机械采油设备_抽油机(新)

1、第一节第一节 抽油机抽油机教学目的教学目的：教学重点、难点：教学重点、难点： 教学重点教学重点 了解抽油机的分类、规格代号，掌握游梁式抽油机的了解抽油机的分类、规格代号，掌握游梁式抽油机的工作原理，认识各种类型的抽油机。工作原理，认识各种类型的抽油机。1、抽油机采油的原理；抽油机采油的原理；2、游梁式抽油机曲柄轴扭矩计算；游梁式抽油机曲柄轴扭矩计算；第九章第九章 机械采油设备机械采油设备教学难点教学难点1、游梁式抽油机曲柄轴扭矩计算；、游梁式抽油机曲柄轴扭矩计算；一、抽油机采油的原理一、抽油机采油的原理带动带动动力设备动力设备（电机）（电机）减速机构减速机构（齿轮减速器）（齿轮减速器）经皮带产

2、生高速产生高速旋转运动旋转运动曲柄轴的低速旋转运动换向机构换向机构（四杆机构）（四杆机构）抽油泵抽油泵（往复泵）（往复泵）变为驴头的上下摆动经钢丝绳上下往复直线运动抽油杆机械采油设备抽油机二、抽油机的分类二、抽油机的分类机械采油设备抽油机抽油机游梁式抽油机无游梁式抽油机常规型游梁式抽油机前置型游梁式抽油机异相曲柄平衡抽油机链条皮带抽油机液压抽油机摩擦换向抽油机平衡方式： 机械平衡 气动平衡悬点载荷： 轻型（30KN） 中型 重型（100KN）冲程长度： 短（1m） 中等（13m） 长（ 36m ） 超长（ 6m ）最大冲次： 低（6） 中等（615） 高（ 15 ）三、游梁抽油机型号和代号三、

3、游梁抽油机型号和代号CYJ123.370（H）B CYJ常规型常规型CYJQ前置型前置型 CYJY异相型异相型平衡方式代号平衡方式代号F复合平衡复合平衡 Y游梁平衡游梁平衡B曲柄平衡曲柄平衡 Q气动平衡气动平衡减速箱齿轮形状代号，减速箱齿轮形状代号，H为点啮合双圆为点啮合双圆弧齿轮，渐开线人字齿轮时省略弧齿轮，渐开线人字齿轮时省略曲柄轴最大允许扭矩，曲柄轴最大允许扭矩，KNm光杆最大冲程，光杆最大冲程，m悬点最大允许载荷，悬点最大允许载荷，12KN游梁式油机系列代号游梁式油机系列代号机械采油设备抽油机四、游梁抽油机结构组成四、游梁抽油机结构组成11悬绳器；悬绳器； 2 2 毛辫子；毛辫子； 3

4、3驴头；驴头； 4 4 中轴承；中轴承；55游梁；游梁； 66横梁轴承座；横梁轴承座；77横梁；横梁；88下偏杠铃；下偏杠铃； 99连杆；连杆； 1010曲柄销；曲柄销；1111平衡块；平衡块； 1212曲柄装置曲柄装置; 13; 13减速器减速器; 14; 14支架；支架； 1515底座；底座； 1616水泥基础；水泥基础；14514321512111086161379机械采油设备抽油机1.游梁式抽油机运动分析游梁式抽油机运动分析 游梁式抽油机游梁式抽油机是以游梁支点和曲柄轴中心的连是以游梁支点和曲柄轴中心的连线做线做固定杆固定杆K，以，以曲柄曲柄R、连杆连杆P和和游梁后臂游梁后臂C为三为三

5、个活动杆件的个活动杆件的曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构。游梁式抽油机运动简图五、游梁式抽油机工作原理五、游梁式抽油机工作原理机械采油设备抽油机1.游梁式抽油机运动分析游梁式抽油机运动分析 （1）游梁式抽油机四杆机构）游梁式抽油机四杆机构的循环主要有三种形式：的循环主要有三种形式：对称循环型对称循环型近似对称循环型近似对称循环型非对称循环型非对称循环型对称循环型：对称循环型： 当游梁处于上下死点时，曲柄与连杆共线，上、下冲程对应当游梁处于上下死点时，曲柄与连杆共线，上、下冲程对应的旋转角度相等（的旋转角度相等（180）。当曲柄匀速转动时，上、下冲程对）。当曲柄匀速转动时，上、下冲程对应的时间相等。应的

