节能抽油机分析课件

2008年油田公司采油技师培训抽油机节能技术及发展主讲：周小东2008年油田公司采油技师培训抽油机节能技术及发展主讲：周小1目录1、采油设备分类及游梁式抽油机平衡特征2、天然气集团公司向全国重点推广的节能抽油机简介3、游梁式抽油机主要部件工作状况分析及节能探讨4、07年采油技师考试疑难问题探讨目录1、采油设备分类及游梁式抽油机平衡特征2采油设备分类及游梁式抽油机平衡特征采油设备分类及游梁式抽油机3

随着采油设备技术研究的深入,设计和制造水平的提高,抽油机在最初不成熟的基础上得到了飞速发展,目前有数百种之多。按采油方式分为：有杆类采油设备和无杆类采油设备，有杆类采油设备分为：抽油杆往复运动类和旋转运动类；无杆类采油设备可分为电动潜油离心泵、液压驱动类和气举采油设备。一、采油设备分类随着采油设备技术研究的深入,设计和制造水平的提高4机械采油常用设备分类框架图机械采油常用设备分类框架图5二、采油原理游梁式和无游梁式抽油机，是目前数量最多，面积最广、使用最普遍的采油设备。在人工举升方式上都属于抽油杆往复运动类。其采油原理框图如下:二、采油原理游梁式和无游梁式抽油机，是目前数量最多，6常规抽油机是一种四连杆机构，它的作用是将电动机的旋转运动变成悬点的往复运动。常规抽油机的平衡特征及缺点常规抽油机是一种四连杆机构，它的作用是将电动机的旋转7抽油机做功体现在上、下冲程悬点的负荷不一样大，理论的示功图是一个矩形，考虑冲程损失，理论示功图就成为一个平行四边形。抽油机的平衡特征及节能原理理论示功图理论示功图动力示功图抽油机做功体现在上、下冲程悬点的负荷不一样大，理论的8一、抽油机的平衡特征及节能原理由于惯性力、振动力及充满程度的影响，实际的示功图各种各样，差别很大，因此，悬点负荷转化到减速器输出轴的扭矩曲线就是一条不规则的曲线。Twn—悬点载荷W反映到曲柄上的工作扭矩曲线；Tr

—由平衡重产生的平衡扭矩曲线；Tn—Twn、Tr叠加后的曲柄轴净扭矩曲线。一、抽油机的平衡特征及节能原理由于惯性力、振动力及9

抽油机的平衡通常以曲柄平衡为主，平衡块的重量和位置确定以后，作用在减速器输出轴的扭矩曲线就是一条规则的曲线，两条曲线的相位几乎正好相反，二者相抵的差值就是净扭矩曲线。也就是这条曲线最终转化为电动机的有功功率曲线。抽油机的平衡通常以曲柄平衡为主，平衡块的重量和位置确定10由于是一条不规则的曲线和一条规则的曲线合成的，所以电动机的有功功率曲线通常也是不规则的。一般表现为有上、下冲程两个波峰，有时还会有负功率出现。理想的平衡状态是波峰越小越好，最好是一条直线。由于是一条不规则的曲线和一条规则的曲线合成的，所以电11二、抽油机节能技术分析

游梁式抽油机是一种变形的四连杆机构，整机结构特点就像一架天平,一端是抽油载荷，另一端是平衡配重。对于支架来说，如果抽油载荷和平衡载荷形成的扭矩相等或变化一致，那么用很小的动力就可以使抽油机连续不间断地工作。二、抽油机节能技术分析游梁式抽油机是一种变形的四连杆机12二、抽油机节能技术分析

在游梁式抽油机的平衡技术方面,传统的办法有三种:一是在曲柄上加平衡块，即曲柄平衡;二是在游梁尾端加平衡块,即游梁平衡;三是在曲柄和游梁尾端都加平衡块,即复合平衡。这三种平衡方式形成的平衡扭矩曲线都是规则曲线，而抽油载荷扭矩曲线是非规则曲线，其叠加曲线存在较大的峰值扭矩和负扭矩。而克服这一难题,就是游梁式抽油机节能技术所要攻克的对象。

二、抽油机节能技术分析在游梁式抽油机的平衡技术方面,13二、抽油机节能技术分析

90年代以双驴头抽油机为代表的新型节能抽油机,在平衡技术上采用了变矩平衡原理,

使抽油机的平衡效果大大提高,从而开发了新一代高效节能抽油机。节能30%,电机功率下降50%,此后发展起来的节能型游梁抽油机都采用了这种变矩平衡技术，而且在结构形式上有新的创造性发展。如下偏杠铃游梁复合平衡抽油机，调径变矩式抽油机，悬挂偏置游梁平衡式抽油机等。二、抽油机节能技术分析90年代以双驴头抽油机为代表14二、抽油机节能技术分析

