直线电机抽油机的结构及原理
直线电机工作原理
直线电机工作原理直线电机是一种将电能转换为机械能的装置，它能够直接将电能转化为线性运动，具有高速、高精度和高可靠性的特点。
直线电机的工作原理主要基于洛伦兹力和磁场的相互作用。
一般来说，直线电机由定子和活子两部分组成。
定子是由电磁铁、线圈和磁铁组成的，而活子则是由导体和磁铁组成的。
当通过定子线圈通以电流时，产生的磁场会与活子上的磁场相互作用，从而产生力使活子运动。
具体来说，当定子线圈通以电流时，会产生一个磁场，这个磁场会与活子上的磁场相互作用。
根据洛伦兹力的原理，当导体（活子）通过磁场时，会受到一个力的作用，这个力的大小与电流、磁场强度以及导体长度的乘积成正比。
因此，通过控制定子线圈中的电流，可以控制活子的运动。
直线电机的运动方式主要有两种：推力式和拉力式。
推力式直线电机是指定子固定，活子受到推力而运动；而拉力式直线电机则是指定子受到拉力，活子受到吸引力而运动。
不同的运动方式适用于不同的应用场景。
直线电机的工作原理可以通过数学模型进行描述和分析。
数学模型可以基于电磁场理论和力学原理，通过建立方程组来描述直线电机的运动特性。
通过数学模型，可以预测直线电机的运动轨迹、速度和加速度等参数，从而进行控制和优化。
直线电机广泛应用于工业自动化、医疗设备、印刷机械、纺织机械等领域。
例如，在工业自动化领域，直线电机可以用于实现高速、高精度的定位和运动控制；在医疗设备领域，直线电机可以用于实现精确的运动控制，如手术机器人的运动控制；在印刷机械领域，直线电机可以用于实现精确的纸张输送和定位。
总结起来，直线电机是一种将电能转化为机械能的装置，通过洛伦兹力和磁场的相互作用实现线性运动。
它具有高速、高精度和高可靠性的特点，广泛应用于工业自动化、医疗设备、印刷机械等领域。
通过数学模型可以描述和分析直线电机的运动特性，从而进行控制和优化。
直线电机原理、特点及其运用1
直线电机原理、特点及其运用直线电机的结构可以看作是将一台旋转电机沿径向剖开，并将电机的圆周展开成直线而形成的。
其中定子相当于直线电机的初级，转子相当于直线电机的次级，当初级通入电流后，在初次级线圈之间的气隙中产生行波磁场，在行波磁场与次级永磁体的作用下产生驱动力，从而实现运动部件的直线运动。
直线电机的工作原理设想把一台旋转运动的感应电动机沿着半径的方向剖开，并且展平，这就成了一台直线感应图电动机。
初级做得很长，延伸到运动所需要达到的位置，也可以把次级做得很长；既可以初级固定、次级移动，也可以次级固定、初级移动．通入交流电后在定子中产生的磁通，根据楞次定律，在动体的金属板上感应出涡流。
设产生涡流的感应电压为E，金属板上有电感L和电阻R，涡流电流和磁通密度将（费来明法则）产生连续的推力F。
直线电机的特点：高速响应。
由于系统中取消了一些响应时间常数较大的如丝杠等机械传动件，使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。
定位精度高。
线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构引起的传动误差减少了插补时因传动系统滞后带来跟踪误差。
通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。
同时传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，提高了其传动刚度。
速度快、加减速过程短行程长度不受限制。
在导轨上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度。
动安静、噪音低。
由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大大降低。
效率高。
由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量损耗。
直线电机主要应用于三个方面应用于自动控制系统，这类应用场合比较多；作为长期连续运行的驱动电机；应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的装置中。
附：直线电机应用实例一、活塞车削数控系统采用直线电机的直线运动机构由于具有响应快、精度高的特点，已成功地应用于异型截面工件的CNC车削和磨削加工中。
直线电机抽油机的结构及原理讲解
2010年9月26日
1、抽油机的发展方向
“高效节能、简单可靠、安全环保”，能够搭建现代采 油新工艺、新技术的现代概念的抽油机，成为抽油机的 发展方向。
抽油机的发展方向
用直线电机作为抽油机的动力设备，利用直线电机的直线往 复运动带动抽油杆上下运动，举升井内液体；做到冲程、冲次连 续可调，任意调整光杆运行轨迹；对井下负载精确的检测手段和 平衡调整简便；性能可靠、高效节能是我们研制直线电机抽油机 的主导思想。
基本型号
直线电机抽油机基本型号
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
规格型号
12—6—30 12—8—30 14—8--45 16—6—45 16—8—45 18—8—50 20—8—50 22—8—60
悬点最大载 荷（10kN）
12 12 14 16 16 18 20 20
