主要原因是，刹车在长期的使用过程中，刹车泵的助推力会随着使用时间的增长而减小，刹车架的机械部分各个链接件会锈蚀，刹车泵漏油等原因造成刹车弹起高度不够，所以刹车信号给CPU的信号为错误，会无故障停机。
解决方法：定期的检查刹车的使用情况，对刹车的各个零部件定期的保养，保证刹车泵油压正常，故障可解决。
新型无游梁式抽油机
式抽 油机 的对 比情 况 可以看 出：新 型 无游 粱
式抽 油机 不仅 结构 简单 、制 造成本 低 ，而且
还具 有节 能 、操 作控 制 方便 和 运行 平稳 等优
点 ，其各 项技 术性 能指标 均 能够 满足 用户 的
要 求。
（ ） 扶 正 系 统 。 采 用 专 用 导 轨 扶 正 ，系 统 平 ４
油气 田地 面 工程 第 ２ ９卷 第 ７期 （ ０ ０ ７ ２ １． ）
１７ ０
ｄ ｉ １ ． ９ ９ ｊ ｉｓ ． ０ ６ ６ ９ ． ０ ０ ０ ． ７ ｏ ： ０ ３ ６ ／ ．ｓｎ １ ０ — ８ ６ ２ １ ． ７ ０ ２
新 型 无 游 梁 式 抽 油 机
刘 晓 强
杜 亚 利 戚 思 明
能 。由于省 去 了游梁 式抽 油机笨 重 的减速 箱 ，因此
机 工作 电流 幅度 较 小 。游 梁 式 抽 油 机上 行 作 正 功 ， 下 行 作 负 功 ， 回 馈 电 流 冲 击 电 网 ，使 供 电 品 质
恶化。
（ ）从运 行速 度 的对 比可 以看 出 ，游梁 式抽 油 ３ 机 速度 图是 正弦 曲线 ，没有 匀速 运行 段 ，它始终 处
等设 备 的使用 寿命 。
（ 目主持 栏 樊韶华）
（ ）机 架及 移动 系统 。机 架是 由 ４ 面的桁架 ３ 个
避免 了 因更 换齿 轮油 而造 成 的环境 污染 ，节 省 了制
造费用 。
于加 、减 速 运 动 状 态 ，运 行 速 度 一 旦 选 定 很 难 改 变 。另外 ，加 速度 引起 的动 载荷 较大 。节 能长 冲程 抽油 机速 度 图是梯形 曲线 ，仅 在换 向时有加 速度存 在 ，其余 时 间 均 做 匀 速 运 动 。当 处 于 匀 速 段 运 行
差速换向无游梁抽油机换向系统研究
善定子橡胶配方 ， 提 高 螺 杆 泵 的 使 用 寿 命 具 有 重
要的意义 。
参考文献 ：
对 ３种 橡 胶现 场 应用 数 据 统计 发 现 ： 因定 子橡
胶疲 劳失 效造成 螺 杆泵 检 泵 的 ， Ａ 定 子 橡胶 的疲 劳
［ １ 螺 杆 泵 定 子 橡 胶 性 能 检 测 指
２ ． Ｎｏ ． ５ Ｏｉ ｌ Ｐｒ ｏ ｄｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｆａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｙ， Ｄａ ｑ ｉ ｎ ｇ Ｏｉ ｌ ￣ ’ ｉ ｅ ｌ ｄ Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｎ ｙ Ｌｉ ｍｉ ｔ ｅ ｄ， Ｄａ ｑ ｉ ｎ ｇ １ ６ ３ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ）
标 的合 理 确 定 ［ Ｊ ］ ． 橡 塑技 术 与 装 备 ， ２ ０ １ １ ， ３ ７ （ ８ ） ：
１９ — ２１ ．
寿命 约 为 ５ ５ ０ ｄ ； Ｂ定子 橡胶 的疲 劳 寿命 约 为 ５ ９ ０ ｄ ； ｃ定子 橡 胶 的疲 劳 寿 命 在 约为 ６ ７ ０ ｄ ； Ａ、 Ｂ、 Ｃ三 种
螺 杆泵定 子橡 胶现 场应用 的耐 动态疲 劳性 能规律 与
试 验结 果一致 。
Ｅ ２ ］ 叶卫 东 ， 宋 玉杰 ， 韩道权 ， 等． 单 螺 杆 泵 定 子 有 限 元 分 析 ［ ． 『 ］ ． 石油矿场机械 ， ２ ０ ０ ８ ， ３ ７ （ ４ ） ： ４ ２ ４ ４ ． Ｅ ３ ］ 盖伟涛 ， 戴 瑾华 ． 井 下 螺 杆 泵 定 子 的 失 效 分 析 及 解 决 方 法Ｅ Ｊ ］ ． 石油矿场机械 ， ２ ０ ０ ８ ， ３ ７（ ９ ） ： ７ 卜７ ３ ． Ｅ ４ ］ 郁文正 ， 梁德 山． 螺杆泵定子橡胶的新发展Ｅ Ｊ ］ ． 国 外 石
无梁长冲程抽油机设计
本科毕业设计（论文）通过答辩摘要无梁长冲程抽油机是一种大载荷、长冲程、低冲次及自动化程度高、方便节能的抽油机。
因此，研究它对于提高采油效率，降低采油成本有相当重要的作用。
本次设计采用双电机轮流工作，从而控制抽油杆的上升和下降。
所选用的两个电磁调速电机之间用同步齿形带连接。
由于电机空载启动，其启动电流较小，减小了电机对电网的冲击，抗电网电流波动能力增强，功率因数提高。
电机输出的功率通过V带轮传递给减速器，并且通过减速器对电机输出功率进行调整，然后通过链轮链条传递给抽油杆，最终把电机的旋转运动转化为抽油杆的上升和下降运动。
因此，本次设计的主要内容有换向装置方案的选取，电磁调速电机的选取，以及同步齿形带和减速器的设计：其主要包括V带设计、齿轮设计和轴的设计。
