常规型抽油机的结构节能及意义

抽油机研究成功之后，不断涌现出各种各样的新型节能抽
油机。新型机主要有异相曲柄平衡抽油机、双驴头抽油机、 前置式气平衡抽油机、偏轮式抽油机摆杆式等。 然而在现实应用中，这些新型抽油机虽然改善了常 规型抽油机的一些不足，但由于受到国内制造水平、配件 可靠性，本身结构限制等的影响，这些抽油机暴露出来了 另外一些问题，仍然需要改进优化。
另外，由于常规型抽油机现使用的数量非常庞大，使 得更换新机型来直接降低能耗与成本显得很不现实。因此， 非常有必要对现有常规游梁式抽油机进行结构节能优化。
一方面可将一些闲置的抽油机改成节能型抽油机，是对资
源的再次利用，可节约成本，另一方面也适用于新油井上 的安装运行。
(二)国内外发展现状
1.国内发展现状
我国抽油机在20世纪50年代以进口为主，修配为辅， 主要是进口前苏联CKH常规型游梁式抽油机。60～70年代
在仿前苏联的基础上制造出常规型游梁式抽油机。1975年
后制定并完善了国产抽油机技术标准。80年代抽油机实现 了全部国产化，1985年第一台异相曲柄平衡游梁抽油机应 用以后，国内开始重视抽油机的节能工作，1991年双驴头
3. 抽油机发展方向
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取得显著成效。
在今后的发展中，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、无游梁，并且要求高 效节能、高适应性、大型化，和模块化。
对研究方向和思路进行整理和分析，为后续工作指明了方
向。
感谢我的导师张力老师给予我的指 导帮助 恳请各位老师批评指导 谢谢
MP——悬点载荷扭矩曲线 MC——平衡重扭矩曲线 M ——净扭矩曲线
图4 常规型抽油机曲柄抽净扭矩曲线
(二)研究内容
对常规型抽油机和其他改造机型进行运动与动力分析。
对常规型抽油机的四杆机构及平衡方式进行优化。 对优化后的机型进行Matlab运动学、动力学仿真分析，并 作出净扭矩曲线，得出节能效果，估算经济效益。
二、课题研究目标、研究内容和 拟解决关键性问题
(一)课题研究目标
本课题以常规型抽油机为Biblioteka Baidu究对象，对其结构方面进行
部分调整、优化，拟使整机的重量减轻、结构简单，使减速 器输出轴净扭矩曲线(如下图)和常规机型以及其他改造机型 的净扭矩曲线相比较，更加平缓，减小或消除负扭矩。以达 到较当前其他机型更好、更优的节能效果。
Matlab建模仿真，得出结果
将得出结果与其他机型进行对比，若节能效果比其他机型
好，则整理总结，若不行，则重复第二步，重新进行优化 。
(三)可行性分析
从抽油机实际工作状况来看，抽油机节能大致可以分为电
控方面节能、结构节能（包括带传动、减速箱、换向机构 等）2种方式，节能途径是不改变抽油机本身，根据损失 情况，针对相应环节采取具体的措施。 通过对常规型抽油机的结构分析，以及运动及动力分析出 发，可以看出，优化抽油机机械结构，只需要现场对抽油 机进行优化，成本低，从实际节能效果来看是完全可行的。
图1 双驴头抽油机
图2 异相曲柄平衡抽油机 图 3 前 置 式 抽 油 机
2. 国外发展现状
在国外，抽油机的生产已经基本上被几家大的机械 制造公司所垄断。但是从国外能源情况看，他们对抽油机 的要求更多的是超大载荷，可靠性高，寿命长，运行稳定 等，而很少考虑到节能问题，因此在国外抽油机使用率最
高的仍然是常规型抽油机。
常规型抽油机的结构节能及意义
一、课题意义及国内外研究现状
(一)课题意义
2010年世界石油探明储量、产量及在产油井数统计 数据显示，常规型抽油机因为结构简单、制造容易、可 靠性高、耐久性好、维修方便等优点而作为有杆抽油设
备是使用时间最长、最广泛的抽油机。但是常规型抽油
机本身的结构特征以及平衡方式使得它的能耗非常大， 电机除了启动之外，长期工作在额定功率以下，负载匹 配不合理。
其他对原机型改造后的新机型在各个油田的使用，为本课
题的可行性研究提供了应用基础和改造优化经验。
四、课题创新性
1. 对四杆机构的杆长比以及极位夹角进行调整优化； 2. 将四杆机构中的刚性连杆优化为柔性连接，消除刚性冲 击，减小负扭矩。
五、与课题有关的工作积累
完成了基础课程的学习； 查阅了与本课题有关的较多的国内外相关资料和文献期刊 等； 参观了兰州石油化工机器厂，对常规游梁式抽油机地面部 分工作原理有了清楚的认识；
特性，以及其它改造机型的结构特点和节能方式，在此基
础上确定方案设计。 结合其他改造机型，对比分析确定出优化机型。 以Matlab软件为工具建模仿真，得出优化后减速器输出轴 净扭矩曲线，并与其它机型作对比。
(二)技术路线
分析原机型及其他改造机型的运动、动力学特性，净扭矩 曲线
根据分析结果进行优化
(三)拟解决的关键性问题
大载荷，长冲程的情况下平衡方式和平衡重等优化效果不 明显或抵消掉优化效果。
平衡方式作用后，净扭矩曲线不够理想，导致一定的刚性
冲击，应力求减小冲击或变为柔性冲击。
三、拟采取的研究方法、技术路线及可 行性分析
(一)拟采取的研究方法
通过学习研究常规游梁式抽油机的运动动力学与机械结构