光杆最大冲 程（m） 6 8 8 6 8 8 8 8
主板总成
主板总成由主板、导轨组成， 起动子的导向作用；主板两 面敷设永磁体，作为直线电 机的定子。
直线电机抽油机的各个部件及作用
平衡重：
标准的平衡物类似石锁，可 均匀摆直线电机抽油机的主 要结构 放在电机动子的背后（像书 架摆书）。
直线电机抽油机的各项系统及作用
直线电机抽油机的主要结构 其它辅助系统
2、第二台直线电机抽油机在西柳10—25井试验
2002年4月21日在华北 油田采油一厂西柳10断块西 柳10—25井试验安装了第二 台直线电机抽油机，机型为： ZXCY16—6—30。
3、直线电机抽油机在江汉油田应用
2003年4月18日在广新4—10井 投入运行，至8月江汉油田江汉采 油厂第一期安装使用六台，运行 状态良好，节电效果明显；至 2003年底使用规模达到8台。
直线电机的工作原理
直线电机的工作原理直线电机是一种将电能直接转化为机械能的电动机，它的工作原理主要包括电磁力原理和洛伦兹定律。
直线电机由定子和滑动子组成。
定子是由固定在固定结构上的导体线圈组成，而滑动子则是通过滑动导电子轨板与固定结构接触并能够在定子上滑动的部分。
当通过定子线圈通电时，形成一个磁场，而后通过磁场与滑动子上的导体相互作用，产生电流，进而形成一个电流与磁场相互作用的力，从而实现机械运动。
具体来说，当通过定子线圈通电时，电流在线圈内形成一个磁场。
根据右手定则，可以确定磁场的方向。
根据洛伦兹定律，当导体相对于磁场运动时，导体内的自由电子会受到磁场的力的作用，从而使导体发生运动。
而在直线电机中，滑动子上的导体正是受到这个力的作用，从而实现了机械运动。
滑动子上的导体通常采用铜导体或者铝导体，这是因为它们具有较好的导电性能。
滑动子上的导体通常通过滑动导电子轨板与定子线圈接触，以实现电流的传输。
为了减少摩擦阻力，滑动子通常采用导电滑块或者滚珠式滑轮。
直线电机的工作原理主要依赖于电磁感应现象和洛伦兹定律的相互作用。
电磁感应现象是基于迈克尔·法拉第的发现，即导体在磁场中运动时会产生感应电动势。
洛伦兹定律则描述了电流导体在磁场中受力的规律，即F=q(vxB)，其中F表示力，q表示电荷，v表示速度，B表示磁场。
在直线电机中，根据洛伦兹定律，电流通过滑动子上的导体时会受到磁场力的作用，从而使导体发生加速度。
改变导体上的电流方向，可以改变导体上的受力方向，从而改变机械运动的方向。
通过控制电流的大小和方向，可以实现对直线电机的速度和加速度的控制。
直线电机具有许多优点，如高效率、响应速度快、无传动部件等。
因此，它在许多应用领域中得到广泛的应用，如高速列车、工业自动化生产线、医疗设备等。
然而，直线电机也存在一些缺点，如高成本、磁场对周围环境的影响等，这些问题需要进一步的研究和改进。
总之，直线电机的工作原理主要包括电磁力原理和洛伦兹定律。
直线电机文档
直线电机简介直线电机是一种特殊的电机，与传统的旋转电机不同，直线电机将转动运动转化为直线运动。
它的工作原理是利用电磁力在线性定子和直线电磁体之间产生相互作用，从而实现直线运动。
直线电机具有结构简单、效率高、响应快等优点，在现代工业生产中得到了广泛的应用。
工作原理直线电机的工作原理可以简单描述为：通过施加电流到定子上，定子产生的电磁力将直线电磁体推动在定子上直线运动。
这种电磁力的产生主要依靠磁场和电流之间的相互作用。
直线电机的定子和直线电磁体之间有多个电磁铁柱，通过这些铁柱，直线电机可以施加不同的力和速度来实现不同的运动需求。
直线电机的定子由包含线圈的铁柱组成，当电流通过线圈时，产生的磁场将影响铁柱上的直线电磁体。
直线电磁体由包含磁铁的铁柱组成，当直线电磁体运动时，就会在定子上产生电流，从而形成闭环。
优点直线电机相较于传统的旋转电机有多个优点：1.结构简单：直线电机的结构相对简单，由定子和直线电磁体组成，没有传统电机的转子和机械传动部分。
2.效率高：由于没有机械传动损耗，直线电机的效率相对较高，能够将电能有效地转化为直线运动。
3.响应快：直线电机的启停和反向运动非常快速，响应时间短。
4.精度高：直线电机的定位精度较高，能够实现对位置的准确控制。
5.可调节性强：通过改变电流大小和方向，可以调节直线电机的力和速度，适应不同的应用需求。
应用领域直线电机在工业生产中有着广泛的应用，特别是在需要进行直线运动、定位和控制的场景。
以下是直线电机的几个主要应用领域：1.自动化生产线：直线电机可以用于自动化生产线上的物料搬运、定位和组装。
2.机械加工：直线电机可以用于机械加工设备上的切割、切割和打磨等工序，实现精确的定位和控制。
3.包装机械：直线电机可以用于包装机械上的拨盘、送料和定位等控制任务，提高包装效率和精度。
4.输送系统：直线电机可以用于输送系统上的物料搬运和定位，如物流仓储系统中的货物输送和分拣等。
5.医疗设备：直线电机可以应用于医疗设备上的医疗机器人、X光机和CT扫描仪等，实现精确的定位和控制。
直驱电机抽油机简介
现 场 测 定
的 示 功
图
直驱抽油机现场应用
江汉石油机械
测试结果
抽油机运行时悬点的惯性载荷相对较小，抽油机在运行、换向时比较平稳，振动 载荷也比较小，冲程损失小，抽油机具有良好的工作性能
直驱抽油机现场应用
江汉石油机械
直驱抽油机机械特点
低速大转矩电机直接驱动； 顶部进行抽油作业，直立式； 电机直接带动驱动轮总成转动， 无需减速设备.