平衡原理:抽油机尾梁平衡配重的力臂是变化的，因此其平衡扭矩也是变化的。上行程，抽油载荷最大时，平衡重的力臂也最大，下行时平衡块储能以克服负扭矩。这种动态平衡节能解决的是抽油载荷正常生产时的T变化。当抽油载荷变化导致严重不平衡时则需要人工调整平衡重，油井供液不足,就需要智能控制箱来自动控制抽油机的启停。从而使抽油机既能在运转中节能，又能在空抽时停机节能，以实现抽油机节能技术的综合运用。二、抽油机节能技术分析平衡原理:抽油机尾梁平衡配重15特点：结构简单、耐用、操作简便、维修费用低，有一套完整的技术；问题：结构不合理一直无法解决大马拉小车、能耗高的缺点。常规游梁式抽油机的特点及存在的问题第二节：常规游梁机节能技术及发展特点：结构简单、耐用、操作简便、维修费用低，有一套完整16

第二节：常规游梁机节能技术及发展二、游梁式抽油机发展动力为克服游梁式抽油机能耗高的缺点，在抽油设备的研究和改造上采用了两种途径：一是在常规游梁式抽油机的基础上进行技术革新，继承优点，克服缺点，从平衡方式上进行攻关，按照变矩平衡原理，研制开发了众多节能高效的新型游梁式抽油机；另一个是从原理到结构形式上另辟新径，研制开发非四连杆机构的新型节能抽油机。第二节：常规游梁机节能技术及发展二、游梁式抽油机发展17

三、常规游梁式抽油机发展的指导思想及原则1、追求效益最大化；2、节能抽油机的发展必须技术性和经济性相统一；3、力求在常规抽油机的基础上得到发展，继承优点、克服缺点，才能形成适合野外的生产的新机型；4、节能抽油机的设计制造必须尽可能地使抽油机平衡曲线和抽油机载荷曲线的变化规律相吻合，而且和不同生产阶段的抽油机载荷相适应；5、智能化抽油机是节能抽油机的发展趋势和方向；6、评价是否节能应遵循“五要素”原则。第二节：常规游梁机节能技术及发展三、常规游梁式抽油机发展的指导思想及原则第二节：常规18新型节能游梁式抽油机的代表产品第二节：常规游梁机节能技术及发展新型节能游梁式抽油机的代表产品第二节：常规游梁机节能技术及发19新型节能游梁式抽油机的代表产品第二节：常规游梁机节能技术及发展新型节能游梁式抽油机的代表产品第二节：常规游梁机节能技术及发20无游梁式抽油机技术发展一、无游梁式抽油机的发展情况

20世纪70年代以来,各种形式的无游梁式抽油机应运而生，相继问世，使有杆泵机械采油技术有了突破性进展。目前国内外已有近百家厂商研制无游梁抽油机。最大功率达到171KW,最大悬点负荷达到22.7吨(227KN),最大冲程达到24.4m。无游梁式抽油机技术发展一、无游梁式抽油机的发展情况221无游梁式抽油机技术发展一、无游梁式抽油机的发展情况

20世纪70年代以来,各种形式的无游梁式抽油机应运而生，相继问世，使有杆泵机械采油技术有了突破性进展。目前国内外已有近百家厂商研制无游梁抽油机。最大功率达到171KW,最大悬点负荷达到22.7吨(227KN),最大冲程达到24.4m。无游梁式抽油机技术发展一、无游梁式抽油机的发展情况222无游梁式抽油机技术发展1、无游梁式抽油机的发展情况

推广长冲程无游梁抽油机的最大优点在于没有笨重的游梁，大大降低运动系统的惯性负荷，无游梁抽油机容易实现长冲程，相对冲程损失小，有效冲程大。长冲程抽油机的相对冲次较低，大大降低运动系统的加速度，不但可提高泵效，还可提高系统的工作寿命。无游梁式抽油机技术发展1、无游梁式抽油机的发展情况推23无游梁式抽油机技术发展2、无游梁式抽油机面临的问题无游梁式抽油机的电控设备复杂，结构件受力较大，电气控制元件质量不过关是主要问题。随着新结构、新材料和电气元件的研制,这些问题将逐步得以圆满解决，无游梁式抽油机就能在简单、耐用、可靠的问题上过关，使之得以广泛应用。无游梁式抽油机技术发展2、无游梁式抽油机面临的问题无24无游梁式抽油机技术发展3、无游梁式抽油机的代表产品

无游梁式抽油机技术发展3、无游梁式抽油机的代表产品25节能型抽油机技术发展方向1、智能控制是采油设备发展的方向

智能化节能型游梁式抽油机是今后传统的常规游梁式抽油机发展的趋势和方向。变矩平衡原理和智能控制相结合，将造就一个游梁式抽油机的新时代。节能型抽油机技术发展方向1、智能控制是采油设备发展的方向26节能型抽油机技术发展方向2、基础材料的研究应用即将造就一个立式抽油机时代

长冲程、低冲次、大排量、重负载抽油机是国内外机械采油设备的发展方向。无游梁抽油机在实现长冲程、大排量、重负载的同时，还具有体积小、重量轻、动负载小、冲次低、耗能少等一系列优点。当电气元件、材料、结构简单的问题得以解决后，在10型以上的抽油设备中将会出现一个立式抽油机的时代。节能型抽油机技术发展方向2、基础材料的研究应用即将造就一个27节能型抽油机技术发展方向3、采油设备向通用化和个性化发展