并且通过以上设计达到最终提高采油效率，降低采油成本的目的。
所以，本次设计的无梁长冲程抽油机是目前较为理想的机电一体化产品。
关键字：无梁长冲程抽油机；电磁调速电机；同步齿形带；减速器；机电一体化I本科毕业设计（论文）通过答辩ABSTRACTThe beamless long stroke pumping unit is a big load, long stroke a nd low times and high degree of automation, energy-saving convenience of the pumping unit. Therefore, the study has helped to raise production efficiency, lower production costs are an important role.This case is that two motors work alter natively. Then,they can control rod up and down. Selected two electromagnetic speed synchronous motors with toothed belts connected. As empty motor launch, starting current smaller, reducing the electrical power grid for the impact Anti - Electricity grid fluctuations capacity and improve power factor. Exports of electrical power through the V-pulley transmission to the reducer, and by the motor reducer output adjustment then transmitted to the sprocket chain rod and eventually motor rotating rod into the rise and fall c ampaign. Therefore, the current design of the main contents of the program for device selection, speed electromagnetic motor selection, and the synchronous belt and gear reducer design : its main V-belt design, the design and gear shaft design and calculation. Through the above, design and enhance the ultimate recovery efficiency and lower production cost. Therefore, the current design of the beam without long stroke pumping unit is the ideal integration of mechatronic products.Keywords:beamless long-stroke pumping unit; solenoid operated speed regulating motor; timing belt; Reducer; Mechatronic.II本科毕业设计（论文）通过答辩目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1.绪论 ····························································································· - 1 - 1.1无梁长冲程抽油机设计的背景及目的 ······································ - 1 - 1.2无梁长冲程抽油机设计的必要性 ············································· - 2 - 1.3无梁长冲程抽油机国内外现状和发展趋势 ······························· - 3 -1.4无梁长冲程抽油机的特点························································ - 4 -2.