直驱抽油机简介
江汉石油机械
直驱电机抽油机的工作原理（按静载荷计）
加减速示意图
上行程 悬点载荷=抽油杆在液柱中的重 力＋液柱重力
下行程 悬点载荷=抽油杆在液柱中的重力 平衡重 =抽油杆在液柱中的重力＋半个柱重力 皮带驱动力为半个液柱重力 换向时，惯性载荷较小，如此往 复运动，带动抽油泵抽油。
直驱抽油机主要构成
江汉石油机械
传动皮带
皮 带 总 成
如图所示，传动皮带主要由绳头、连接头、悬 绳器、U形块、连接丝杠、皮带等组成。
左图方位所示皮带上端连接光杆，下端连接 配重，靠皮带与滚轮间的摩擦力传递动力。
配置箱
直驱抽油机主要构成
江汉石油机械
配重箱由格式结构和配重块组成。首先用 钢板焊接成格式结构，然后在形成的小格子 内放配重块，优点是通过加减配重块可以做 相对精确的配重调节。
润滑部位相应较少。
欢迎各位专家和领导指正！ 谢 谢！
李兆舜 lizs@
直驱抽油机主要构成
江汉石油机械
低速大转矩电机
电磁场有限元分析及仿真
电机温度场分析及仿真
基于多领域分析与仿真的永磁同步电 机系统优化设计
直线电机的工作原理
直线电机的工作原理直线电机是一种特殊的电动机，它与传统的旋转电机不同，能够提供直接的线性运动。
直线电机的工作原理基于电流通过磁场产生力的原理。
直线电机通常由两个主要部分组成：固定部分（也称为定子）和可移动部分（也称为滑块）。
定子由绕组和磁场产生器组成，滑块上则搭载有永磁体或者电磁体。
当通电时，通过交替改变电流的方向，可以产生一个沿着线性轴向的旋转磁场。
直线电机的工作原理是基于洛仑兹力的原理。
当电流通过直线电机的绕组时，会在滑块上的磁场产生一个线性力。
这个力是由洛仑兹力定律决定的，根据定律，一个带电体在磁场中受到的力与电流、磁场强度以及两者的相对运动速度有关。
当电流通过滑块上的磁场时，会产生一个力使滑块沿着固定轨道的方向运动。
直线电机的工作原理类似于传统的旋转电机，但是它们的结构和运动方向有所不同。
旋转电机通过旋转磁场产生转动力矩，而直线电机通过线性磁场产生直线运动的力。
直线电机的工作原理也可以通过法拉第电磁感应原理来解释。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场发生变化时，会在闭合电路中产生电动势。
在直线电机中，改变电流的方向和强度会导致滑块上的磁场的变化，从而在绕组中产生电动势。
这个电动势会驱动电流通过绕组，进而产生电磁力。
直线电机通常用于需要直线运动的应用，如印刷机械、自动化机械和医疗设备等。
与传统的旋转电机相比，直线电机具有相对较高的运动精度和响应速度，因为它们可以直接转化为直线运动而无需转动部件的转换。
总的来说，直线电机的工作原理是通过在绕组中通电产生磁场，从而产生线性力，实现直线运动。
这种工作原理使得直线电机在需要高精度和高响应速度的应用中具有许多优势。
潜油直线电机抽油机项目简介
潜油直线电机抽油机项目简介发布:2011-09-06 | 作者: | 来源: zhouminggong | 查看:717次 | 用户关注：传统抽油设备主要是游梁式抽油机-抽油泵装置，整套设备分为地面、井下。
由于油井开采条件复杂多变，随着井深和产量的不断增加，这种抽油机重量大、事故多、排量低的缺点变得非常明显。
2.1传统抽油设备的缺点p偏磨：抽油杆在上下往复运动中很难始终保持与油管轴心平行，尤其斜井，经常因偏帮、偏磨而拉断，甚至发生将泵筒磨漏的情况。
p高损耗：抽油机的主要功率，大部分消耗在机械传动中，直接用于提取油液功率很小，一般有用功仅为传统抽油设备主要是游梁式抽油机-抽油泵装置，整套设备分为地面、井下。
由于油井开采条件复杂多变，随着井深和产量的不断增加，这种抽油机重量大、事故多、排量低的缺点变得非常明显。
2.1传统抽油设备的缺点p 偏磨：抽油杆在上下往复运动中很难始终保持与油管轴心平行，尤其斜井，经常因偏帮、偏磨而拉断，甚至发生将泵筒磨漏的情况。
p 高损耗：抽油机的主要功率，大部分消耗在机械传动中，直接用于提取油液功率很小，一般有用功仅为20-30%。
p 笨重而又占地面积大：抽油机的体积重，耗钢材多，占地面积大（平均50㎡左右）。
为提高采油深度，就必须为提高超长抽油杆的强度而加大截面，这又将进一步增加自重，增加能耗。
p 长抽油杆：抽油机选用超长抽油杆,不仅增加投资，也增加了作业时间和成本，特别是千米抽油杆延伸约0.6米，延伸率影响冲程影响泵效。
p 容易造成卡泵：游梁式抽油机采油时，油液中的沉沙只能往柱塞泵上端堆积，抽油泵的柱塞上冲运动时容易造成卡泵。
p 不适合贫油井：遇有贫油井，抽油泵的柱塞空载运行，发生塞筒干磨，不仅空耗资源，而且容易造成塞筒干磨而退火软化。
