第一篇：變頻技術(shù)在游梁式抽油機(jī)中的應(yīng)用

變頻技術(shù)在游梁式抽油機(jī)中的應(yīng)用

作者： 劉衛(wèi)豐

摘要：在保留游梁式抽油機(jī)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將游梁式抽油機(jī)固定運(yùn)動(dòng)特性改變?yōu)殡S油井工況可調(diào)節(jié)的可變運(yùn)動(dòng)特性。根據(jù)油井工況，通過(guò)調(diào)整電機(jī)頻率來(lái)控制抽油機(jī)沖次，從而滿足開(kāi)采工況復(fù)雜多變的油井和復(fù)雜油藏的需求，最終使油井供排液系統(tǒng)達(dá)到動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)，泵充滿度明顯提高，并具有明顯的增產(chǎn)、節(jié)能效果。關(guān)鍵詞：變頻；游梁式抽油機(jī)；可變運(yùn)動(dòng)特性

一、變頻調(diào)速技術(shù)改造的必要性

（一）游梁抽油機(jī)無(wú)法滿足復(fù)雜油藏的要求

目前熱河臺(tái)油田已進(jìn)入開(kāi)發(fā)生產(chǎn)后期，但是由于受構(gòu)造影響，部分小斷塊尚未實(shí)現(xiàn)注水開(kāi)發(fā)，地層虧空嚴(yán)重，油井供液不足。需要降低抽油機(jī)參數(shù)生產(chǎn)。低沖次的開(kāi)采工藝即可保證產(chǎn)液量穩(wěn)定，又可以延長(zhǎng)設(shè)備使用期限。但是，長(zhǎng)期的低沖次生產(chǎn)，又使油井的動(dòng)液面得到恢復(fù)，有時(shí)動(dòng)液面監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)動(dòng)液面上升，為了提高單井產(chǎn)量，又需要加快沖次。生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常需要根據(jù)動(dòng)液面變化情況，適當(dāng)調(diào)整沖次。而目前的游梁式抽油機(jī)因無(wú)法調(diào)節(jié)其運(yùn)動(dòng)規(guī)律很難滿足要求。

（二）游梁抽油機(jī)調(diào)節(jié)費(fèi)時(shí)、費(fèi)力

目前的游梁式抽油機(jī)只能靠更換皮帶輪來(lái)調(diào)節(jié)沖次，這樣的維修費(fèi)用高，工人的勞動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，強(qiáng)度高，原油的生產(chǎn)成本高，且浪費(fèi)了大量的生產(chǎn)時(shí)間。因此，生產(chǎn)中急需能夠隨時(shí)調(diào)節(jié)抽油機(jī)沖次的技術(shù)，來(lái)滿足生產(chǎn)需要。

二、變頻技術(shù)的選擇

在保留游梁式抽油機(jī)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將游梁式抽油機(jī)固定運(yùn)動(dòng)特性改變?yōu)殡S油井工況可調(diào)節(jié)的可變運(yùn)動(dòng)特性，最簡(jiǎn)單的方法是應(yīng)用電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)。目前異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法有改變電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)、改變轉(zhuǎn)差率和改變電源頻率等3種。其中改變電源頻率調(diào)速即變頻調(diào)速是近年來(lái)廣泛應(yīng)用的成熟技術(shù)，變頻調(diào)速所達(dá)到的指標(biāo)堪與直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能相媲美。變頻調(diào)速技術(shù)在我國(guó)石油工業(yè)的原油集輸、供水系統(tǒng)和采暖供熱系統(tǒng)上已廣泛應(yīng)用。采用變頻調(diào)速技術(shù)將游梁式抽油機(jī)改造成為可調(diào)頻抽油機(jī)，可根據(jù)油井工況調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)特性，從而滿足開(kāi)采工況復(fù)雜多變的油井和復(fù)雜油藏的需求。實(shí)踐證明，在油田設(shè)備上應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)不僅節(jié)能效果明顯，而且降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了工作量，綜合效益明顯提高。因此，可采用變頻調(diào)速技術(shù)作為改造游梁式抽油機(jī)的主要技術(shù)。