能通用一律通用，凡不能通用的一律强调个性突出。对抽油机的机型、零部件进行统一规范，特别是底座、基础。努力做到：品种多样化；产品系列化、标准化、通用化；使用科学化；对特殊油田区块的特殊工况抽油机的研制强调针对性强、个性突出的特点。

节能型抽油机技术发展方向3、采油设备向通用化和个性化发展28节能型抽油机技术发展方向4、采油设备向艺术性发展

摆脱傻、大、笨、粗的形象，以新颖的造型出现在人们面前。在造型设计的原则和表现特征上应遵循：1)实用性要求与特征;2)科学性要求与特征;3)艺术性要求与特征;

总体原则，在实用方面使产品在所使用的条件下得到最满意的使用效果，发挥“人一机一环境”的整体效用.节能型抽油机技术发展方向4、采油设备向艺术性发展摆29天然气集团公司向全国重点推广的节能抽油机简介天然气集团公司向全国重点推广的节能抽油机简介301、异相曲柄平衡抽油机与常规复合平衡抽油机相比较，特点是：1)曲柄轴中心至中央轴座中心的水平距L大于游梁后臂C，使得L-C～R。从结构图上可直观看出:当游梁处于水平位置时,曲柄基本处于水平位置，而连杆与之近似垂直。二、采油设备简介及节能技术1、异相曲柄平衡抽油机与常规复合平衡抽油机相比较，特点31二、采油设备简介及节能技术1、异相曲柄平衡抽油机2）曲柄中心与平衡重中心线间有一相位角β，从而使曲柄轴上的平衡扭矩与悬点负荷引起的扭矩相差一相位角，经平衡后产生的曲柄轴净扭矩曲线比较平缓，峰值扭矩降低，因此提高了减速器的寿命，降低能耗。二、采油设备简介及节能技术1、异相曲柄平衡抽油机2）32二、采油设备介绍及节能技术2、下偏杠铃游梁复合平衡抽油机结构、原理

该机为中国石油天然气集团公司向全国重点推广的7种机型之一。

下偏杠铃游梁复合平衡抽油机有两种结构形式。（内插式、外翘式）右图为内插式下偏杠铃游梁复合平衡抽油机。

二、采油设备介绍及节能技术2、下偏杠铃游梁复合平衡抽油机结33二、采油设备介绍及节能技术2、下偏杠铃游梁复合平衡抽油机结构、原理

下偏杠铃游梁复合平衡抽油机是在原常规游梁抽油机的游梁尾端，利用变矩原理，增加简单的下偏杠铃装置后诞生的一种新型节能抽油机。右图为外翘式下偏杠铃游梁复合平衡抽油机。二、采油设备介绍及节能技术2、下偏杠铃游梁复合平衡抽油机结34二、采油设备介绍及节能技术2、下偏杠铃游梁复合平衡抽油机特点

该机继承和保留了常规游梁式抽油机的优点，具结构简单、可靠、耐用、维护费用低的优点，尾部采用下偏杠铃游梁复合平衡装置，使之与负载扭矩曲线吻合，起到对净扭矩曲线削峰填谷的效果，达到节能目的。负载经过两次平衡,使抽油机的运行性能得到改观；减速箱、电动机功率的选型等级降低。二、采油设备介绍及节能技术2、下偏杠铃游梁复合平衡抽油机特35二、采油设备介绍及节能技术3、调径变矩游梁平衡抽油机结构、原理推广的7种机型之一。它的结构是在常规游梁前置式抽油机的基础上变化而来的。不同之处是：曲柄无配重，在游梁尾部加长吊臂和配重箱，进行游梁平衡。二、采油设备介绍及节能技术3、调径变矩游梁平衡抽油机结构、36二、采油设备介绍及节能技术3、调径变矩游梁平衡抽油机结构、原理

该机采用调径变矩纯下偏平衡的原理，在游梁尾部采用可变角度吊臂和配重箱，通过改变变径销直径，调节配重箱平衡力臂长度，使平衡扭矩变化曲线最大限度地吻合负载扭矩曲线，从而得到平稳、低峰值的净扭矩曲线，降低了减速器和电动机的额定扭矩，使游梁承受全部负载，其他运动件只承受负载与平衡力之差，有利于延长抽油机使用寿命，提高承载能力。二、采油设备介绍及节能技术3、调径变矩游梁平衡抽油机结构、37二、采油设备介绍及节能技术3、调径变矩游梁平衡抽油机特点

该机具有结构简单、整机重量轻、运行电流平缓、节电效果显著、制造成本低等特点；独特设计的游梁固定支撑调冲程装置、调平衡装置和短小的曲柄，大大减少了调参的时间，增加了安全性和方便性。二、采油设备介绍及节能技术3、调径变矩游梁平衡抽油机特点38二、采油设备介绍及节能技术4、悬挂偏置游梁平衡抽油机

该机与常规游梁前置式抽油机的运动部件基本相同，其不同的是：曲柄上无平衡块，在游梁后端装有第二驴头(后驴头)，后驴头是构成变矩平衡的主要构件之一。二、采油设备介绍及节能技术4、悬挂偏置游梁平衡抽油机39二、采油设备介绍及节能技术