总体设计 ····················································································· - 5 - 2.1方案优选 ················································································ - 5 - 2.2换向装置方案的选取 ······························································ - 5 -2.2.1无梁长冲程抽油机的换向方式的分类 ······························· - 5 -2.2.2在选取方案时主要考虑的问题·········································· - 6 -2.2.3换向方案·········································································· - 7 - 2.3总体方案设计········································································· - 9 -2.3.1总体方案·········································································· - 9 -2.3.2抽油机的工作原理（控制路线） ·····································- 11 -3.结构设计 ····················································································- 12 - 3.1电磁调速电动机 ····································································- 12 -3.1.1概论················································································- 12 -3.1.2电磁转差离合器的结构 ···················································- 12 -3.1.3电磁转差离合器的工作原理 ············································- 13 -3.1.4电磁调速电动机的机械特性 ············································- 14 -3.1.5传递效率·········································································- 17 - 3.2电机的选择 ···········································································- 18 - 3.3传动比分配 ···········································································- 20 - 3.4同步齿带设计········································································- 20 - 3.5计算传动轴的运动和动力参数 ···············································- 24 -III本科毕业设计（论文）通过答辩3.6V带设计·················································································- 25 - 3.7齿轮设计 ···············································································- 28 - 3.8轴的设计计算········································································- 33 -3.9链传动选择 ···········································································- 38 -4.结论 ···························································································- 39 - 谢辞 ·····························································································- 40 - 参考文献························································································- 41 -IV本科毕业设计（论文）通过答辩1.绪论1.1无梁长冲程抽油机设计的背景及目的抽油机是构成“三抽”（抽油机、抽油杆、抽油泵）设备体系的重要组成部分。