三、變頻技術(shù)的原理

游梁式抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)電源頻率為50Hz，電壓為380V，油田普遍使用低轉(zhuǎn)速的普通異步電動(dòng)機(jī)，具有較硬的外特性，其轉(zhuǎn)速隨載荷變化很小，因而驢頭懸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律基本不變。而變頻技術(shù)是隨著電子技術(shù)的發(fā)展而逐漸成熟，并廣泛應(yīng)用于抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)的一種新技術(shù)，在降低電機(jī)功耗，改善其運(yùn)行狀況中取得了顯著效果。但在現(xiàn)場(chǎng)使用中，由于各油井的工況不同，對(duì)電動(dòng)機(jī)頻率通常是以經(jīng)驗(yàn)來(lái)調(diào)節(jié)的。電機(jī)的輸出功率為P=M1ω，式中，M1電動(dòng)機(jī)輸出扭矩，ω為電動(dòng)機(jī)輸出軸角速度?？梢?jiàn)，降低電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就可以實(shí)現(xiàn)降低電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)率的目的。變頻技術(shù)的機(jī)理就是通過(guò)改變電源頻率，來(lái)達(dá)到改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。

四、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

熱河臺(tái)油田目前有抽油機(jī)井20口，產(chǎn)油量較高的井有7口，含水較高的井有7口，低產(chǎn)井6口。其中安裝變頻柜的抽油機(jī)有7口，今年新安裝變頻柜的有5口。通過(guò)使用變頻柜，熱河臺(tái)油田產(chǎn)液量、產(chǎn)油量較去年相比，均有所增長(zhǎng)。圖為2012年、2013年熱河臺(tái)油田日均產(chǎn)液量、產(chǎn)油量對(duì)比（不含新井）： 年份 2012年 2013年 對(duì)比 日均產(chǎn)液量 85.8 111 +25.2

日均產(chǎn)油量 32.3 34 +1.7

我們根據(jù)各井測(cè)試結(jié)果，通過(guò)變頻適當(dāng)調(diào)節(jié)沖次，來(lái)滿足生產(chǎn)需要，對(duì)比效果如下： 熱18-6通過(guò)地質(zhì)測(cè)試，動(dòng)液面較高，我們適當(dāng)提高沖次，產(chǎn)量對(duì)比變化如下：

井號(hào) 熱18-6 對(duì)比

下： 沖次/分 6 9 +3

日均產(chǎn)液量 14.1 17.2 +3.1

日均產(chǎn)油量 8.1 9.4 +1.3

熱熱11-

5、熱7-07井，由于測(cè)試結(jié)果顯示含水較多，我們適當(dāng)降低沖次，來(lái)滿足生產(chǎn)需要，對(duì)比效果如井號(hào) 調(diào)整前 對(duì)比 調(diào)整后 對(duì)比

沖次/分

熱11-5 熱11-5 熱7-07 熱7-07 7 4-3 6 2-4.5

日均產(chǎn)液量 日均產(chǎn)油量 5.9 5-0.9 7.8 5-2.8

0.3 0.3 0 0 0 0

熱河臺(tái)仍有部分井建議安裝變頻柜，如熱

21、熱27，以滿足復(fù)雜多變的生產(chǎn)需要。

實(shí)踐證明，變頻調(diào)速應(yīng)用到目前的游梁式抽油機(jī)，其投資少、見(jiàn)效快、實(shí)用性強(qiáng)，不僅能夠節(jié)約成本，提高產(chǎn)量，還能延長(zhǎng)抽油機(jī)的使用壽命，符合我國(guó)提倡的用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的方針。

第二篇：游梁式抽油機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

二、判斷題：

（×）

1、盤皮帶時(shí)，允許戴手套，不能用手推壓皮帶。

（×）

2、在抽油機(jī)上操作時(shí)，必須選擇安全合適的位置，操作位置距地面超過(guò)2.5m時(shí)，必須系好安全帶，同時(shí)防止工具掉落。

（√）

3、抽油機(jī)操作施工前，必須檢查調(diào)整剎車，確保剎車靈活好用。（√）

4、盤車時(shí)，操作人員必須相互配合，由技術(shù)素質(zhì)高者控制剎車。

（×）

5、裝、卸光桿方卡子時(shí)，抽油機(jī)剎車必須剎緊，操作者面向抽油機(jī)處于安全操作位置，可以手抓光桿。

（√）

6、開(kāi)機(jī)前檢查抽油機(jī)各部件的固定螺絲、軸承螺絲、驢頭銷子螺絲、曲柄差動(dòng)螺栓、平衡塊螺栓、曲柄銷子螺絲及保險(xiǎn)開(kāi)口銷無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象；（×）

