新型抽油机.pptx
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1、第一节第一节 节能改造的游梁式抽油机节能改造的游梁式抽油机 n(一)异相曲柄平衡式抽油机(一)异相曲柄平衡式抽油机 图14n采用非对称循环机构,使游梁在上下死点时,连杆两个位置之间存在约120的相位夹角。曲柄上冲程的转角增加120,为1920;曲柄下冲程的转角减少120,为1680。这种机构具有“急回特性”:n一是上冲程的曲柄转角大于下冲程的曲柄转角,上冲程时间长,速度慢,加速度就小,从而使上冲程中载荷扭矩曲线的上峰值减小;同时也相应地缩短了下冲程的运行时间,增大下冲程后半段的加速度变化幅度,从而使扭矩曲线的上峰值增大;n二是改变了载荷扭矩曲线的形状,使其波形尽量向正弦波靠近。(二)(二)游梁
2、偏游梁偏置复合平衡置复合平衡图18游梁偏置复合平衡简图不改变常规机的结构,在游梁尾部增加固定偏置平衡装置,其重心相对游梁下偏一个角度,叫做游梁平衡重偏置角,在运行中,游梁偏置平衡重心的运行轨迹是一段圆弧,当平衡重偏置角合适时,悬点载荷最大时,平衡重心处于游梁回转中心的水平线上时,其重力矩最大;当悬点在上死点时,重心靠近游梁回转中心的垂直线,其平衡重力矩最小。利利用用这这一一变变矩矩原原理理与与曲曲柄柄平平衡衡复复合合作作用用,可可有有效效削削减减悬悬点点载载荷荷峰峰值值扭扭矩矩,改改善善曲曲柄柄平平衡衡游游梁梁抽抽油油机机的的曲曲柄柄轴轴净净扭扭矩矩曲曲线线的的形形状状和和大大小小,使使其其波
3、波动动平平缓缓,且且能能消消除除负负扭扭矩矩,从从而而减减小小抽抽油油机机的的周周期期载载荷荷系系数,提高电动机的工作效率数,提高电动机的工作效率。图19曲游梁抽油机随着大小的变化,游梁偏置复合平衡扭矩M平随曲柄转角变化的趋势不同。为了与各种不同杆件长度组合的四连杆游梁机的结构相适应,只需改变的大小,可以根据不同规格型号的游梁机通过复合平衡优化计算来确定。把游梁机改造成游梁偏置复合平衡游梁抽油机实现节能,具有结构简单,制造容易,仅增加一个无运动件的刚性平衡装置,本身无需维护保养,调平衡方便,完全继承了游梁机的全部优点。与曲柄平衡游梁机相比,节电率在15以上。n优点:曲柄、连杆等构件受力减小,可
4、靠性相对提高,程冲相对加大。上冲程终了时,游梁平衡块处于比较低的位置,并且单块重量轻,便于平衡调整。曲柄平衡块的重量减轻,便于现场调整。保留了常规机的优点,是一种比较理想的节能型抽油机。(三)游梁机加装摆杆(三)游梁机加装摆杆n是吉林大安石油机械厂在1998年研制成功的新型游梁式抽油机.目前,在东北各油田已有200多台的用量,受到油田的欢迎和制造厂的重视.1结构特点n在常规机的曲柄与连杆之间增加一对槽形摆杆称为摆杆式游梁抽油机(以下简称摆杆机),是一种新型节能抽油机,其特点是将曲柄摇杆机构,与常规机的四连杆机构巧妙地结合在一起。在曲柄外侧增加2个摆杆,摆杆中部有空心槽,内嵌有上、下轨道。曲柄销
5、内侧同常规机一样与曲柄联接,外侧改为安装1个滚轮。当曲柄旋转时,滚轮在轨道上往复运动。促使摆杆上下摆动,带动连杆运动,实现驴头上下冲程。摆杆上部开有3组销轴孔,改变连杆下部夹板与销轴孔的联接位置,实现3种冲程。抽油机前支架上增加l根方形支架轴,两端有可伸缩的轴承盒,它是摆杆摆动的铰接点,如图22所示 图22摆杆式抽油机结构示意图l一驴头;2一游梁;3一连杆;4一摆杆平衡重;5一曲柄平衡重;6一滚轮;7-曲柄;8一摆杆2性能特点n从机构上看是滑块机构与四连杆机构的组合。整机采用复合平衡方式,由摆杆平衡重和曲柄平衡重组成。它既改变了抽油机的运动和动力特性,又改变了平衡方式,其特点如下:n(1)具有