6、时间相等。五、游梁式抽油机工作原理五、游梁式抽油机工作原理机械采油设备抽油机1.游梁式抽油机运动分析游梁式抽油机运动分析 （1）游梁式抽油机四杆机构）游梁式抽油机四杆机构的循环主要有三种形式：的循环主要有三种形式：对称循环型对称循环型近似对称循环型近似对称循环型非对称循环型非对称循环型非对称循环型：非对称循环型：近似对称循环型，近似对称循环型，0 5如：常规游梁式抽油机常规游梁式抽油机；非对称循环型的行程速比系数更大非对称循环型的行程速比系数更大，0 =812如：异相曲柄平衡抽油机异相曲柄平衡抽油机。-极位夹角极位夹角0 上冲程初始角上冲程初始角行程速比系数：行程速比系数：1K五、游梁式抽油机

7、工作原理五、游梁式抽油机工作原理机械采油设备抽油机1.游梁式抽油机运动分析（简化）游梁式抽油机运动分析（简化） （2）游梁式抽油机悬点运动规律）游梁式抽油机悬点运动规律 当曲柄半径当曲柄半径R比连杆长度比连杆长度P及游粱及游粱后臂长度后臂长度C小得多时。游粱和连杆的连小得多时。游粱和连杆的连接点接点B可看成可看成简谐运动简谐运动，即：，即：)cos1 ()cos1 (tRRYB 以悬点在下死点时的位移为零点，向以悬点在下死点时的位移为零点，向上为正，则任意时刻悬点位移、速度、加上为正，则任意时刻悬点位移、速度、加速度分别为：速度分别为：0)cos1 (RCASCsinRCAVCcos2RCAA

8、C五、游梁式抽油机工作原理五、游梁式抽油机工作原理机械采油设备抽油机 （2）游梁式抽油机悬点运动规律）游梁式抽油机悬点运动规律上冲程：上冲程： 前半程加速（前半程加速（a v） 后半程减速（后半程减速（a v）上冲程：上冲程： 前半程加速（前半程加速（a v ）后半程减速（后半程减速（a v ）1.游梁式抽油机运动分析（简化）游梁式抽油机运动分析（简化）五、游梁式抽油机工作原理五、游梁式抽油机工作原理机械采油设备抽油机 游梁式抽油机悬点运动规游梁式抽油机悬点运动规律的精确求解（律的精确求解（复变矢量法复变矢量法）请参阅请参阅抽油机设计计算与计抽油机设计计算与计算机实现算机实现董世民。董世民。2

9、.游梁式抽油机悬点载荷分析游梁式抽油机悬点载荷分析ABCD 悬点静载荷随位移变化规律悬点静载荷随位移变化规律ABCD 考虑惯性载荷后变化规律考虑惯性载荷后变化规律A B C D 考虑惯性载荷后变化规律考虑惯性载荷后变化规律 抽油泵工作时，抽油机驴抽油泵工作时，抽油机驴头悬点上作用有头悬点上作用有6 6项载荷：项载荷：1.抽油杆柱自重抽油杆柱自重P杆杆，方向，方向;2.柱塞上的油柱重柱塞上的油柱重P油油，方向，方向;3.活塞下端压力活塞下端压力P压压，方向，方向;4.抽油杆柱和油柱运动过程产生抽油杆柱和油柱运动过程产生的的惯性力惯性力，大小与悬点加速度成，大小与悬点加速度成正比，方向与加速度方向

10、相反；正比，方向与加速度方向相反；5.抽油杆柱和油柱运动产生的抽油杆柱和油柱运动产生的振振动载荷动载荷，大小和方向变化；，大小和方向变化；6.各运动部件和介质的各运动部件和介质的摩擦力摩擦力；五、游梁式抽油机工作原理五、游梁式抽油机工作原理机械采油设备抽油机3.游梁式抽油机的平衡问题游梁式抽油机的平衡问题五、游梁式抽油机工作原理五、游梁式抽油机工作原理机械采油设备抽油机不平衡原因：不平衡原因： 不平衡的后果不平衡的后果： 上、下冲程中悬点载荷大上、下冲程中悬点载荷大不同，造成电动机在上、下冲不同，造成电动机在上、下冲程中所做的功不相等。程中所做的功不相等。 上冲程中电动机承受着很大上冲程中电动