7、新投井的管線沒(méi)有必要按設(shè)計(jì)要求試壓。

（×）

8、開(kāi)機(jī)前檢查減速箱內(nèi)機(jī)油確保其未變質(zhì)，油面應(yīng)在1/3處。

（√）

9、抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向調(diào)整正常后利用抽油機(jī)曲柄平衡塊的慣性，分1-2次啟動(dòng)電機(jī)，使抽油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（√）

10、抽油機(jī)開(kāi)抽后檢查，應(yīng)聽(tīng)各連接部位、減速箱、電器設(shè)備、軸承等有無(wú)異常聲音，井口有無(wú)碰泵聲音。

（√）

11、對(duì)長(zhǎng)停井要及時(shí)組織回收電器、抽油機(jī)和井口等有關(guān)設(shè)施。如為報(bào)廢井則連地面管線也應(yīng)全部回收。

（√）

12、對(duì)安裝有水套爐的井，需對(duì)管線預(yù)熱時(shí)應(yīng)提前2-4h將水套爐加夠水，點(diǎn)火加溫。當(dāng)無(wú)法點(diǎn)火預(yù)熱時(shí)（如無(wú)氣源）可用水泥車向管線泵熱水預(yù)熱管線。

（×）

13、上行過(guò)程中用手背試光桿溫度是否正常，光桿過(guò)熱則調(diào)緊盤根盒壓帽。

（√）

14、在關(guān)井停抽前應(yīng)錄取各項(xiàng)資料，記錄在班報(bào)表上，對(duì)結(jié)蠟較嚴(yán)重的井應(yīng)提前熱洗一次。（√）

15、冬季停井后應(yīng)掃線，掃線后關(guān)閉計(jì)量站該井進(jìn)干線及進(jìn)分離器閘門。

（×）

16、新投產(chǎn)井或作業(yè)井確定防沖距的原則：泵深在1000m以內(nèi)，每100m泵深約提8cm防沖距（×）

17、新投產(chǎn)井或作業(yè)井確定防沖距的原則：泵深大于1000m，每100m泵深約提10cm防沖距。（√）

18、對(duì)防沖距不合適的生產(chǎn)井，可根據(jù)示功圖計(jì)算應(yīng)調(diào)整距離。

（√）

19、調(diào)防沖距時(shí)穿戴勞保用品、選擇與光桿直徑匹配的備用方卡子總承、鋼卷尺、活動(dòng)扳手、管鉗、鋼銼、榔頭、絕緣手套等。

（×）20、調(diào)防沖距時(shí)，按“停止”按鈕，將驢頭停在適當(dāng)位置：若調(diào)大防沖距，則驢頭停在便于操作的最大位置，若調(diào)小防沖距，則停在接近上死點(diǎn)位置。剎車，側(cè)身切斷電源。（×）

21、調(diào)防沖距時(shí)，卸掉盤根盒上的備用方卡子，不用將光桿上的毛刺銼光。

（√）

22、如遇油井有噴勢(shì)或光桿密封器關(guān)閉不嚴(yán)而出現(xiàn)油氣滲漏，則應(yīng)在計(jì)量站將該井放空卸壓，并打開(kāi)井口取樣閘門放空。

（√）

23、加盤根時(shí)應(yīng)均衡關(guān)閉光桿密封器兩翼絲杠，注意讓光桿在盤根盒內(nèi)處于中心位置。（×）

24、更換井口盤根時(shí)應(yīng)穿戴勞保用品，準(zhǔn)備與光桿直徑匹配的膠皮盤根5-6個(gè)，并用鋼鋸按順時(shí)針?lè)较蜾忛_(kāi)45°切口。