6、较大的极位角。采用了槽形摆杆的急回机构,有较大的极位角,12型摆杆机极位角达到28.30,具有“慢提快放”的节能效果。n(2)合理的传动角。摆杆机的下传动角(连杆与摆杆的夹角),不像常规游梁机变化那样大,12型摆杆机为60093.440,减少了摆杆的受力,降低了减速器的输出轴扭矩。n(3)变化力臂具有变矩节能效果。随着曲柄的转动,滚轮在摆杆中间的轨道上滚动,使得曲柄对摆杆的作用力的力臂随时变化,在上冲程悬点载荷较大时,力臂较长;在下冲程悬点载荷较小时,力臂较短。n(4)较多的能量积蓄。在下冲程时,摆杆上的连杆铰点比滚轮到支承轴中心的力臂长,提起的平衡重积蓄能量多,在上冲程时这部分能量释放出来,
7、电动机消耗的功相对就少。(5)独特的平衡机理n摆杆机的复合平衡与众不同。第一层平衡是常规机等都有的曲柄平衡,主要是摆杆和滚轮的设计,使曲柄的平衡力矩对连杆而言,在每一个上下冲程循环过程中,虽然平衡锤质量不变,但在摆杆上的平衡半径是变数,其半径大小之差最大值等于2倍曲柄半径。这样上冲程做正功的平衡力矩就大于下冲程做负功的平衡力矩,这是节能原因之一。第二层平衡是在摆杆尾部设计有配重,它所产生的平衡效果相当于游梁平衡,但又优于后者。因为摆杆的摆角远小于游梁摆角,近似l2,摆动惯性影响减少,这是节能原因之二。n摆杆机同常规机相比,在类似工况下节电30以上,其匹配的减速器扭矩和电机功率均可减少12,新开
8、发的油田可大大减少电网投资费用。n摆杆机适合大负荷、长冲程,但不适合高冲次。一方面是由结构决定,滚轮在轨道上往复运动,容易磨损;另一方面冲次太高,摆杆上下摆动过大的惯性在曲柄的旋转时,产生齿轮受力齿面被交替冲击。通过厂内试车,确定摆杆机在最大负荷、最大冲程条件下,最高冲次为 7min-1。n摆杆机平衡的重点在摆杆尾配重上,因为它产生的平衡力矩,直接通过连杆传至游梁。不经过滚轮,可减少磨损,延长寿命。当平衡接近最佳时,减速器扭矩很小。选配电机的功率大小取决于抽油机所需的扭矩和冲次,摆杆机与相应机型的扭矩计算对比值如表2所示(四四)双驴头抽油机双驴头抽油机(又称异形机又称异形机)n由华北石油管理局
9、第一石油机械厂1993年首先开发成功,目前已形成6-10型、冲程2.56m全系列机型。有3000余台在华北、大港、胜利、大庆等14个油区工作,国内有华北一机厂、胜利总机厂等六个厂家生产。是1993年以来应用最多的新型抽油机。图23双驴头抽油机双驴头抽油机主要特点是n将常规游梁式抽油机连杆与游梁之间的铰链连接改成后驴头与钢丝绳的柔性连接组成变参数的四杆机构,这样可以克服刚性铰接四杆机构,游梁摆角较大时,传动角小、运动性能、动力性能变坏的缺点。实现较大摆角(大于700),减小抽油机尺寸和重量。同时,由于游梁后臂的长度是变化的。通过这种变化,使传动性能与悬点载荷的变化相适应,减小抽油机减速器上的扭矩
10、,提高了抽油机的承载能力,降低了能耗。其结构如图24所示。1双驴头抽油机的工作原理n双驴头抽油机工作时,动力机的高速转动通过皮带和减速器传给曲柄作低速旋转。随着曲柄的转动,特殊连杆与游梁后臂渐开线圆弧的切点,将沿其弧面上下移动,即连杆长度和游梁后臂有效长度均随曲柄转动而变化。曲柄通过“特殊连杆”驱动游梁而往复摆动。随着游梁的往复摆动,挂在驴头上的悬绳器便带动抽油杆往复运动,再由抽油杆带动深井泵活塞进行抽油。图24双驴头抽油机结构示意图1一底座;2一支架;3一平台;4一游梁;5一前驴头;6一护栏;?一后驴头;8一驱动绳;9一横梁;10一连杆;11一曲柄销装置;12一曲柄装置;13一减速器;14一
11、刹车安全装置;15一电动机;16一刹车装置2.增程式游梁抽油机增程式游梁抽油机n1)旋转驴头增程抽油机旋转驴头增程抽油机;(1)结构特点n 普通游梁式抽油机的驴头和游梁是钢性连结在一起的,而旋转驴头游粱式抽油机的驴头和游梁的连接方式采用的是铰接,从而可以使驴头相对于游梁转动。n 普通游梁式抽油机采用的是四连杆机构,而该机型在驴头和支架上增加了一根连杆,同时驴头本身也成为一个运动杆件,因而构成独特的六连杆机构,n 驴头可以相对于游梁转动,又要求其弧面始终和铅垂线相切,所以驴头弧面的轮廓曲线不再是一条圆弧,而应该是一条特殊曲线。n (2)工作原理工作原理n 当抽油机工作时,动力机通过皮带和减速箱机