无游梁抽油机简介
主要特点
4、手动调 冲次简单:可 随时通过控 制柜内操作 面板上的上 、下行速度 电位器来调 整。
上行速 度调节
下行速 度调节
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主要特点
上死点开 关 上死点保 护开关
下死点开 关
下死点保 护开关
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主要特点
6、安全可靠：采 用电动和手动一体 的刹车机构，具有 断杆保护功能，当 光杆发生断脱时电 动刹车能在瞬间将 配重箱制动。由于 该抽油机的重心在 机架内，永远不会 发生翻机事故。
无游梁抽油机简介
东北石油大学 油工09-9 第二组
一、概述
无游梁式抽油机是为了减轻抽油机重量， 扩大设备的使用范围以及改善其技术经济 指标，特点多为长冲程低冲次，适合于深 井和稠油井采油。
常用的有机械式和液压式。 机械式无游梁抽油机主要包括：链 条式抽油机、宽带型滚筒抽油机、曲 柄连杆式抽油机。
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主要特点
11、维护保养方便、费用低： 传动系统在机架底部，维护保养方便；
由于无功换向智能抽油机所用减速机较小，箱内 只需要40㎏的齿轮油，其它部位的保养只是每半 年给轴承加一次润滑脂。
易损件少维护费用较低，只有电机皮带。
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主要特点
12、噪音低：由于该 抽油机的运动件少、 皮带传动、减速机为 效率高体积小的硬齿 面减速机，在10余米 的距离上几乎听不到 抽油机的声音，能很 好解决噪音扰民的问 题。
1）皮带抽油机的最大特点是长冲程； 2）皮带抽油机具有显著的节能效果， 匀速运动、速度低、时间长，其振动载 荷相对于游梁机要低得多。
3）负荷皮带具有减震吸震功能，减少了振 动载荷对抽油杆和泵的疲劳伤害。
无梁长冲程抽油机设计开题报告
无梁长冲程抽油机设计一．题目来源及类型题目来源：教师科研课题题目类型：毕业设计二．研究目的及意义随着油田的开发和铸、注水，使得下泵深度和排液量不断增加，同时经常出现较为复杂的开采条件：稠油、高粘、多蜡、多砂、水淹和强烈腐蚀等情况，因此，采油工艺对有杆抽油设备提出了低冲次大泵深抽的要求，游梁式抽油机由于其四连杆机构的传动形式，显示它不能适应上述要求。
第一，游梁式抽油机减速器输出轴扭矩和抽油机冲程长度成正比，冲程长度大，减速器输出轴扭矩大，生产制造成本上升。
第二，游梁式抽油机四连杆传动机构，决定了驴头运动的不均匀性，抽油机工作时悬点有较大的加速度。
为了避免加速度过大，四连杆机构的游梁摆角以及曲柄—连杆比都不能太大，整机的轮廓尺寸和重量显著增大。
为了减小抽油机的轮廓尺寸和重量，改善技术性能和提高技术经济指标，满足低冲次长冲程的要求，早在50年代各国就已开始研制无游梁抽油机。
无梁长冲程抽油机是一种无游梁，带有链条增程机构的长冲程抽油机，属于石油开采生产设备。
其运动性能优，整机重量小，调整平衡容易、节约用电、结构紧凑、减速器小等优点。
因此，如何从增大抽油机的冲程和无梁的设计，提高工作效率，设计的合理性、可靠性入手，同时在设计时考虑如何在允许的情况下简化结构设计，提高工作可靠性等方面来对机械设计是现代机械设计理论的重要内容之一，也是本次设计的重要内容之一。
而且在当今社会正面临着资源紧张，能源短缺的现实问题，所以此次设计也必须考虑设计的经济性和对环境的保护等问题。
三．国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向。
国内外现状：（1）近几年来，我国抽油井数量逐年增多，用常规游梁抽油机开发抽油，采油量、泵消耗能、采油成本等各项技术的经济指标较差，因而阻碍了常规游梁抽油机的技术发展．为了更经济更合理地开发我国储油资源，必须大力开发我国的无游梁长冲程抽油机。
（2）对于低压油田，可用小泵深抽的方法提高原油产量。
胜利油田十年前实施深抽的油井有好几百口，增产原油选几十万吨．此外，江苏、中原、华北等油田应用深抽技术也取得了较好的经济效益．为满足小泵深抽的需要，我国急需发展无游梁长冲程抽油机。
摩擦式抽油机控制系统的研制与应用
到塔 架高 度 的制约 ，只要增 加塔 架 高度 ，就 能获得 长 冲程 。也就 是说 ，摩 擦式 抽 油机更 容 易实现 长 冲 程 ，以满 足现代 采 油 的长冲 程要求 。
２ 控制系统
２ １ 就地 控制 系统 ．
摩 擦式 抽 油机 就地控 制 系统 主要 由抽 油机 控制 器 、２ Ｗ 的施奈 德 ａ ｉ ｒ ８ 变频 控制 器 、西 门 ０ｋ ｌｖ 型 ｔａ５