整机结构特点像一架天平，一端是抽油载荷，另一端是平衡配重载荷。后驴头与游梁下腹板间设置有抬头变矩装置，弧面上挂有易调平衡配童装置，尾端通过芯轴串装有杠铃式偏置配重装置。悬挂偏置游梁平衡抽油机，在保持了常规抽油机优点的同时，还具有平衡率高、节电效果显著、调参方便等特点。4、悬挂偏置游梁平衡抽油机特点二、采油设备介绍及节能技术整机结构特点像一架天平，一端40二、采油设备介绍及节能技术5.摆杆式游梁抽油机

重点推广7种机型之一。在常规游梁式抽油机结构的基础上增加一对摆杆。由曲柄带动连杆，改为曲柄通过滚轮在摆杆中间轨道上往复滚动来带动摆杆拉动连杆，使驴头往复运动。二、采油设备介绍及节能技术5.摆杆式游梁抽油机重点41二、采油设备介绍及节能技术

摆杆式游梁抽油机节能机理表现在：其一，摆杆上作用着两个力矩，是节能的第一机理；其二，载荷力矩的力臂比动力长，下冲程时能提起的平衡重质量大，是节能的另一个主要机理；其三，具有摆杆平衡机构是节能的第三机理。5.摆杆式游梁抽油机节能机理二、采油设备介绍及节能技术摆杆式游梁抽油机节能机理表42二、采油设备介绍及节能技术6、偏轮式游梁抽油机结构在异相机游梁的尾部装一个偏轮，在偏轮与游梁中心和支架之间设一操纵杆，游梁尾部、横梁、操纵杆与偏轮之间用轴承连接，这样当曲柄旋转时，曲柄带动连杆、横梁、偏轮和游梁运动。二、采油设备介绍及节能技术6、偏轮式游梁抽油机结构43二、采油设备介绍及节能技术6、偏轮式游梁抽油机节能原理

由于偏轮具有急回机构,上冲程加速度明显降低,所以在上冲程时由悬点载荷产生的曲柄轴扭矩比常规机要小,而偏轮机由于具有游梁后臂长度变化和游梁摆动角速度变化的特点，所以上冲程的加速度比异相机小，因而上冲程由悬点载荷产生的最大曲柄轴扭矩比常规机降低。

由于偏轮机上冲程的最大扭矩因数值推移到曲柄转角1050处，由悬点载荷产生的最大曲柄轴扭矩也在该处，而曲柄平衡重由于具有偏置角，所以由曲柄平衡重产生的最大平衡扭矩点基本与悬点载荷产生的最大扭矩重合；而下冲程最小扭矩因数值则向前移动至曲柄转角2700处，下冲程由悬点载荷产生的曲柄轴最小扭矩点也在该处，基本上与曲柄平衡重产生的最小平衡扭矩点重合，这样经平衡后的曲柄轴净扭矩波动变得平缓,使其净扭矩曲线波动远小于常规机。

由于在这种运动中，偏轮相对游梁转动，使游梁后臂有效长度随着曲柄转角的变化而变化，游梁摆动角速度也随着曲柄转角的变化而具有不同的变化，使得抽油过程中的平衡力臂和动力力臂合理变化，实现上提加速度比常规游梁抽油机低，大大地减少了抽油杆上提时的动负荷和因功负荷引起的振动负荷。二、采油设备介绍及节能技术6、偏轮式游梁抽油机节能原理44二、采油设备介绍及节能技术7、特形双驴头游梁式抽油机结构

推广的7种机型之一。该机将常规机游梁与横梁的硬连接，改为变径圆弧后驴头、钢丝绳与横梁的软连接，构成变参数四杆机构传递运动扭矩，克服了原机死角，增加游梁摆角，冲程大大提高。二、采油设备介绍及节能技术7、特形双驴头游梁式抽油机结构45二、采油设备介绍及节能技术

该机构在工作时，依靠游梁后臂有效长度的有规律变化实现负载大时平衡力矩大，负载小时平衡力矩小的工作状态。该机游梁力臂变化产生的变动扭矩和平衡块按正弦规律产生的平衡扭矩之和能尽可能地拟合载荷扭矩的变化。这是该机一个创造性的特点，从而使净扭矩波动小，达到加强平衡，降低能耗的目的。7、特形双驴头游梁式抽油机节能原理二、采油设备介绍及节能技术该机构在工作时，依靠游梁46二、采油设备介绍及节能技术8、低矮异形游梁式抽油机结构

低矮异形游梁式抽油机，舍弃游梁形成了驴头、游梁一体化结构的扇形驴头，使整机结构更紧凑，驴头强度有所提高。低矮异形抽油机的悬点加速度较常规抽油机下降，使其惯性载荷降低，支架受力减少，增加平稳性。二、采油设备介绍及节能技术8、低矮异形游梁式抽油机结构47二、采油设备介绍及节能技术8、低矮异形游梁式抽油机节能特点

低矮异形抽油机的悬点加速度较常规抽油机下降，使其惯性载荷降低，支架受力减少。在结构设计上四连杆机构采取非对称循环，极位夹角λ=10°，上冲程曲柄最大转角190°，下冲程曲柄最小转角170°。采取了曲柄平衡重偏置结构，偏置角τ=32°～36°，使平衡扭矩前置，减缓减速箱输出轴扭矩峰值，节电率达30%。