12、构带动游梁运动,此时,旋转驴头游梁式抽油机的游梁除了带动驴头在竖直方向上运动外,还要使驴头做相对于游梁的旋转运动,两种运动的综合作用带动抽油杆柱做上下往复运动,增加冲程并实现抽汲。(3)性能特点n 优点:与常规机相比,该机型的冲程不仅具有常规机的冲程部分,而且增加了因驴头旋转而造成的冲程增加,所以具有长冲程的特点。当前我国有杆式抽油方式正向着长冲程、低冲次方向发展,在可能的条件下,将一般抽油机改造为旋转驴头游梁式抽油机,以满足长冲程采油工艺的要求,不仅经济而且可行。n 缺点:整机结构复杂,制造成本高,因而发展前景受到一定的限制。(五)(五).双变径轮式抽油机双变径轮式抽油机n该机是胜利油田工程
13、机械总厂最近研制开发成功的一种新型抽油机,如图22、23所示.图22双变径论式抽油机1)结构组成图23双变径轮式抽油机简图2)结构特点n优化后的结构具有较好的运动性能,动载荷小,降低了抽油杆上的载荷,改善了抽油机和抽油泵的工作条件,可靠性明显提高。减速器扭矩波动小,没有负扭矩.具有明显的节能效果.n可方便的实现长冲程.完整的四连杆机构稳定性好.连杆、曲柄、减速器等受力小,提高了可靠性。充分利用游梁自重作平衡重。n适用于把原10型抽油机改造成12型,5米冲程的改型抽油机。n缺点:增加了一副轴承。柔性杆的寿命有待提高。(六六)斜直井游梁式抽油机斜直井游梁式抽油机n斜直井游梁式抽油机是为了满足日益发
14、展起来的斜直井和丛式并采油技术而研制生产的一种新型游梁式抽油机。该机型在中国、美国、法国、加拿大等国均有一定程度的发展和应用。图26是从后置型游粱式抽油机改造而来的斜直井游梁式抽油机的结构简图,图27是从前置型游梁式抽油机改造而来的斜直井游梁式抽油机的结构简图。结构简图图27斜直井前置式抽油机1一底座;2一支架;S一游梁:4一横粱:5一驴头:6一减速器底座;?一减速器;8-V型曲柄;9一连杆:10-平衡重;11一钢丝绳;12一主支承;13一悬绳图26斜直井后置式抽油机l一底座:2一支架;3一游梁:4一横梁:5一驴头;6一减速器底座:7一减速器;8一曲柄:9一连杆:10-平衡重;1l一钢丝绳;1
15、2一主支承;13一悬绳器(1)结构特点n具有倾斜的游梁、可调节的连杆,并以倾斜的驴头对准斜直井的轴线。(2)工作原理工作原理n工作原理基本与常规机相同,只是在工作过程中,驴头带动抽油杆在倾斜方向上往复运动。当井的倾斜角度需要改变时,只需改变连杆长度等一些可调节的几何尺寸,便可满足斜直井和丛式井开采油气的需要。(3)性能特点性能特点n由于采用倾斜的抽油杆抽油,所以该种抽油机的冲次一般较低,而且需要采用抽油杆扶正器以减少抽油杆与油管之间的摩擦阻力。尽管这样,斜直井抽油机的磨损程度依然很大。第二节第二节 无游梁长冲程抽油机无游梁长冲程抽油机n一、链条抽油机一、链条抽油机n1普通链条抽油机普通链条抽油
16、机n链条抽油机是我国自行研制的一种结构独特的无游梁抽油机。它具有负荷能力大、冲程长、重量轻、节省电能等优点。(1)结构n链条抽油机由以下几部分组成(见图25):n动力传动系统:电动机、皮带传动装置、减速器、主动链轮、上链轮、轨迹链条和主轴销等;n换向系统:往返架体、滑套、滑块和滚轮等;n平衡系统:平衡链轮、平衡链条、平衡缸及其柱塞、储气包、补气压缩机、润滑油泵等;n悬重系统:天车轮、轮架、钢丝绳和悬绳器等;n支持系统:机架、导轨、底座和油底壳等。(2)工作原理n电动机通过皮带传动、减速器减速后驱动主动链轮旋转,带动主动链轮和从动链轮之间的轨迹链条上下运动。轨迹链条上有一个特殊链节,其上装有主轴
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