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ｊ （ ） １ ３） 仪 表 电 气 （１ ． ０
摩擦 式抽 油机控制 系统 的研制 与应 用
李红伟 徐 浩天 贾俊 ’ 孔祥雯 ’ 李涛
１ 中国石油 新疆 油 田分公 司陆 梁油 田作业 区 ２ 中 国石 油新 疆油 田分公 司采 油一厂
摘 要 ：摩擦 式 抽 油机 为无 游 梁塔 架 式抽 油机 ，其 特 点是 高效 、 节能 ，冲程 、冲 次在 额 定 范
型天 线构 成 。摩擦 式 抽 油机 就 地控 制 系统和 远 程控 制 系统 的整合 ，使 摩擦 式 抽 油机 特 殊 井 融入
到 目前 自动 化 中控 室 Ｓ Ｄ ＣＡ Ａ系统 中 ，实现 了数 据 无缝连接 。 关键 词 ：摩 擦 式抽 油机 ；控制 系 统 ；远 程监 控 ；模块 ； 自动化
速 ，从 而达 到调节 的 目的。
块 ，经 过模 块 处 理 转存 后 传 送 给 ＷＤ 无 线 数 传 电 Ｓ
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１ 结构 与工作原理
摩 擦式 抽 油机 为无 游梁塔 架 式抽 油机 ，结 构如
接 。摩擦 轮 上绕 钢丝 绳 ，钢 丝绳一 端 连接 光杆 ，另
新型长冲程抽油机结构设计
２ 长冲程 抽 油机总体 方 案对 比
２１ 抽 油 机 总体 方 案 的 确 定 ．
链式长冲程抽油机的工作原理是 由电动机通过皮带传动 ，传到减速 器 ，经减速器后 ， 驱动主动链轮旋转。这样一来 ，链条就垂直的不止在 主动链轮和从动链轮 间运动。在链条上设置一个特殊的链节 ，它通过销 轴和换向器连接 ，带动换向器运动。当链条做环行运动时，特殊链节也 随着做环行运动。由于导轨的限制 ，换 向器只能沿着基架轨道做 卜、下 垂直运动。换 向器和抽油杆 、平衡皮带相接 ，以满足抽油机的平衡。
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图３方 案 二原 理 图
３ 悬点载 荷计算
抽油机在不同的抽汲参数下工作时，悬点所承受的载荷是设计抽油 机和分析设备Ｔ作状况 的重要依据 。为此 ，设计抽油机必须先计算悬点 的载荷。但 由于计算过程太多，这里就不一一赘述 了。 ４ 抽油机平 衡重 的计算 抽油机之所以不平衡 ，是 因为上 、下冲程中悬点载荷不 同，而造成 电动机在上 、下冲程中所做的功不相等。要使抽油机在平衡条件下运 转， 就应使电动机在上 、下冲程 中都做正功 ；在下冲程中把能量储存起 来；在下冲程中利用储存的能量来帮助电动机做功。 因此 ，抽油机的平衡条件是在一个抽油循环中 ， 重物在下冲程 中储 存 的能量或上冲程 中帮助电动机所做 的功 ， 在这里本抽油机的平衡重就 相 当于抽油杆柱的重量 ：
关键 词 长 冲程抽油机 ；结构 ；设 计 中圈 分类 号 Ｔ Ｅ 文献标 识码 Ａ 文章 编号 １７—６ １（ １）１—１５０ ６ ３９７一２ ０１２０５ —２ ０
国内外机械采油技术发展情况
国内外机械采油技术发展情况更新时间：2008-6-26 关注度：819 文章来源：报告直通车整理责任编辑：行业分析员主要内容：机械采油,机械采油技术1国外机械采油技术进展1.1抽油机国外抽油机总的发展方向是：超大载荷、长冲程、低冲次；自动化、智能化；高效节能；高适应性；无游梁长冲程、大型化。
游梁式抽油机经过多年的发展，产品的系列化、标准化和通用化程度日益提高；各种节能机型得到了普遍推广；抽油机自动化控制系统也被广泛使用；多种型式的无游梁长冲程抽油机的发展已日趋完善。
1.2抽油杆为了满足大泵强采、小泵深抽、稠油井、高含蜡井、腐蚀井和斜井采油的需要，国外研制了许多特种抽油杆，如超高强度抽油杆、玻璃钢抽油杆、空心抽油杆、电热抽油杆、KD 级抽油杆、连续抽油杆、金属塑料复合喷涂防腐抽油杆、柔性抽油杆和铝合金抽油杆，进一步提高了抽油杆的使用寿命和应用范围。
①Amoco公司利用碳纤维合成技术研究而成的抽油杆，可以作为连续的合成带状抽油杆取代常规柱状抽油杆，以提高标准游梁式举升系统的工作性能。
②加拿大Corod公司研究开发的椭圆截面型连续抽油杆，已经在许多国家15000多口井中使用，最大下泵深度已达3500m，均取得了较好的使用效果，Corod抽油杆与油管相对磨损较少，抽油杆应力减少23%，光杆最大载荷减少12.6%，消耗功率减少14.3%，特别适用于深井、斜井和丛式井开采石油及小.直径油管抽油。
③美国Axelson公司生产的S-80型超高强度抽油杆，由于抗疲劳强度高，消耗功率减少30%-50%。
④美国Maga公司生产的铝合金抽油杆，耐腐蚀能力很强，质量较轻，操作方便，消耗功率减少30%-50%，是一种很有发展前途的抽油杆。
⑤俄罗斯杜马兹石油股份公司2000年在1317油井和1520油井安装了2套玻璃钢抽油杆。
玻璃钢抽油杆的优良性能表现为兼有相当大的强度和很大的弹性，其质量大大低于钢质抽油杆。
这样在不改变设备类型的情况下，可以使用提高泵排量的大直径柱塞泵。
长冲程智能抽油机在长庆油田的应用