因供液不足，游梁式抽油机只能施行间抽（因为抽油机参数可调范围有限，调参需要更换齿轮模数比，拆卸大型配重铁等），而停井后再启动时又很困难，有的甚至根本不能启动，必须重新作业。
石油开发中心-直线潜油电机应用PPT课件
二、直线潜油电机原理及配套举升技术
直线潜油电机配套举升技术特点
3、增产作用：配套采油泵采用倒装方式，上行时活塞上行，顶开固 定凡尔，下行时，活塞靠自身重量下行，撞击承接筒，在油层中震 动，有低频振动增产作用，电机运行热量加热稀释周围油液，降低 原油粘度，提高供液能力。
4、经过技术攻关，实现了直线电机内部金属部件与井液的分离，解 决了因腐蚀造成的使用寿命短的问题。
三、配套举升技术在石油开发中心的应用
垦东12块0#、3#岛举升工艺难点：
1、造斜点浅、井斜角大。以3#岛为例，造斜点一般80300m，20口直斜井中井斜角大于50º的有16口，其中50-60º的 井8口，60-70º的井6口，大于70 º的井3口。
2、原油属于稠油，地面原油密度平均0.9736g/cm3，地面 原油粘度平均2136mPa·s。随着含水的上升，原油可能发生反 相乳化，反相乳化后粘度成倍增加，在这种情况下，井筒中的 流动摩阻大大增加，加大举升难度。
能耗较高。
油层
泄油器
沉砂单流阀
电潜泵 化学剂注入阀
防旋扶正器 喇叭口
三、配套举升技术在石油开发中心的应用
垦东12块0#、3#岛举升工艺适应性分析：
５ 6
5
４ 3
2
地面驱动螺杆泵配套连续杆：
7
1
螺杆泵的突出特点是对稠油井、含气 井、含砂井具有较好的适应性，地面设备 占用面积小，管理简便，排量调节范围适 中。采用配套连续杆螺杆泵技术，缓解了 管杆偏磨问题，但免修期较短是该技术的 主要问题。
二、直线潜油电机原理及配套举升技术
直线潜油电机配套举升技术特点
1、动力装置直接与泵在井下连接，去掉了抽油机传动和抽油杆的无功 损耗，因此举升能耗低、损耗小；去掉了抽油杆的冲程损失；脉冲式运 动提供了较长的进液时间，有利于提高泵效，可达90%；与同等产液量 抽油机相比，耗电量减少50％以上。
直驱电机抽油机简介
低速大转矩电机直接驱动； 顶部进行抽油作业，直立式； 电机直接带动驱动轮总成转动， 无需减速设备.
直驱抽油机简介
江汉石油机械
直驱电机抽油机的工作原理（按静载荷计）
加减速示意图
上行程 悬点载荷=抽油杆在液柱中的重 力＋液柱重力
下行程 悬点载荷=抽油杆在液柱中的重力 平衡重 =抽油杆在液柱中的重力＋半个柱重力 皮带驱动力为半个液柱重力 换向时，惯性载荷较小，如此往 复运动，带动抽油泵抽油。
直驱抽油机功能特点
江汉石油机械
传动效率高
传动效率对比图
直驱电机抽油机利用低速转动直接驱动滚 筒，带动皮带和光杆实现抽油，传动效 率高。 游梁式抽油机先把高速转动经过减速转化 为低速转动，再利用四连杆机构把转动 转化为直线运动，传动效率低．
直驱抽油机功能特点
江汉石油机械
能耗低、运动平稳
实测示功对比图
适应井况多，能实现间抽
江汉石油机械
除了正常工况的油井以外，直驱抽油机适用于深井、产液量大井、油稠井、高气 油比、供液能力较差的油井。
可做到不停机间抽，降低抽油井单耗，降低间抽井的不安全因素。
江汉石油机械
第四部分 直驱抽油机现场应用
直驱抽油机现场应用
江汉石油机械
现场应用照片
直驱抽油机现场应用
直驱抽油机主要构成
江汉石油机械
传动皮带
皮 带 总 成
如图所示，传动皮带主要由绳头、连接头、悬 绳器、U形块、连接丝杠、皮带等组成。
左图方位所示皮带上端连接光杆，下端连接 配重，靠皮带与滚轮间的摩擦力传递动力。
配置箱
直驱抽油机主要构成
江汉石油机械
配重箱由格式结构和配重块组成。首先用 钢板焊接成格式结构，然后在形成的小格子 内放配重块，优点是通过加减配重块可以做 相对精确的配重调节。
井下直线电机采油工艺在苏北油田的应用
72井下直线电机采油工艺在苏北油田的应用徐 骞1，顾文忠2，杜长全2（1.中石化华东石油局工程技术设计研究院，江苏南京 210031；2.中石化华东分公司采油厂，江苏泰州 225300）摘要：直线电机可以直接驱动设备做直线运动，不需要传动转换装置。
将直线电机与抽油泵结合起来置于井下工作，能满足采油工艺自动控制的要求和适应恶劣的工作环境，在提高系统总效率和节能方面优势明显。
通过在苏北油田的应用，直线电机抽油泵与同类型普通抽油泵相比，直线电机抽油泵在节能、增效等方面效果明显，具有较好的推广应用前景。
关键词：直线电机；采油工艺；节能；应用有杆抽油是世界石油工业传统的采油方式之一，也是迄今在采油工程中一直占主要地位的人工举采方式。
在我国各油田的生产井中大约有80%是使用有杆抽油技术。