（×）

25、更換井口盤根時(shí)，若井口尚微有噴勢(shì)宜留下底部2-3個(gè)舊盤根不掏出。（√）

26、當(dāng)示功圖反映抽油泵有砂卡現(xiàn)象，應(yīng)對(duì)油井進(jìn)行洗井沖砂。（√）

27、熱水洗井清蠟時(shí)，入井液溫度需要達(dá)到70℃以上。

（×）

28、油井洗井時(shí)，應(yīng)選用對(duì)油層沒(méi)有傷害的洗井液，洗井液量為井筒容積的1-2倍。（×）

29、油井洗井時(shí)，同時(shí)監(jiān)測(cè)油井出油溫度，達(dá)到蠟熔點(diǎn)以后繼續(xù)泵入井內(nèi)的洗井液量必須小于井筒容積。

（√）30、油井洗井時(shí)，準(zhǔn)備鍋爐車一部，擺放在距井口10m以外便于操作的安全位置。（×）

31、熱洗過(guò)程中可以停抽。（√）

32、油井清蠟熱洗時(shí)，起動(dòng)鍋爐車開(kāi)始加熱，待鍋爐車出口壓力為0.1Mpa時(shí)緩慢打開(kāi)套管閘門。

（√）

33、調(diào)整抽油機(jī)防沖距時(shí)，在光桿上做記號(hào)，記下懸繩器上原方卡子所在位置。（×）

34、抽油機(jī)井碰泵操作時(shí)，松開(kāi)原方卡子，使懸繩器上升到比防沖距大5-10cm位置重新卡緊。

（√）

35、抽油機(jī)井碰泵操作時(shí)，松剎車，啟動(dòng)抽油機(jī)，使活塞碰擊固定凡爾座3-5次。（√）

36、抽油機(jī)井操作完畢后，啟動(dòng)抽油機(jī)，觀察出液正常后方可離開(kāi)。

（√）

37、抽油機(jī)井碰泵時(shí)，穿戴勞保用品，準(zhǔn)備管鉗、活動(dòng)板手、小榔頭、鋼銼、絕緣手套、與光桿直徑相匹配的方卡子總承等。

（×）

38、憋壓操作過(guò)程中可以不穿戴勞保用品。

（√）

39、憋壓操作需要準(zhǔn)備6Mpa壓力表（帶表接頭），活動(dòng)扳手、絲扣布等工具。（×）40、憋壓操作中，待回壓上升到5.0Mpa時(shí)停抽油機(jī)。

（×）

41、憋壓操作中，待回壓上升到4.0Mpa時(shí)停抽油機(jī)，觀察10min內(nèi)回壓變化情況并記錄，打開(kāi)套管閘門。

（√）

42、憋壓操作中，緩慢關(guān)閉回壓閘門，觀察回壓變化。

（×）

43、憋壓操作中，待回壓上升到6.0Mpa時(shí)停抽油機(jī)，觀察15min內(nèi)回壓變化情況并記錄，打開(kāi)套管閘門。

（×）

44、憋壓操作中，待回壓上升到6.0Mpa時(shí)停抽油機(jī)，觀察10min內(nèi)回壓變化情況并記錄，打開(kāi)套管閘門。

（√）

45、帶壓換回壓表操作中，應(yīng)關(guān)閉回壓表截止閥，緩慢卸松井口原回壓表。（×）

46、更換光桿密封器需準(zhǔn)備的膠皮盤根，應(yīng)用鋼鋸按順時(shí)針?lè)较蜾忛_(kāi)55。切口。（√）

47、更換光桿密封器需準(zhǔn)備的膠皮盤根必須與光桿直徑匹配。（×）

48、卸舊光桿密封器前，停抽、將驢頭停在接近上死點(diǎn)位置。

（×）

49、更換光桿密封器時(shí)，應(yīng)按照順時(shí)針?lè)较蛱捅M盤根盒內(nèi)舊盤根，將盤根盒卸離光桿密封器。

（√）50、井口放空時(shí)，沒(méi)噴勢(shì)的油井，關(guān)回壓閘門，打開(kāi)取樣閘門放空。（×）

51、關(guān)閉放空時(shí)，由計(jì)量站放空的井，關(guān)閉取樣閘門，開(kāi)回壓閘門。

（√）

52、更換抽油機(jī)井井口盤根時(shí)，卸開(kāi)盤根盒壓帽，將壓帽、壓蓋用細(xì)繩牢固系在懸繩器上，嚴(yán)禁用管鉗別住。

（√）

53、更換光桿密封器時(shí)，應(yīng)將光桿密封器裝在井口三通上，盤根盒壓帽壓蓋牢固系在懸繩器上。

（√）

54、更換抽油機(jī)傳動(dòng)皮帶應(yīng)準(zhǔn)備：活動(dòng)扳手、撬杠、絕緣手套、試電筆及規(guī)格合適的抽油機(jī)皮帶。