11、机承受着很大的负荷；下冲程中抽油机带着电的负荷；下冲程中抽油机带着电动机运转，造成动机运转，造成抽油机能耗高抽油机能耗高和和“大马拉小车大马拉小车”。 对策对策： 加平衡重，储存下冲程势能。加平衡重，储存下冲程势能。八、其它新型游梁抽油机八、其它新型游梁抽油机特点：特点： 低冲次抽油机是针对低低冲次抽油机是针对低渗透油层开发的节能抽渗透油层开发的节能抽油机。冲次降低，更适油机。冲次降低，更适用于低产井，适合复杂用于低产井，适合复杂地理环境，降低管理成地理环境，降低管理成本，提高了抽油机运转本，提高了抽油机运转效率。效率。2 双驴头抽油机双驴头抽油机双驴头抽油机 通过改变抽油机扭矩因数的变通过改

12、变抽油机扭矩因数的变化规律来加强平衡效果，达到节能化规律来加强平衡效果，达到节能目的。它是以常规机为基础模型，目的。它是以常规机为基础模型，对其四杆机构进行了关键性的技术对其四杆机构进行了关键性的技术变革，采用了变革，采用了特殊曲线型的游梁后特殊曲线型的游梁后臂、游梁与横梁之间采用柔性连接臂、游梁与横梁之间采用柔性连接结构，以得到摇杆（游梁后臂）长结构，以得到摇杆（游梁后臂）长度、连杆长度随曲柄转角的变化而度、连杆长度随曲柄转角的变化而变化的特殊四杆机构，即变化的特殊四杆机构，即 变参数四变参数四杆机构杆机构 ，形成了一种能适应采油实，形成了一种能适应采油实际工况的新型动力传动的抽油机主际工况

13、的新型动力传动的抽油机主结构。结构。 该机工作时，依靠其游梁后臂有效长度的有规律变化实现负该机工作时，依靠其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，从而加强载大时平衡力矩大，负载小时平衡力矩小的工作状态，从而加强抽油机的平衡效果，实现节能意图。抽油机的平衡效果，实现节能意图。 4 调径变矩抽油机调径变矩抽油机 5 摆杆式游梁抽油机摆杆式游梁抽油机 6 6 偏轮游梁式抽油机偏轮游梁式抽油机 7 液压抽油机液压抽油机 2 矮型异相曲柄平衡抽油机矮型异相曲柄平衡抽油机矮型异相抽油机是中国石油天然气集矮型异相抽油机是中国石油天然气集团公司推广的机型。采用驴头游

14、梁一团公司推广的机型。采用驴头游梁一体结构，结构简单、紧凑，游梁摆角体结构，结构简单、紧凑，游梁摆角约约90。在驴头尾部和横梁之间采。在驴头尾部和横梁之间采用尾轴承座传动。该机型传动机构合用尾轴承座传动。该机型传动机构合理，与常规机比较，体积小，比同型理，与常规机比较，体积小，比同型号常规机总体高度低一米多，总重量号常规机总体高度低一米多，总重量减少近减少近2吨。重量轻、能耗小、效率吨。重量轻、能耗小、效率高。最大扭矩系数下降高。最大扭矩系数下降17%，具有较，具有较好的节能效果。好的节能效果。 矮异形抽油机性能特点：矮异形抽油机性能特点： 1.1.改善平衡效果，降低电机型号改善平衡效果，降低

15、电机型号 由于摆角大在同等情况下冲程也就大，游梁前臂就短，由于摆角大在同等情况下冲程也就大，游梁前臂就短，载荷产生的扭矩相应下降，平衡重半径可无级调节因此比较载荷产生的扭矩相应下降，平衡重半径可无级调节因此比较节能。节能。 2.2.消除负扭矩，减少电机功率损失消除负扭矩，减少电机功率损失 输出轴静扭矩出现负值，即系统对电机作功，电动机成输出轴静扭矩出现负值，即系统对电机作功，电动机成为发电机，电能反馈回电网又不能利用，变为热能损失掉。为发电机，电能反馈回电网又不能利用，变为热能损失掉。由于消除了负扭矩，进而减少了电机功率损失。由于消除了负扭矩，进而减少了电机功率损失。 3.3.降低净扭矩波动，提高电机