有杆抽油设备的能耗已占油田总能耗的1/3左右。
由于目前大多数油田相继进入开发中后期，油井基本上从自喷转入机采，井况更加复杂恶劣，稳油控水和节能要求不断提高，智能、高效、低损耗的采油设备成为石油机械装备工业研发重点。
因此，超高转差率电机、变频调速电机、双功率电机、电机调压装置等各种节能动力设备在油田中不断得到开发应用，自动化控制水平得到相应提高。
直线电机因其优异的驱动性能而备受各界关注，直线电机取代旋转电机，系统效率明显提高。
由于去掉了中间传动机构，采用直线电机的采油系统效率将会明显提高，因而引起石油行业的普遍关注。
1 井下直线电机的工作原理和特点1.1 井下直线电机采油系统工作原理基本组成：变压器、配电系统、电缆、井口装置、油管、上下抽油泵、直线电机、尾管、筛管。
圆筒直线电机次级中心管与上下柱塞相连并驱动做上下往复运动，上行程：下泵游动阀关闭，固定阀打开，柱塞下端腔室体积增大、压力减少－进液；同时上固定阀关闭，游动阀打开，这时将上泵游动阀上端的液体置换进来，同时下泵游动阀上端至上泵固定阀下端的腔室变小压力升高，液体沿出液通道挤出上端单流阀－出液。
一种直线电机双向抽油泵的制作方法
一种直线电机双向抽油泵的制作方法引言直线电机双向抽油泵是一种能够同时实现抽油和回注油的装置。
本文将介绍一种制作该直线电机双向抽油泵的方法。
该方法可用于工业领域中的油液输送、润滑系统和润滑设备等应用。
原理直线电机双向抽油泵利用直线电机的运动和电磁原理实现油液的双向抽取。
其主要原理包括以下几个方面：1.直线电机原理：直线电机是一种可以将电能转换为机械能的装置。
它由一个固定部分（定子）和一个可移动部分（推子）组成。
当通电时，施加在推子上的电磁力会使推子沿轴向运动。
2.泵原理：泵是一种能够将流体输送到较高或较低压力下的装置。
在本方案中，我们使用离心泵的原理对油液进行抽取和回注。
3.电控系统：电控系统用于控制直线电机的运行和泵的工作方式。
通过合理的电控设计，可以实现油液的双向抽取和回注。
基于以上原理，我们将介绍一种制作直线电机双向抽油泵的方法，以供参考。
制作过程1. 材料准备以下是制作直线电机双向抽油泵所需的材料：•直线电机：选择适当功率、型号和规格的直线电机，根据实际需要确定。
•推子：根据直线电机的尺寸和规格，制作适配的推子以实现运动。
•导轨：选择适当的导轨材料和规格，以实现推子的运动方向。
•泵体：选择合适的材料和规格，制作泵体以容纳电机和轴承等部件。
•电控系统：根据实际需要选择合适的电控系统，用于控制直线电机和泵的工作方式。
•其他辅助部件：如连接管道、电线等，根据实际需要准备。
2. 制作泵体根据设计要求制作泵体，确保泵体具有足够的刚性和密封性。
将直线电机安装在泵体内部，并与推子连接。
3. 安装导轨根据泵体的设计和推子的尺寸，确定导轨的位置和安装方式。
将导轨安装在泵体内部，以确保推子能够沿轴向运动。
4. 安装泵部件根据泵的工作原理，安装泵的各个部件，包括进油口、出油口、叶轮等。
确保泵部件能够顺畅运动，并保持良好的密封性。
5. 安装电控系统根据实际需要，选择合适的电控系统，并将其安装在泵体或外部控制箱中。
直线电机抽油机
直线电机抽油机专用变频器应用山东风光电子有限责任公司李瑞来山东大学韩文昭（应用领域：石油天然气）摘要：本文描述了当直线感应电动机用到油田抽油机上时，其驱动装置----变频器应具备怎么样的特性。
对设计、制造这种变频器的一些技术关键性问题进行了讨论。
样机正在油田试运行，我变频器运转良好。
引言我们是研究和制造变频器的专业公司，产品主要为交流异步感应电动机服务，这儿指的电动机是旋转式的。
去年接到客户订单，要求研制直线电机专用变频器。
为此只好学习一些直线电机的基本知识。
直线电机的发展有一百多年的历史，实用阶段是近30~40年的事，如今美、英、日、德等发达国家的直线类电机的应用范围已经相当广泛，我国还处在起步阶段。
过去直线电机主要用在控制领域的执行机构上，功率很小。
由于直线类电机的应用前景相当好，所以目前这方面的研究十分活跃，在性能上、功率上都有了很大进展。
我们很愿意为直线感应式电动机研发适用的交流调速变频器。
一、直线电机的特点及对变频器的要求油田的油井在停止自喷之后，还要用抽油机继续开采。
目前各国的油田大都采用游梁式抽油机开采，这类设备十分笨重（自重数十吨）、体积庞大，安装调试困难，耗能高、冲程短，不适应采油工业的发展。
在科学技术高度发达的今天，各种能耗低、体积小、重量轻的新型抽油机相继问世。
直线电机抽油机是其中很有前途的一种，其结构示意图如图1．所示。
直线电机抽油机是在总结游梁抽油机和无游梁抽油机的优缺点的基础上研制开发的一种新产品。