（√）

55、更換游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)皮帶時(shí)，安裝新皮帶后，用撬杠后移電機(jī)，調(diào)整前頂絲，使皮帶松緊合適。

（√）

56、檢查抽油機(jī)皮帶松緊時(shí)，用手壓法或上翻法檢查皮帶松緊度。

（×）

57、更換游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)皮帶時(shí)，安裝新皮帶，利用后頂絲調(diào)整電機(jī)皮帶輪端面與減速箱皮帶輪端面呈“三點(diǎn)一線”。

（√）

58、更換游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)皮帶時(shí)，卸舊皮帶，松開(kāi)電機(jī)前頂絲和“T”形螺絲，用撬杠前移電機(jī)，取下舊皮帶。

（√）

59、更換抽油機(jī)傳動(dòng)皮帶必須穿戴好勞保用品。（×）60、更換抽油機(jī)傳動(dòng)皮帶后，啟動(dòng)抽油機(jī)，即可離開(kāi)。（√）61、更換抽油機(jī)傳動(dòng)皮帶必須準(zhǔn)備試電筆。

（√）62、更換游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)皮帶時(shí)，安裝新皮帶，利用后頂絲調(diào)整電機(jī)皮帶輪端面與減速箱皮帶輪端面呈“四點(diǎn)一線”。

（×）63、更換游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)皮帶時(shí)，卸舊皮帶，松開(kāi)電機(jī)前頂絲和“T”形螺絲，用撬杠后移電機(jī)，取下舊皮帶。

（×）64、選擇抽油機(jī)減速箱機(jī)油時(shí)，夏季應(yīng)選用20#機(jī)油。（×）65、更換抽油機(jī)減速箱機(jī)油，不需要全部放凈。（×）66、更換抽油機(jī)減速箱機(jī)油，應(yīng)準(zhǔn)備一把600mm的管鉗。（√）67、啟動(dòng)抽油機(jī)前，應(yīng)先松剎車，戴絕緣手套側(cè)身合閘送電。（×）68、加抽油機(jī)減速箱機(jī)油時(shí)，應(yīng)將減速箱機(jī)油加滿。（√）69、清洗抽油機(jī)減速箱應(yīng)將箱底積聚的臟物清洗干凈。

（√）70、調(diào)整游梁式抽油機(jī)曲柄平衡時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)備平衡塊固定螺栓專用扳手。（×）71、調(diào)整游梁式抽油機(jī)曲柄平衡時(shí)，不需要安全帶。

（×）72、調(diào)整游梁式抽油機(jī)曲柄平衡時(shí)，可將曲柄停在大于10o的夾角處。

（√）73、抽油機(jī)井在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，上沖程負(fù)荷重時(shí)，應(yīng)將曲柄向外調(diào)整，遠(yuǎn)離曲柄軸心。（×）74、抽油機(jī)井在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，下沖程負(fù)荷重時(shí)，應(yīng)將曲柄向外調(diào)整，遠(yuǎn)離曲柄軸心。（√）75、平衡調(diào)整完后，待抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間出油正常后，測(cè)電機(jī)電流，檢查調(diào)整效果。（√）76、調(diào)整游梁式抽油機(jī)沖次時(shí)應(yīng)準(zhǔn)備皮帶輪和拔輪器。（×）77、調(diào)整游梁式抽油機(jī)沖次時(shí)，不準(zhǔn)用撬杠、大錘。（√）78、新裝皮帶輪內(nèi)孔應(yīng)用砂紙進(jìn)行打磨除銹。

（√）79、安裝皮帶輪應(yīng)清洗電機(jī)軸頭和欲裝皮帶輪孔涂上潤(rùn)滑脂。（×）80、調(diào)整游梁式抽油機(jī)沖程時(shí)，可將曲柄停在上死點(diǎn)。