二、采油设备介绍及节能技术8、低矮异形游梁式抽油机节能特点48二、无游梁式节能型抽油机1、直线往复式抽油机由长春长城石油机械厂和广田实业有限公司设计制造，在辽河、吉林等油田使用较多（目前近200台）。该种抽油机采用链轮换向系统，塔架式结构，16型8米冲程。与同规格常规机相比，大型机节约钢材1倍，中型机节约钢材1／3，小型机节约钢材3吨。电机配套功率减小30～50%，节电率达40％。

二、无游梁式节能型抽油机1、直线往复式抽油机由长春491、直线往复式抽油机主要部件介绍：电动机：效率高、工作可靠，启动力矩大，适合频繁正反转；功率因数接近于1.行星摆线针轮减速机：体积小，重量轻，效率高，超载能力强，耐冲击，适合于频繁正反转。摩擦轮：连接光杆和悬绳器，通过柔性钢丝绳与配重箱连接，跨在摩擦轮上，摩擦轮与钢丝产生的摩擦力，使光杆上下运行，带动抽油泵工作。1、直线往复式抽油机主要部件介绍：502、皮带抽油机由胜利高原有限公司制造，适用于长冲程、大排量。该种抽油机是一种无游梁式塔架抽油机，纯链条—皮带传动结构。由于扭矩臂仅0.46米，对动力扭矩需求低。与常规机相比，可减小减速箱的等级和电机容量，节电率达10～40%。采用长寿命重型皮带给抽油杆传递动力，其弹性缓冲作用降低了抽油机换向冲击对井下泵及抽油杆柱的不利影响。二、无游梁式节能型抽油机2、皮带抽油机由胜利高原有限公司制造，适用于长冲程51节能型抽油机应满足的五大要素1、皮实可靠，牢固耐用，能和抽油装置使用状况同步。2、维护费用低，维护操作简单，尽可能的做到免维护或低费用。3、节电率高：12型以上抽油机节电30%以上。4、调整容易，操作管理简单，调平衡、调参、维护保养操作方便，易于掌握。5、物美价廉，费用低，新型机最好不高于原抽油机价格（节能配件），费用最低3年内从节能费中收回。节能型抽油机应满足的五大要素1、皮实可靠，牢固耐用52谢谢大家！谢谢大家！532008年油田公司采油技师培训抽油机节能技术及发展主讲：周小东2008年油田公司采油技师培训抽油机节能技术及发展主讲：周小54目录1、采油设备分类及游梁式抽油机平衡特征2、天然气集团公司向全国重点推广的节能抽油机简介3、游梁式抽油机主要部件工作状况分析及节能探讨4、07年采油技师考试疑难问题探讨目录1、采油设备分类及游梁式抽油机平衡特征55采油设备分类及游梁式抽油机平衡特征采油设备分类及游梁式抽油机56

随着采油设备技术研究的深入,设计和制造水平的提高,抽油机在最初不成熟的基础上得到了飞速发展,目前有数百种之多。按采油方式分为：有杆类采油设备和无杆类采油设备，有杆类采油设备分为：抽油杆往复运动类和旋转运动类；无杆类采油设备可分为电动潜油离心泵、液压驱动类和气举采油设备。一、采油设备分类随着采油设备技术研究的深入,设计和制造水平的提高57机械采油常用设备分类框架图机械采油常用设备分类框架图58二、采油原理游梁式和无游梁式抽油机，是目前数量最多，面积最广、使用最普遍的采油设备。在人工举升方式上都属于抽油杆往复运动类。其采油原理框图如下:二、采油原理游梁式和无游梁式抽油机，是目前数量最多，59常规抽油机是一种四连杆机构，它的作用是将电动机的旋转运动变成悬点的往复运动。常规抽油机的平衡特征及缺点常规抽油机是一种四连杆机构，它的作用是将电动机的旋转60抽油机做功体现在上、下冲程悬点的负荷不一样大，理论的示功图是一个矩形，考虑冲程损失，理论示功图就成为一个平行四边形。抽油机的平衡特征及节能原理理论示功图理论示功图动力示功图抽油机做功体现在上、下冲程悬点的负荷不一样大，理论的61一、抽油机的平衡特征及节能原理由于惯性力、振动力及充满程度的影响，实际的示功图各种各样，差别很大，因此，悬点负荷转化到减速器输出轴的扭矩曲线就是一条不规则的曲线。Twn—悬点载荷W反映到曲柄上的工作扭矩曲线；Tr

—由平衡重产生的平衡扭矩曲线；Tn—Twn、Tr叠加后的曲柄轴净扭矩曲线。一、抽油机的平衡特征及节能原理由于惯性力、振动力及62

抽油机的平衡通常以曲柄平衡为主，平衡块的重量和位置确定以后，作用在减速器输出轴的扭矩曲线就是一条规则的曲线，两条曲线的相位几乎正好相反，二者相抵的差值就是净扭矩曲线。也就是这条曲线最终转化为电动机的有功功率曲线。抽油机的平衡通常以曲柄平衡为主，平衡块的重量和位置确定63由于是一条不规则的曲线和一条规则的曲线合成的，所以电动机的有功功率曲线通常也是不规则的。一般表现为有上、下冲程两个波峰，有时还会有负功率出现。理想的平衡状态是波峰越小越好，最好是一条直线。由于是一条不规则的曲线和一条规则的曲线合成的，所以电64二、抽油机节能技术分析