它利用直线电机将电能直接转换成直线往复运动，简化了传动方式，减少了传动能量损失，利用天平式平衡方式改善了平衡效果。
该项技术拥有独立的知识产权，并申请了7项国家专利。
主要技术参数特点：图１．直线电机抽油机结构示意图它结构紧凑、重量轻、体积小。
动子（相当旋转电机的转子）是直线往复运动，通过柔性连接件、钢丝绳导向轮直接与抽油杆连接。
动子的运动与抽油泵柱塞上下运动完全一致，其生产成本低、运行效率高、维护费用小是不难理解的。
抽油机工作原理01
接箍是抽油杆组合成抽油杆柱时的连接零件。按其结构特 征可分为：普通接箍、异径接箍和特种接箍。
普通接箍：连接等直径的抽油杆
异径接箍：用于连接扶不正同器直径的抽油杆
特种接箍：主要有滚轮式接箍和滚珠式接箍，用于斜井或普通
油井中降低抽油杆柱与油管之间的摩擦力，减少对油管的磨损
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4、抽油泵井配套工具
回压阀憋压，各测一条压力与时间的关系曲线来判断泵况。
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◆抽油机故障判断及处理方法
1、曲柄销子有异响
原因：有冕形螺帽松动、销子键损坏、销子和衬套 的锥度配合不当、曲柄销子轴承损坏等。
处理方法：有拧紧冕形螺帽、换键、更换衬套或销 子（使锥度合适）、换轴承等。
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2、抽油机有震动
5.54
83
7.79
第十三页，共33页。
抽油泵机泵效
抽油机井的实际产液量与抽油泵的理论排量的比 值：
Q 实 /(液 * Q 理 ） * 10 % 0
式中
Q 实 ——抽油机井实际产液量；
液 ——采出液相对密度；
——抽油机井泵效，%。
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3、抽油杆：能量传递工具。
第十五页，共33页。
游梁式抽油机系列型号表示方法
CYJ 12—3.3—70（H） F(Y，B，Q)
平衡方式代号
F：复合平衡 Y：游梁平衡 B：曲柄平衡 Q：气动平衡
减速箱齿轮形代号，H为点啮合双圆 弧齿轮，省略渐开线人字齿轮 减速箱曲柄轴最大允许扭矩,kN·m
光杆最大冲程，m
悬点最大载荷，120 kN CYJ - 常规型
④ 看游梁有无变形，中轴承四个顶丝是否到位，各连 接部位螺丝紧固无松动，听有无异响；
直线式抽油机
目录
一、类型及特点 二、组成及工作原理 三、操作规程 四、巡检注意事项 五、故障分析及处理
故障分析及处理
故障分析及处理
故障分析及处理
直线式抽油机易损件
• 电气系统易损件：动子冷却风扇、游动控制电缆。 • 机械系统易损件：硫化扁钢丝绳、动子滚轮轴承。 • 易损件寿命与使用环境及保养有关。
谢谢
5 电机动子体
6
悬绳器
7
顶部天轮
8
翻转轮
内
容
电机温度℃ <90℃
电源三相电流A <80A 变频器输出电流A <128A 是否平稳，有无异常声音
螺栓、螺母是否有松动
机架护板、焊缝是否有开焊现象 风扇运转情况(监听)
导向轮运转是否灵活(监听) 螺栓、螺母、扁钢丝绳头是否有松、脱现象
是否歪斜或有异常声响
是否歪斜或有异常声响
操作规程
直线式抽油机的正常启机操作 3、松刹车
按手动下行按钮（下行指示 灯亮），下行的目的是为了 使单向电磁刹车脱开，以防 刹车没脱开时损坏设备（要 求操作人员在进行下一步操 作前必须注意光杆的运行方 向）。
手动下 行键
操作规程
直线式抽油机的正常启机操作 4、启抽
将停抽/开抽手柄顺时 针方向转90°，指向开 抽位置，抽油机电机即 开始工作。
操作规程
故障停机后启机操作
1、查找故障原因
故障指 示灯亮
显示的故 障代码
操作规程
变频器故障代码
故障号
故障原因
解决措施
F006 F008 F011
F015
直流母线电压过高导致关机 直流母线欠电压，短时电源故障
由于过电流而关机；超过关机阈值
抽油机工作原理
三、抽油机主要部件的作用
(5) 平衡块 平衡块装在抽油机游粱尾部或曲柄轴上。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，在平衡块的作用 下，可以减小抽油机上下冲程的负荷差别。
(6) 悬绳器 是连接光杆和驴头的柔性连接件，还可以供动力仪测示功图用。 (7) 底座 是担负起抽油机全部重量的惟 一基础。下部与水泥混凝土的 基础由螺栓连接成一体。上部 与支架、减速器由螺栓连接成 一体。由型钢焊接而成，是抽 油机机身的基础.