（√）81、調(diào)整游梁式抽油機(jī)沖程時(shí)應(yīng)用銅棒敲擊襯套和鍵，并清洗干凈。（×）82、更換曲柄銷子總承一般將抽油機(jī)曲柄停在左上方45°-60°位置。

（√）83、更換曲柄銷子總承時(shí)，曲柄銷子軸承座內(nèi)面與曲柄孔端面保持4-10mm的間隙。（×）84、更換曲柄銷子總承應(yīng)準(zhǔn)備曲柄銷總承一套，襯套兩個(gè)。

（×）85、更換曲柄銷子總承時(shí)，曲柄銷子軸承座內(nèi)面與曲柄孔端面保持4-10mm的間隙，否則應(yīng)調(diào)整軸承位置。

（×）86、更換曲柄銷子總承只需準(zhǔn)備的工具是套筒扳手、撬杠、大錘、活動(dòng)扳手和銼刀。（√）87、更換游梁式抽油機(jī)曲柄銷總承時(shí)，取下曲柄銷總承和襯套后，應(yīng)清洗曲柄孔并涂上潤(rùn)滑油。

（√）88、無(wú)襯套的曲柄銷子可以直接裝入曲柄孔內(nèi)。

（×）89、更換游梁式抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)時(shí)，根據(jù)新?lián)Q電動(dòng)機(jī)底座孔距，調(diào)整抽油機(jī)電機(jī)位置。（×）90、更換游梁式抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)調(diào)整滑軌、調(diào)整前頂絲使電機(jī)皮帶輪和減速箱皮帶輪端面達(dá)到“四點(diǎn)一線”。

（×）91、更換電機(jī)時(shí)只要牢固連接電機(jī)接線盒的電源線以及接地線，裝好接線盒即可。（√）92、更換電動(dòng)機(jī)應(yīng)穿戴勞保用品，準(zhǔn)備5t以下吊車一部，扳手、撬杠、大錘、電工工具和絕緣手套等。

（√）93、計(jì)算光桿功率公式中Fmax指實(shí)測(cè)最大負(fù)載。（√）94、計(jì)算光桿功率公式中S指光桿沖程。

（×）95、更換毛辮子的操作步驟啟動(dòng)抽油機(jī)時(shí)，應(yīng)將驢頭停在接近上死點(diǎn)位置。

（√）96、更換毛辮子操作前應(yīng)穿戴勞保用品，準(zhǔn)備安全帶、管鉗、銼刀、榔頭、扳手、手鉗、撬杠、棕繩，絕緣手套、與光桿直徑匹配的備用方卡子總承等。

（×）97、更換毛辮子的操作步驟應(yīng)首先停抽，但無(wú)須檢查剎車靈活可靠

（√）98、更換游梁式毛辨子時(shí)，將懸繩器兩側(cè)的開(kāi)口銷拔出，取出鋼絲繩，使懸繩器座在井口方卡子上。（√）99、游梁式抽油機(jī)更換毛辮子時(shí)應(yīng)將鋼絲繩兩端裝入懸繩器兩側(cè)的開(kāi)口，插入開(kāi)口銷固定。（√）100、更換游梁式抽油機(jī)毛辨子時(shí)，一人攀上驢頭，系好安全帶，將懸掛盤保險(xiǎn)銷拔出，卸松懸掛盤制動(dòng)蓋板的螺帽，撬松懸掛盤后，將保護(hù)板轉(zhuǎn)至下垂位置，與地面操作人員配合將舊毛辮子取下，換上新毛辮子把保護(hù)板復(fù)位，上緊螺帽，裝好開(kāi)口銷，解下安全帶，將所用工具清理干凈后，返回地面。

（×）101、更換游梁式抽油機(jī)毛辨子時(shí)，將鋼絲繩兩端裝入懸繩器兩側(cè)的開(kāi)口后，無(wú)須固定（×）102、如果抽油機(jī)毛辮子子打扭，可以不處理。

（√）103、抽油桿對(duì)扣應(yīng)準(zhǔn)備環(huán)形抽油桿對(duì)扣器，并檢查牙板的齒部及滑槽應(yīng)完好，無(wú)異物，嚴(yán)禁用管鉗對(duì)扣。