长冲程智能抽油机在长庆油田的应用郭顺清【摘要】介绍了长冲程智能抽油机的工作原理、整体结构及在长庆油田推广应用情况。
从现场应用的角度对该机进行了较为深入的评价，并提出了发挥该抽油机优势应当注意的事宜。
【期刊名称】《石油矿场机械》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】4页(P75-78)【关键词】长冲程抽油机;长庆油田;智能化;应用【作者】郭顺清【作者单位】长庆油田分公司物资采购管理部,西安710021【正文语种】中文【中图分类】TE933.1常规游梁式抽油机在油田长期应用中，主要有3个缺点［1－2］：①能耗高，不同类型、不同系列常规抽油机平均单台装机容量为32.6kW，约占陆上油气田生产用电量的34.4%；②效率低，系统效率仅为20%左右；③调整参数复杂。
这些缺点是受常规抽油机四连杆机构结构形式的限制而存在，难以克服，造成平衡效果差、动载荷大、能耗高等现象。
2009年以来，长庆油田积极拓宽增效挖潜渠道，寻求节能降耗空间，针对油田低渗透井的产液量低、系统效率低、抽油机能耗较大的特点，经过多次论证和研究，于2009－10－20在采油一厂张渠作业区东60－21井安装了1台WCYJK6－5－10Z型长冲程智能抽油机；于2009－11－19在采油三厂红井子作业区XW35井安装了1台WCYJK8－5－20Z型长冲程智能抽油机；于2009－12－01在采油二厂南梁作业区午69井安装了1台WCYJK8－5－20Z型长冲程智能抽油机进行试验。
为确保试验顺利进行，油田公司相关职能部门和采油厂工程技术人员进行全程跟踪，通过更换光杆、调参、调平衡等一系列安装调试工作，使3台试验抽油机正式投入运行。
与此同时，抽油机厂家对采油厂相关技术人员以及基层操作人员进行了现场知识培训，对功图、液面以及电参数的测试做了现场演示，对于长冲程智能抽油机在使用过程中的注意事项以及各种故障如何处理做出详细的讲解和培训。
为进一步评价长冲程智能抽油机在长庆油田的适应性，为油田低产液井抽油机的改造和节能推广做了充分的技术储备。
长冲程节能抽油机说明书1
塔架式长冲程节能抽油机使用、维护说明书濮阳市双发实业有限责任公司用户注意事项安装和使用之前必须认真阅读本说明书，以保证机器正常运转和人身安全。
1、电气控制系统不准非专业人员检修，检修时一定要切断电源。
2、配重箱下严禁站人。
3、高空作业时，一定要系好安全带。
4、为了防止雷击，抽油机主框架与1.8m深的地线相连接以保证设备安全。
目录一、主要结构 (3)二、工作原理 (4)三、主要性能 (4)四、型号与规格 (5)五、机器的操作 (6)六、安装 (11)七、试运转 (12)八、维修和保养 (13)九、故障及排除方法 (14)本机主要由以下几个部分组成：1、主框架（3）：它支承上平台，保证抽油光杆最大冲程，配重箱（17）在主框架外，它在驱动轮（11）的作用下，沿着二个配重滑轨（15）上、下运动。
框架的一侧有扶梯。
主框架底部是小底座，用螺栓把它紧固在大底座上，大底座与水泥基础用螺栓连接。
2、上平台（12）：由钢结构组成的方形平台上安装驱动轮（11）、导向轮（9）、电动机、电动、手动制动器、联轴器、减速器等。
四周有护栏，台面铺有网纹钢板。
3、驱动轮是传递扭矩的执行件，轮中心孔装有两个轴承，抽油杆绳、配重绳全部紧固在驱动轮上，驱动轮通过抽油杆绳与导向轮连接。
4、配重绳连接配重箱，调节配重箱的重量与抽油光杆平衡，使得机器运转平稳。
配重箱装有金属块，以便容易调节重量。
5、电控柜（20）：用它来控制电动机的换向、起动、制动、调速、调冲程等各种功能，它主要由开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor）简称(SRM)、S R控制器、可编程序控制器（PLC）、及温度控制装置和各种操作按钮组成的，是一种无级调速系统。
它能实现设备的自动、手动两种控制方式和故障显示等。
二、工作原理：其工作原理如下：抽油杆绳和配重绳分别固定在驱动轮（11）轮周的前后两边上，当电动机在电控柜（20）中的电脑控制下有规律地正、反转运动时，经过减速传动使驱动轮（11）、导向轮（9）同样正、反转动，从而抽油光杆和配重箱（17）分别由抽油光杆绳和配重绳的带动下做往复上、下运动，并带动抽油泵抽汲。
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无游梁长冲程抽油机控制系统世界石油资源开发至今，机械采油方式仍占有主导地位，而有杆抽油机井又占机械采油井的90 %以上。
就目前国内油田而言, 在机械采油井中, 游梁抽油机仍为主要机型。
它以结构简单、使用维护简便、宜于在全天候状态下工作等优点而被广泛应用。
然而，常规游梁式抽油机冲程短，冲次快，而且冲程不可调，载荷小，能耗大,不能适应油井深抽工艺的需要, 已成为困扰油田生产及增效节支的一大问题。
长冲程抽油机具有较好的抽油性能，能提高产量、降低采油成本、提高经济效益等优点，是抽油机发展的主流和方向。