三、抽油机主要部件的作用
(8)电机 动力的来源，一般采用感应式三相交流电动机,由皮带传送动 力至减速器大皮带轮。 (9)刹车装置 刹车也叫制动器，它是由手柄、刹车轮、刹车片等部件组成。 刹车片与刹车轮接触时发生摩擦而起到制动作用，所以也叫制 动器。 (10) 皮带轮 电动机把旋转的动力传给皮 带，再由皮带传给皮带轮， 由皮带轮带动输入轴，它是 减速器做功的桥梁。
Байду номын сангаас
三、抽油机主要部件的作用
(11)支架 支架支撑着游梁全部重量和它所承担的重量，而且是游梁的 可靠支柱。
(12)工作梯及护圈 工作梯是安装游梁、处理 驴头偏斜、给中轴加注黄 油、平时的检查以及上下 游梁等方便工作的扶梯。 护圈叫安全圈，在我们高 空作业时起到安全保护作 用。
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二、抽油机工作原理
电动机将其高速旋转运动传递给减速箱的输入轴，经 中间轴后带动输出轴，输出轴带动曲柄作低速旋转运动．
曲柄通过连杆经横梁拉着游梁后臂(或前臂)摆动(或者 是连杆直接拉着游梁后臂)，游粱的前端装有驴头，活塞以 上液柱及抽油杆柱等载荷均通过悬绳器悬挂在驴头上． 驴头随同游梁一 起上下摆动，游梁驴 头便带动活塞作上下 的、垂直的往复运动， 就将油抽出井筒．
抽油机工作原理
抽油机主要部件的作用
(8)电机 动力的来源，一般采用感应式三相交流电动机,由皮带传送动 力至减速器大皮带轮。 (9)刹车装置 刹车也叫制动器，它是由手柄、刹车轮、刹车片等部件组成。 刹车片与刹车轮接触时发生摩擦而起到制动作用，所以也叫制 动器。 (10) 皮带轮 电动机把旋转的动力传给皮 带，再由皮带传给皮带轮， 由皮带轮带动输入轴，它是 减速器做功的桥梁。
抽油 三通 光杆密 封器 油管头套源自头地面示功图示功图概念
表达载荷随位移变化的关系曲线； 表示悬点载荷与位移关系的示功图称为地面示功图 或光杆示功图。 在实际工作中是以实测地面示功图作为分析深井泵 工作状况的主要依据。
理论示功图及其分析
理想条件下绘制出来的：假定①油管无漏失、泵工作正常。②油层供液
套管头
井口装置
油管头:安装于采油 树和套管头之间。 作用:悬挂井内油管 柱,密封油管和油层 套管间的环形空间, 通过油管头四通上的 两个侧口完成注平衡 液及洗井等作业.
抽油 三通 光杆密 封器 油管头
套管头
井口装置
光杆密封器：主要由上部的 密封盒和下部的胶皮闸门组 成. 正常抽油时,起密封井口和 防喷的作用;更换密封垫圈 时,起临时密封井口的作用.
抽油机工作原理
电动机将其高速旋转运动传递给减速箱的输入轴，经 中间轴后带动输出轴，输出轴带动曲柄作低速旋转运动．
曲柄通过连杆经横梁拉着游梁后臂(或前臂)摆动(或者 是连杆直接拉着游梁后臂)，游粱的前端装有驴头，活塞以 上液柱及抽油杆柱等载荷均通过悬绳器悬挂在驴头上． 驴头随同游梁一 起上下摆动，游梁驴 头便带动活塞作上下 的、垂直的往复运动， 就将油抽出井筒．
典型示功图分析
典型示功图：某一因素的影响十分明显，其形状代表了该因 素影响下的基本特征的示功图。
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4、直线电机抽油机在大庆油田应用
2003年11月19日与大庆 合资生产的第一台抽油机在 采油五厂提供的试验井上投
入运行试验。
4、直线电机抽油机在大庆油田应用
试验井下泵深度740m,泵径 70mm,日产液70t左右；大庆节 能检测站测试，有功功率只有
3.6kW；该机目前运行状况良好。
5、20型抽油机在华北油田应用
。
直线电机的结构
由旋转电机演变为直线电机的过程： 径向剖开 展开 平面
旋 转 运 动
演变视频
直 线 运 动
问题与建议？
汇报结束
7
8
20—8—50
22—8—60
20
20
8
8
50
60
说明：直线电机抽油机的冲程（6～8米），用户可根据油田开发需要提出自己适用的产品型号
直线电机抽油机的主要组成
天轮总成 翻转轮总成
上防撞器
硫化橡胶扁钢丝绳 [毛辫子]
硫化橡胶扁钢丝绳 [毛辫子]
电磁刹车
动子总成
悬绳器
桁架 主板 总成
光杆
采油树
下防 撞器
；
3、直线电机抽油机的工作原理
直线电机动子在通入变频控制器输出的低频电流后，沿主 板上安装的导轨上下往复运动，并通过扁钢丝绳直接与抽油杆 连接带动抽油杆达到往复抽油目的。