游梁式抽油机是一种变形的四连杆机构，整机结构特点就像一架天平,一端是抽油载荷，另一端是平衡配重。对于支架来说，如果抽油载荷和平衡载荷形成的扭矩相等或变化一致，那么用很小的动力就可以使抽油机连续不间断地工作。二、抽油机节能技术分析游梁式抽油机是一种变形的四连杆机65二、抽油机节能技术分析

在游梁式抽油机的平衡技术方面,传统的办法有三种:一是在曲柄上加平衡块，即曲柄平衡;二是在游梁尾端加平衡块,即游梁平衡;三是在曲柄和游梁尾端都加平衡块,即复合平衡。这三种平衡方式形成的平衡扭矩曲线都是规则曲线，而抽油载荷扭矩曲线是非规则曲线，其叠加曲线存在较大的峰值扭矩和负扭矩。而克服这一难题,就是游梁式抽油机节能技术所要攻克的对象。

二、抽油机节能技术分析在游梁式抽油机的平衡技术方面,66二、抽油机节能技术分析

90年代以双驴头抽油机为代表的新型节能抽油机,在平衡技术上采用了变矩平衡原理,

使抽油机的平衡效果大大提高,从而开发了新一代高效节能抽油机。节能30%,电机功率下降50%,此后发展起来的节能型游梁抽油机都采用了这种变矩平衡技术，而且在结构形式上有新的创造性发展。如下偏杠铃游梁复合平衡抽油机，调径变矩式抽油机，悬挂偏置游梁平衡式抽油机等。二、抽油机节能技术分析90年代以双驴头抽油机为代表67二、抽油机节能技术分析

平衡原理:抽油机尾梁平衡配重的力臂是变化的，因此其平衡扭矩也是变化的。上行程，抽油载荷最大时，平衡重的力臂也最大，下行时平衡块储能以克服负扭矩。这种动态平衡节能解决的是抽油载荷正常生产时的T变化。当抽油载荷变化导致严重不平衡时则需要人工调整平衡重，油井供液不足,就需要智能控制箱来自动控制抽油机的启停。从而使抽油机既能在运转中节能，又能在空抽时停机节能，以实现抽油机节能技术的综合运用。二、抽油机节能技术分析平衡原理:抽油机尾梁平衡配重68特点：结构简单、耐用、操作简便、维修费用低，有一套完整的技术；问题：结构不合理一直无法解决大马拉小车、能耗高的缺点。常规游梁式抽油机的特点及存在的问题第二节：常规游梁机节能技术及发展特点：结构简单、耐用、操作简便、维修费用低，有一套完整69

第二节：常规游梁机节能技术及发展二、游梁式抽油机发展动力为克服游梁式抽油机能耗高的缺点，在抽油设备的研究和改造上采用了两种途径：一是在常规游梁式抽油机的基础上进行技术革新，继承优点，克服缺点，从平衡方式上进行攻关，按照变矩平衡原理，研制开发了众多节能高效的新型游梁式抽油机；另一个是从原理到结构形式上另辟新径，研制开发非四连杆机构的新型节能抽油机。第二节：常规游梁机节能技术及发展二、游梁式抽油机发展70

三、常规游梁式抽油机发展的指导思想及原则1、追求效益最大化；2、节能抽油机的发展必须技术性和经济性相统一；3、力求在常规抽油机的基础上得到发展，继承优点、克服缺点，才能形成适合野外的生产的新机型；4、节能抽油机的设计制造必须尽可能地使抽油机平衡曲线和抽油机载荷曲线的变化规律相吻合，而且和不同生产阶段的抽油机载荷相适应；5、智能化抽油机是节能抽油机的发展趋势和方向；6、评价是否节能应遵循“五要素”原则。第二节：常规游梁机节能技术及发展三、常规游梁式抽油机发展的指导思想及原则第二节：常规71新型节能游梁式抽油机的代表产品第二节：常规游梁机节能技术及发展新型节能游梁式抽油机的代表产品第二节：常规游梁机节能技术及发72新型节能游梁式抽油机的代表产品第二节：常规游梁机节能技术及发展新型节能游梁式抽油机的代表产品第二节：常规游梁机节能技术及发73无游梁式抽油机技术发展一、无游梁式抽油机的发展情况

20世纪70年代以来,各种形式的无游梁式抽油机应运而生，相继问世，使有杆泵机械采油技术有了突破性进展。目前国内外已有近百家厂商研制无游梁抽油机。最大功率达到171KW,最大悬点负荷达到22.7吨(227KN),最大冲程达到24.4m。无游梁式抽油机技术发展一、无游梁式抽油机的发展情况274无游梁式抽油机技术发展一、无游梁式抽油机的发展情况