无游梁长冲程抽油机介绍无游梁长冲程抽油机是一种无游梁式塔架结构长冲程抽油机，没有游梁、不采用曲柄连杆机构换向,不采用增大冲程机构,利用抽油机本身的机构特性,实现长冲程抽油和超长冲程抽油。
除了保持游梁抽油机原有的诸多优点外，还具有长冲程、低冲次、节能、大载荷、适应性强、抽油杆磨损小、排量稳定、动载荷小等特点。
采用电动机直接驱动滚筒缠绕或放开皮带实现抽油杆的上下抽油运动，克服了链条式抽油机链条易磨损需润滑密封等问题，也解决了机械换向和液压换向抽油机换向机构易损坏的问题，具有传动结构简单，效率高，系统可靠性高的优点。
无游梁长冲程抽油机控制系统采用可编程控制器（PLC）为控制核心，通过控制变频器实现电动机正反转的直接驱动方案，有效简化了机械结构，大大提高了总体效率。
利用PLC 实现长冲程、低冲次，冲程、冲次、上下行速比可调、节能、大载荷和适应性强、可靠性高等特点。
图1 现场图片图2 系统框图1—抽油杆；2—悬绳器；3—换向轮；4—传感器；5—配重；6—电控系统；7—基础；8—电缆；9—电动机及减速机构；模型及控制系统结构（CompactLogix ）无游梁长冲程抽油机模型采用了与实际系统相同机械结构，包括电动机、电控刹车、滚筒、皮带、换向轮、零位开关、软件及硬件行程开关，并设计了独特的负载，利用汽缸和活塞真实地模拟了井下的负载。
控制上可采用各种不同类型控制器，通过顺序逻辑控制、计时器、变频器控制、模拟量输入、输出完成对抽油机模型往复运动实现抽油的功能。
一、模型基于CompactLogix 的抽油机模型通过如图所示。
图3 基于CompactLogix 的抽油机模型实物图片（用新模型图片代替）负载侧上硬件行程开关 负载侧上软行程开关 配重导向钢丝绳负载侧下硬件行程开关负载侧下软行程开关 汽缸活塞 负载零位开关二、抽油机电气控制系统抽油机电气控制系统通过变频器控制电动机正转、反转实现抽油泵的往复运动，将液体泵出来。
控制系统分为：CompactLogix控制器、PowerFlex 40驱动器、操作按钮/指示灯、保护电路、电动机、电磁刹车、编码器（用于反馈位置和速度，可通过1769-HSC模块将编码器连接到系统上）。
CompactLogix控制系统由1769-L32E控制器、1769-IQ16开关量输入模块、1769-OW8继电器输出模块、1769-IF4模拟量输入模块、1769-OF2模拟量输出模块组成。
按钮包括停止按钮、启动按钮、自检按钮、点动上(负载侧)、点动下(负载侧)按钮。
指示灯包括故障指示灯、运行指示灯、自检指示灯。
硬件保护电路（上下硬件行程开关）通过在配重侧安装行程开关，如果配重超过行程范围则系统断电，以保护机械机构安全。
2.1控制器PLC选用罗克韦尔自动化公司的CompactLogix可编程控制器，该系列控制器采用Logix 多功能控制引擎，带浮点协处理器的32位多任务（事件任务、连续任务和周期任务）实时控制内核，在高速逻辑运算以及复杂回路控制（0.08ms/K典型混合程序）等方面表现同样出色。
IEC61131-3标准、符合不同应用要求、不同用户习惯的多种编程方式可选：梯形图LD、功能块图FBD、顺控表SFC以及语句表ST。
（软件开发包的价格对您也是一个另外的惊喜）更方便地开发、阅读和修改程序：无需分配/记忆内存地址（常规PLC必须的步骤），用户可直接使用或自定义反映控制对象/元件属性的“标签（Tag）”（支持数组和结构体方式）进行编程。
1769-L32E处理器支持最大30个本地I/O，并且内置支持实时控制的100MbpsEtherNet/IP 工业控制网络接口，同时实现多处理器/上位机联网以及分布式I/O控制。
当然，还可通过多个DeviceNet工业现场总线连接现场设备和分布式I/O。
NetLinx网络透明集成：无需任何编程，用户即可从任意一点接入系统，远程访问、组态、诊断或维护以下任意多种工业网络中的任意设备--国标GB/T1858.3DeviceNet、IEC61158ControlNet工业现场总线或者EtherNet/IP工业以太网。
无需任何编程，用户即可实现同一工业控制网络（ControlNet或者EtherNet/IP）上的处理器“标签（Tag）”被其他多个Logix系列处理器同时共享。
这一功能还可实现：该网络上的某一DI/AI站数据同时送达多个Logix系列处理器；或者某一处理器输出指令同步送达该网络上的多个变频器等现场设备。
控制器“标签（Tag）”无需重新定义（基于专利的Factorytalk数据集成技术），即可被A-BPanelViewPlus或VersaView现场操作员面板或者RSViewSE上位机监控画面直接使用，也可被通过RSSql连接的工厂数据库（如SQLSever或者Oracle）直接使用。
1769CompactI/O：外观小巧、高标准工业等级1769CompactI/O可直接在面板上或者在DIN导轨上并列安装（比传统PLC节省20%~30%的安装空间）。
可拆卸前接线端子器随1769CompactI/O模块配供，用户无须另外付费。
严格的工业化设计保证在使用32点DI/DO模块时，用户也能有足够的接线/操作空间。