3、直线电机抽油机的工作原理 抽油运行模式
控制系统在线可调独立设定动子每个运行方向中的停滞换 向时间、加减速时间、匀速运行时间。可以实现抽油杆往返运 动过程中的上快下慢、上慢下快或者上下同速的运动模式，又 可实现运行——短时间停滞——运行的智能间歇抽油模式
1、第一台直线电机抽油机在马2井试验
第一台直线电机抽油机
经过10个月的厂内实验后，
于2001年8月21日 在华北油 田第一采油厂南马庄油田马 2井进行现场试验。
1、第一台直线电机抽油机在马2井试验
节能测试，综合节电率 34.6%;噪声源测试58db。
国家井口检测中心综合测 试，设备各项指标全部合 格。
井号：任243 井 泵深：1449.7m；泵径：70mm； 动液面：780m：：日产液：73t； 运行日期：2004年10月15日 运行状态：良好
5、20型抽油机在江汉油田应用
地点：广采二矿 泵深：1200m； 泵径：70mm； 动液面：790m： 日产液：93t； 运行日期： 2005年4月 运行状态：良好
平衡调整简便；性能可靠、高效节能是我们研制直线电机抽油机
的主导思想。
2、直线电机抽油机的研究过程
2004 现场应用，全面检测动态性能； 系列化产品的开发、生产与现场应用 2000 总体方案构思、设计，直线电机 及原理机试制 1995 直线电机抽油机可行性研究与室内模拟实验 1990 立项、市场调查；技术调研、资料收集 1985
基本型号
直线电机抽油机基本型号
规格型号 悬点最大载 荷（10kN） 光杆最大冲 程（m） 电机额定推力（kN）
序号
1
2 3 4 5 6
12—6—30
12—8—30 14—8--45 16—6—45 16—8—45 18—8—50
12
12 14 16 16 18
6
8 8 6 8 8
30
30 45 45 45 50
直线电机抽油机结构示意图
1 悬绳器 [毛辫子] 总成 器 总成 9 连结夹板 10 电磁刹车 2硫化橡胶扁钢丝绳 3 翻转轮总成 4 天轮
5 电动提升机座 6 上防撞 7 桁heng架总成 8 主板
11 动子总成
12 下防撞器
直线电机抽油机的主要结构
抽油机承载与转向系统 ：
抽油机桁架：包括梯子、桁架的外 部有防护罩。 抽油机天轮：用于抽油机扁钢丝 绳的转向和承载。
2、第二台直线电机抽油机在西柳10—25井试验
2002年4月21日在华北 油田采油一厂西柳10断块西 柳10—25井试验安装了第二 台直线电机抽油机，机型为： ZXCY16—6—30。
3、直线电机抽油机在江汉油田应用
2003年4月18日在广新4—10井
投入运行，至8月江汉油田江汉采
油厂第一期安装使用六台，运行 状态良好，节电效果明显；至 2003年底使用规模达到8台。
直线电机抽油机原理
2010年9月26日
1、抽油机的发展方向
“高效节能、简单可靠、安全环保”，能够搭建现代采
油新工艺、新技术的现代概念的抽油机，成为抽油机的 发展方向。
抽油机的发展方向
用直线电机作为抽油机的动力设备，利用直线电机的直线往 复运动带动抽油杆上下运动，举升井内液体；做到冲程、冲次连 续可调，任意调整光杆运行轨迹；对井下负载精确的检测手段和
面敷设永磁体，作为直线电
机的定子。
直线电机抽油机的各项系统及作用
平衡重：
标准的平衡物类似石锁，可 均匀摆直线电机抽油机的主 要结构
放在电机动子的背后（像书
架摆书）。
直线电机抽油机的主要结构
其它辅助系统
扁钢丝绳：承载能力为额定载荷的9倍以上。
悬绳器
直线电机抽油机的主要结构
抽油机控制系统
专用变频驱动器； 运行参数采集、 监控系统； CPU控制系统； 控制面板； 数据输出、数据远传与控制 系统
抽油机翻转轮：油井作业修井 时翻转到侧面，为通井机留出作业 空间。
ห้องสมุดไป่ตู้
直线电机抽油机的主要结构
直线电机
电机定子：主要材料为钢
板，上面粘贴有用磁体和不锈钢保 护层；主板的双面装有钢轨。
电机动子：由绕组和动子导
向轮组成
。
直线电机抽油机的各个部件及作用
主板总成
主板总成由主板、导轨组成， 起动子的导向作用；主板两
2、直线电机抽油机的研究过程
经过近二十年的不懈努力和石油界 众多老领导、老专家的帮助指导，我们 经过三种结构的设计制造与现场试验， 终于研制成功了具有独立知识产权的、 具有世界领先技术的直线电机抽油机。 在20余口不同环境、不同工况油井近5年 的现场试验，可以欣慰的说：ZXCY系列 直线电机抽油机性能是可靠的，是完全 可以满足各种油井使用的。