20世纪70年代以来,各种形式的无游梁式抽油机应运而生，相继问世，使有杆泵机械采油技术有了突破性进展。目前国内外已有近百家厂商研制无游梁抽油机。最大功率达到171KW,最大悬点负荷达到22.7吨(227KN),最大冲程达到24.4m。无游梁式抽油机技术发展一、无游梁式抽油机的发展情况275无游梁式抽油机技术发展1、无游梁式抽油机的发展情况

推广长冲程无游梁抽油机的最大优点在于没有笨重的游梁，大大降低运动系统的惯性负荷，无游梁抽油机容易实现长冲程，相对冲程损失小，有效冲程大。长冲程抽油机的相对冲次较低，大大降低运动系统的加速度，不但可提高泵效，还可提高系统的工作寿命。无游梁式抽油机技术发展1、无游梁式抽油机的发展情况推76无游梁式抽油机技术发展2、无游梁式抽油机面临的问题无游梁式抽油机的电控设备复杂，结构件受力较大，电气控制元件质量不过关是主要问题。随着新结构、新材料和电气元件的研制,这些问题将逐步得以圆满解决，无游梁式抽油机就能在简单、耐用、可靠的问题上过关，使之得以广泛应用。无游梁式抽油机技术发展2、无游梁式抽油机面临的问题无77无游梁式抽油机技术发展3、无游梁式抽油机的代表产品

无游梁式抽油机技术发展3、无游梁式抽油机的代表产品78节能型抽油机技术发展方向1、智能控制是采油设备发展的方向

智能化节能型游梁式抽油机是今后传统的常规游梁式抽油机发展的趋势和方向。变矩平衡原理和智能控制相结合，将造就一个游梁式抽油机的新时代。节能型抽油机技术发展方向1、智能控制是采油设备发展的方向79节能型抽油机技术发展方向2、基础材料的研究应用即将造就一个立式抽油机时代

长冲程、低冲次、大排量、重负载抽油机是国内外机械采油设备的发展方向。无游梁抽油机在实现长冲程、大排量、重负载的同时，还具有体积小、重量轻、动负载小、冲次低、耗能少等一系列优点。当电气元件、材料、结构简单的问题得以解决后，在10型以上的抽油设备中将会出现一个立式抽油机的时代。节能型抽油机技术发展方向2、基础材料的研究应用即将造就一个80节能型抽油机技术发展方向3、采油设备向通用化和个性化发展

能通用一律通用，凡不能通用的一律强调个性突出。对抽油机的机型、零部件进行统一规范，特别是底座、基础。努力做到：品种多样化；产品系列化、标准化、通用化；使用科学化；对特殊油田区块的特殊工况抽油机的研制强调针对性强、个性突出的特点。

节能型抽油机技术发展方向3、采油设备向通用化和个性化发展81节能型抽油机技术发展方向4、采油设备向艺术性发展

摆脱傻、大、笨、粗的形象，以新颖的造型出现在人们面前。在造型设计的原则和表现特征上应遵循：1)实用性要求与特征;2)科学性要求与特征;3)艺术性要求与特征;

总体原则，在实用方面使产品在所使用的条件下得到最满意的使用效果，发挥“人一机一环境”的整体效用.节能型抽油机技术发展方向4、采油设备向艺术性发展摆82天然气集团公司向全国重点推广的节能抽油机简介天然气集团公司向全国重点推广的节能抽油机简介831、异相曲柄平衡抽油机与常规复合平衡抽油机相比较，特点是：1)曲柄轴中心至中央轴座中心的水平距L大于游梁后臂C，使得L-C～R。从结构图上可直观看出:当游梁处于水平位置时,曲柄基本处于水平位置，而连杆与之近似垂直。二、采油设备简介及节能技术1、异相曲柄平衡抽油机与常规复合平衡抽油机相比较，特点84二、采油设备简介及节能技术1、异相曲柄平衡抽油机2）曲柄中心与平衡重中心线间有一相位角β，从而使曲柄轴上的平衡扭矩与悬点负荷引起的扭矩相差一相位角，经平衡后产生的曲柄轴净扭矩曲线比较平缓，峰值扭矩降低，因此提高了减速器的寿命，降低能耗。二、采油设备简介及节能技术1、异相曲柄平衡抽油机2）85二、采油设备介绍及节能技术2、下偏杠铃游梁复合平衡抽油机结构、原理

该机为中国石油天然气集团公司向全国重点推广的7种机型之一。

下偏杠铃游梁复合平衡抽油机有两种结构形式。（内插式、外翘式）右图为内插式下偏杠铃游梁复合平衡抽油机。

二、采油设备介绍及节能技术2、下偏杠铃游梁复合平衡抽油机结86二、采油设备介绍及节能技术2、下偏杠铃游梁复合平衡抽油机结构、原理

下偏杠铃游梁复合平衡抽油机是在原常规游梁抽油机的游梁尾端，利用变矩原理，增加简单的下偏杠铃装置后诞生的一种新型节能抽油机。右图为外翘式下偏杠铃游梁复合平衡抽油机。二、采油设备介绍及节能技术2、下偏杠铃游梁复合平衡抽油机结87二、采油设备介绍及节能技术2、下偏杠铃游梁复合平衡抽油机特点