1769CompactI/O可用作本地I/O站或者分布式I/O站（通过1769-ADN适配器模块）：每个I/O站最多可达30个模块（最多可分为3组，组间通过扩展电缆直接相连；每组需单独配置电源）。
2.2 变频器变频器采用罗克韦尔自动化PowerFlex 40驱动器，选用功率范围从0.37KW到2.2KW 240V 单相，0.37到7.5KW 240V 和0.37 到11KW 400V三相。
支持V/Hz控制方式和矢量控制方式。
能承受150%的过载能力1分钟，200%的过载能力3秒。
变频器内置7个数字量输入，1个数字量（继电器）输出/2个数字量（光电耦合）输出，2路模拟量输入，1路模拟量输出。
内置RS 485通讯接口，支持一带多的网络解决方案，支持DeviceNet、ControlNet、Profibus 和EtherNet/IP网络通讯。
支持Drive Explorer or Drive Executive编程软件（需要适配器22-SCM-232）。
内置PID控制环。
集成可编程操作面板和LED指示灯。
支持标准DIN导轨安装和零间隙安装特性。
三、控制系统接线1、开关量输入信号连接各种按钮和传感器连接到1769-IQ16模块上。
停止按钮常闭触点连接到In0通道上；启动按钮常开触点连接到In1通道上；自检按钮常开触点连接到In2通道上；点动上按钮常开触点连接到In3通道上；点动下按钮常开触点连接到In4通道上；负载上行程开关常闭触点连接到In5通道上；负载下行程开关常闭触点连接到In6通道上；零位开关常闭触点连接到In7通道上。
2、开关量输出信号连接指示灯、电磁刹车及变频器通过1769-OW8模块进行控制。
电磁刹车由1769-OW8的Out0控制；故障指示灯连接到Out1通道上；运行指示灯连接到Out2通道上；自检指示灯连接到Out3通道上；变频器正转运行（引脚2）由Out4通道控制；变频器反转运行（引脚3）由Out5通道控制；变频器点动正转（引脚5）由Out6通道控制；变频器点动反转（引脚6）由Out7通道控制。
3、模拟量输入连接变频器电流反馈连接到1769-IF4的电压输入0通道上。
4、模拟量输出连接变频器频率控制连接到1769-OF2的电压输出通道0。
电气接线图如下图所示。
PowerFlex 40MSB0KM11RSTUVWCOMUUP-Limit-SW12NT1T2T3BRAKECOMOUT4OUT5OUT6OUT71769-L32EV13EtherNet10.1.2.31/21769-PA2SDown-Limit-SWPLC-LPWR24+PWR24+PWRL1PWR-N24V+24V-PLC-LN1769-IQ16In023456In1In2In3In4In5In6In7DC-COM停止运行自检点动上点动下负载上行程负载下行程零位开关24V+24V-1769-OW8Out0Out1Out2Out3Out4Out5Out6Out7AC/DCR故障运行自检刹车COMOUT4OUT5OUT6OUT7AC/DC1769-IF4NVI0A-COMVIVICOM1769-OF2VI0A-COMVOVOCOM14VIVICOM1314VOVOCOM16WSB1SB2KM2WKM2BRKBRKKM1图4 电气接线图四、变频器设置按下ESC键，进入变频器参数设置模式，对变频器参数进行设置。
图5 变频器设置菜单基本参数组P031[Motor NP Volts]电动机额定电压，设置为380V；P032[Motor NP Hertz]电动机额定频率，设置为50Hz；P033[Motor OL Current]电动机过载电流，设置0.8A；P034[[Minimum Freq]最小频率，设置为0.0Hz；P035 [Maximum Freq]最大频率，设置为50.0Hz；P036 [Start Source]启动源，设置为2-“2线”；P037 [Stop Mode]停止模式，设置为4-“Ramp”；P038 [Speed Reference]速度参考，设置为2-“0-10V Input”；P039 [Accel Time 1]加速时间1，设置为0.5S；P040 [Decel Time 1]减速时间1，设置为0.5S；P041 [Reset To Defalts]恢复默认设置，设置为0-不操作；P042 [Voltage Class]电压等级，设置为2-低压；P043 [Motor OL Ret]电动机过载累积，设置为0-禁止；高级参数组A051 [Digital In1 Sel]，数字量输入1，端子5，设置为11-“点动正转”；A052 [Digital In2 Sel]，数字量输入2，端子6，设置为12-“点动反转”；A065 [Analog Out Sel]模拟量输出选择，设置为1-“输出电流0-10V”表示0-200%额定电流；A078[Jog Frequency]点动频率，设置为8.0Hz；其他关于变频器的详细设置，请参照出版物22b-qs001_-en-p和22b-um001_-en-e。