（×）104、抽油桿對(duì)扣應(yīng)準(zhǔn)備環(huán)形抽油桿對(duì)扣器，并檢查牙板的齒部及滑槽應(yīng)完好，無(wú)異物，可用管鉗對(duì)扣。

（√）105、抽油桿對(duì)扣準(zhǔn)備應(yīng)穿戴勞保用品，準(zhǔn)備扳手、管鉗、鋼銼、鉗形電流表，與光桿直徑匹配的備用方卡子總承等工具。

（√）106、抽油桿對(duì)扣應(yīng)清除井口周圍的油污，平整場(chǎng)地，雨雪天應(yīng)有防滑措施。

（√）107、抽油桿對(duì)扣應(yīng)在盤根盒上用備用方卡子卡緊光桿，松剎車、盤車、卸去驢頭負(fù)荷，剎緊剎車。

（×）108、抽油桿對(duì)扣應(yīng)將環(huán)形對(duì)扣器的主半圓手架（帶對(duì)扣總承）先提到距盤根盒約30m的光桿上，擰緊對(duì)扣器上的蝶形螺帽。

（√）109、抽油桿對(duì)扣將副半圓手架配到主半圓手架上，并把搭扣翻轉(zhuǎn)壓緊。

（×）

110、抽油桿對(duì)扣操作中啟動(dòng)抽油機(jī)，將驢頭停在接近下死點(diǎn)，懸繩器離盤根盒距離為100cm的位置，剎車，戴絕緣手套側(cè)身切斷電源。

（√）111、抽油桿對(duì)扣成功后，倒翻搭扣將主、副手架分開(kāi)，松開(kāi)蝶形螺帽，撤下主半圓手架。（√）112、更換光桿應(yīng)檢查剎車，確保剎車靈活好用，安排專人在操作過(guò)程中負(fù)責(zé)剎車。（×）113、安裝新光桿將準(zhǔn)備好的光桿套上盤根盒后穿入懸繩器，松開(kāi)光桿吊環(huán)。

（√）114、更換抽油機(jī)光桿時(shí)，提出原光桿應(yīng)停抽油機(jī)，將驢頭停在便于操作的最大位置，剎緊剎車，戴絕緣手套側(cè)身切斷電源。

（√）115、更換抽油機(jī)光桿時(shí)，提出原光桿應(yīng)關(guān)回壓閘門，打開(kāi)放空閘門放空，直至回壓為零，松開(kāi)盤根壓蓋,取出盤根，卸下盤根盒。（×）116、更換光桿一般井選用Φ32mm光桿。

（×）117、光桿更換完畢后，開(kāi)抽應(yīng)先開(kāi)回壓閘門后關(guān)取樣閘門。

（√）118、安裝新光桿松剎車盤車，待懸繩器接近下死點(diǎn)剎住車，在盤根盒上用備用方卡子卡緊光桿。

第三篇：常規(guī)游梁式抽油機(jī)英語(yǔ)詞匯

常規(guī)游梁式抽油機(jī)

Conventional beam pumping unit 參數(shù)

Parameters 額定懸點(diǎn)載荷

Rated polished rod load 沖程 Stroke 沖次

Times of strokes 曲柄旋轉(zhuǎn)方向

Rotating direction of crank平衡方式 Balance mode 曲柄平衡 Crank balance 減速器

Speed reducer 總傳動(dòng)比

Total drive ratio 額定扭矩 Rated torque 電動(dòng)機(jī) Motor 結(jié)構(gòu)不平衡重

Structural unbalanced weight 整機(jī)重量 Total weight 外形尺寸

External dimension 性能參數(shù)

Performance parameter 光桿載荷（磅）

Polished rod capacity（lbs）抽油機(jī)尺寸 Unit size 最大沖程 Stoke length 游梁

Walking beam 吊繩、懸繩器 Wireline hanger 外直徑

Outer diameter 厘米

Centimeter 毫米

Millimeter 分米

Decimeter 油管 Tubing 不加厚 NUE 加厚 EUE 壁厚

Wall thickness 端部加工形式

Processing type of end portion 鋼級(jí)

Steel level 內(nèi)襯 Lining 超高分子量聚乙烯

Ultra-high molecular weight polyethylene 水垢

Water scale 箍 Hoop 挖掘，疏浚 Dredge 抗磨，耐磨 Anti-wear 高密度

Ultra-high density 磨損 Wear 偏磨

Eccentrically wearing 摩擦系數(shù)