该机继承和保留了常规游梁式抽油机的优点，具结构简单、可靠、耐用、维护费用低的优点，尾部采用下偏杠铃游梁复合平衡装置，使之与负载扭矩曲线吻合，起到对净扭矩曲线削峰填谷的效果，达到节能目的。负载经过两次平衡,使抽油机的运行性能得到改观；减速箱、电动机功率的选型等级降低。二、采油设备介绍及节能技术2、下偏杠铃游梁复合平衡抽油机特88二、采油设备介绍及节能技术3、调径变矩游梁平衡抽油机结构、原理推广的7种机型之一。它的结构是在常规游梁前置式抽油机的基础上变化而来的。不同之处是：曲柄无配重，在游梁尾部加长吊臂和配重箱，进行游梁平衡。二、采油设备介绍及节能技术3、调径变矩游梁平衡抽油机结构、89二、采油设备介绍及节能技术3、调径变矩游梁平衡抽油机结构、原理

该机采用调径变矩纯下偏平衡的原理，在游梁尾部采用可变角度吊臂和配重箱，通过改变变径销直径，调节配重箱平衡力臂长度，使平衡扭矩变化曲线最大限度地吻合负载扭矩曲线，从而得到平稳、低峰值的净扭矩曲线，降低了减速器和电动机的额定扭矩，使游梁承受全部负载，其他运动件只承受负载与平衡力之差，有利于延长抽油机使用寿命，提高承载能力。二、采油设备介绍及节能技术3、调径变矩游梁平衡抽油机结构、90二、采油设备介绍及节能技术3、调径变矩游梁平衡抽油机特点

该机具有结构简单、整机重量轻、运行电流平缓、节电效果显著、制造成本低等特点；独特设计的游梁固定支撑调冲程装置、调平衡装置和短小的曲柄，大大减少了调参的时间，增加了安全性和方便性。二、采油设备介绍及节能技术3、调径变矩游梁平衡抽油机特点91二、采油设备介绍及节能技术4、悬挂偏置游梁平衡抽油机

该机与常规游梁前置式抽油机的运动部件基本相同，其不同的是：曲柄上无平衡块，在游梁后端装有第二驴头(后驴头)，后驴头是构成变矩平衡的主要构件之一。二、采油设备介绍及节能技术4、悬挂偏置游梁平衡抽油机92二、采油设备介绍及节能技术

整机结构特点像一架天平，一端是抽油载荷，另一端是平衡配重载荷。后驴头与游梁下腹板间设置有抬头变矩装置，弧面上挂有易调平衡配童装置，尾端通过芯轴串装有杠铃式偏置配重装置。悬挂偏置游梁平衡抽油机，在保持了常规抽油机优点的同时，还具有平衡率高、节电效果显著、调参方便等特点。4、悬挂偏置游梁平衡抽油机特点二、采油设备介绍及节能技术整机结构特点像一架天平，一端93二、采油设备介绍及节能技术5.摆杆式游梁抽油机

重点推广7种机型之一。在常规游梁式抽油机结构的基础上增加一对摆杆。由曲柄带动连杆，改为曲柄通过滚轮在摆杆中间轨道上往复滚动来带动摆杆拉动连杆，使驴头往复运动。二、采油设备介绍及节能技术5.摆杆式游梁抽油机重点94二、采油设备介绍及节能技术

摆杆式游梁抽油机节能机理表现在：其一，摆杆上作用着两个力矩，是节能的第一机理；其二，载荷力矩的力臂比动力长，下冲程时能提起的平衡重质量大，是节能的另一个主要机理；其三，具有摆杆平衡机构是节能的第三机理。5.摆杆式游梁抽油机节能机理二、采油设备介绍及节能技术摆杆式游梁抽油机节能机理表95二、采油设备介绍及节能技术6、偏轮式游梁抽油机结构在异相机游梁的尾部装一个偏轮，在偏轮与游梁中心和支架之间设一操纵杆，游梁尾部、横梁、操纵杆与偏轮之间用轴承连接，这样当曲柄旋转时，曲柄带动连杆、横梁、偏轮和游梁运动。二、采油设备介绍及节能技术6、偏轮式游梁抽油机结构96二、采油设备介绍及节能技术6、偏轮式游梁抽油机节能原理

由于偏轮具有急回机构,上冲程加速度明显降低,所以在上冲程时由悬点载荷产生的曲柄轴扭矩比常规机要小,而偏轮机由于具有游梁后臂长度变化和游梁摆动角速度变化的特点，所以上冲程的加速度比异相机小，因而上冲程由悬点载荷产生的最大曲柄轴扭矩比常规机降低。

由于偏轮机上冲程的最大扭矩因数值推移到曲柄转角1050处，由悬点载荷产生的最大曲柄轴扭矩也在该处，而曲柄平衡重由于具有偏置角，所以由曲柄平衡重产生的最大平衡扭矩点基本与悬点载荷产生的最大扭矩重合；而下冲程最小扭矩因数值则向前移动至曲柄转角2700处，下冲程由悬点载荷产生的曲柄轴最小扭矩点也在该处，基本上与曲柄平衡重产生的最小平衡扭矩点重合，这样经平衡后的曲柄轴净扭矩波动变得平缓,使其净扭矩曲线波动远小于常规机。