采油工程3-4抽油机的平衡扭矩与功率计算.ppt

一、抽油机的平衡,上下冲程中悬点载荷不同，造成电动机在上、下冲程中所做的功不相等。,第四节抽油机的平衡、扭矩与功率计算,（一）不平衡原因,上冲程中电动机承受着极大的负荷，下冲程中抽油机带着电动机运转，造成功率的浪费，降低电动机的效率和寿命；由于负荷极不均匀，会使抽油机发生振动，而影响抽油装置的寿命。破坏曲柄旋转速度的均匀性，影响抽油杆和泵正常工作。,（二）不平衡造成的后果,(三)平衡原理,抽油机平衡装置的作用：是在下冲程把悬点和电机的能量储存起来，在上冲程放出，帮助电机对悬点做功。,抽油机达到平衡的原则是（1）电动机在上下冲程中做功相等；（2）上、下冲程中电机的电流峰值相等；（3）上、下冲程中的曲柄轴峰值扭矩相等。,1.平衡条件,在抽油机游梁后端加一重物，在下冲程中电机和下冲程的悬点载荷一起对重物做功，把重物升高储存位能,则得到电机在下冲程中做的功为：,1.平衡条件,在上冲程中平衡系统放出能量，帮助电机对悬点做功：,则得电机在上冲程中做的功为：,在下冲程中把能量储存起来，在上冲程中利用储存的能量来帮助电动机做功，从而使电动机在上下冲程中都做相等的正功。,结论：为了使抽油机平衡，在下冲程中需要储存的能量或上冲程中需要释放的能量应该是悬点载荷在上下冲程中所做功之和的一半。,下冲程：,上冲程：,平衡条件：,1.平衡条件,2.平衡系统达到平衡所需要的平衡功,当只考虑静载荷做功时，悬点在上冲程中做的功为：,下冲程做的功为：,则由前式得理论上需要的平衡功为：,游梁式抽油机的机械平衡方式,达到平衡所需要的游梁平衡块重:,1.游梁平衡方式计算,游梁平衡,(四)抽油机平衡计算,2.曲柄平衡方式计算,平衡半径公式：,曲柄平衡,3.复合平衡方式计算,复合平衡,平衡半径公式：,利用第二条平衡原则“上、下冲程电流峰值相等”来检测抽油机的平衡情况。测电动机上、下冲程的电流峰值,平衡不足,则平衡过重。,时就认为是平衡了,(五)平衡测量与调整,和,若,若,二、曲柄轴扭矩,曲柄轴承受的是扭矩作用,曲柄轴最大扭矩，不得超过扭矩允许值,曲柄平衡重在曲柄上造成的扭矩，称为平衡扭矩,悬点载荷P在曲柄上造成的扭矩，称为负荷扭矩,曲柄轴上的实际扭矩：负荷扭矩与平衡扭矩的合成扭矩。,计算扭矩的近似方法,平衡时,经验法：,根据若干井的抽油机的扭矩曲线峰值统计和回归，建立的经验公式,三、电动机的选择和功率计算,选择电动机时，除了确定适合于抽油机工作特点的类型之外，还要确定适合各型抽油机工作能力的电动机容量，即功率大小。,负荷为脉动的，而且变化大；启动负荷大，要求有大的启动转矩；露天工作，要求电动机密封质量高，工作可靠。,游梁式抽油机所用电动机的特点：,封闭式鼠笼型三相异步电动机,需要的电动机功率为：,传动效率,冲次,曲柄轴扭矩,四、抽油机井的系统效率,抽油机井的系统效率：是抽油机井做的有用功率与输入功率的比值。,有用功率或称有效功率，也称为水力功率NH,是指在一定时间内，将一定量的液体提升一定的距离所需要的功率。,Q油井产液量，t/d；H泵对液体的有效提升高度，m；NH抽油机井的有效功率，kw。,1、抽油机井的有用功率,光杆功率即是抽油机悬点载荷做功的功率，是提升液体和克服井下消耗所需要的功率。,2、光杆功率,可用示功图的面积计算：,由于计算示功图麻烦，常近似地按理论静载荷计算悬点做功：,3、抽油机井的效率,(1)抽油机的效率：光杆功率与电动机功率之比。它表达了抽油机工作状况好坏及功率利用程度,(2)油井效率,：是有效功率与光杆功率之比,(3)抽油机井系统效率：,为本抽油机井输出功率与输入功率之比,2、某井产液100td，回音标深度700m，记录纸上音标波为200mm，液面波为228mm，油压0.5MPa，套压1.2MPa，实测示功图包围面积598mm2，力比2KNmm，冲程6m，冲次8次分，示功图长度为43mm，混合液相对密度为0.9，求举升效率为多少?,2、解：动液面深度L动（S液面波/S音标波）L音（228/200）700798m该井实际举升高度HL动（P油P套）100/l798（0.51.2）100/0.9720m有效功率（水功率）N有QgH/8640010010720/864