Coefficient of friction 粗糙度

Roughness Ra 螺紋

Screw thread 密封 Sealing 螺紋密封 Thread sealing 高密度聚乙烯

HDPE high density polyethylene 內(nèi)孔

Inner bore 鉆孔，鏜孔，孔 Bore 外箍的外徑

Outer diameter of outer hoop 環(huán)氧粉末涂層防腐油管

Powdered epoxy coating anti-corrosive tubing 注水井

Water injection well 侵蝕腐蝕 Corrode 燙 Scald 抑制 Inhibit 耐熱性

Heat resistance 無(wú)毒的 Non-toxic 絕緣的 Insulating 技術(shù)指標(biāo) Quality index 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

Executive standard 抗震強(qiáng)度，沖擊強(qiáng)度 Shock strength 耐腐蝕性

Corrosion resistance 附著力 Adhesion 銷孔 Pin hole 潛油電泵

ESP electric submersible pump 排水量

Displacement 電泵管柱

Electric pump pipe string 井筒 Shaft 偏差 Deviation 自動(dòng)化裝配流水線

Automated assembly line 鋸齒螺紋

Buttress thread 井口裝置

Wellhead equipment 采油樹(shù)

Christmas tree 海上井口

Marine wellhead

第四篇：游梁式抽油機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算（推薦）

游梁式抽油機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算

盧國(guó)忠 編 05-04 游梁式抽油機(jī)的主要特點(diǎn)是：游梁在上、下沖程的擺角相等，即上下沖程時(shí)間相等。且減速器被動(dòng)軸中心處游梁后軸承的正下方。

一、幾何計(jì)算

1.計(jì)算(核算)曲柄半徑R和連桿有效長(zhǎng)度P 己知：沖程S、游梁后臂長(zhǎng)C、游梁前臂長(zhǎng)A、極距K(參見(jiàn)圖1)由余弦定理推導(dǎo)可得： 公式： R?12?C2?K2?2CKcos?t?C2?K2?2CKcos?b

------(1)

?P?C2?K2?2CKcos?t?R

-------(2)式中：?t?900????

1?b?900????2

??tng

K??1I3600?Smas

?1??2? H4?AI2?H2

2.計(jì)算光桿位置系數(shù)PR：

PR是在給定的曲柄轉(zhuǎn)角θ時(shí)，光桿從下死點(diǎn)計(jì)算起的沖程占全沖程的百分比。(圖2)（圖3）

公式：PR?

s?????t?10％

-----------(3)Smas?t??b曲柄

s??PR?Smax

???1?2PR???1

式中：

?t,?b 分別代表下死點(diǎn)和上死點(diǎn)的?

角的值

?Rsin??????

?J???????

??sin?1??1?C2?J2?P2?

J?P?C?2PCcos?

??cos? ???2CJ??22

?C2?P2?2KRcos(???)?K2?R2?? ??cos? ??2CP???1 ??????????? 上沖程

???????360??????? 下沖程 二運(yùn)動(dòng)計(jì)算

己知：曲柄角速度ω、曲柄轉(zhuǎn)角θ，分析驢頭懸點(diǎn)的位移s、速度v、加速度a的變化規(guī)律。

1.假定驢頭懸點(diǎn)隨u點(diǎn)作簡(jiǎn)諧振動(dòng)：

AR??1?cos??C2ARAR

以Smax?代入得： v????sin?CCARa???2?con?Cs?amax?

1Sm?a1?xco??s21v?Sm?in

asx?212a?Sm?o?sacx2s?1Smax?2 21R?2.接嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo) amax??2Smax??1??

2?P?三動(dòng)力計(jì)算

1．從示功圖上求懸點(diǎn)載荷W 示功圖是抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷W與光桿位置PR的關(guān)系曲線圖。是用示功儀在抽油機(jī)井口實(shí)測(cè)出來(lái)的。設(shè)計(jì)中無(wú)法實(shí)測(cè)，只好用理論公式計(jì)算并繪制------稱為人工示功圖，為以后的受力分析、強(qiáng)度計(jì)算提供主要依據(jù)。

2． 光桿載荷W加在曲柄軸上的扭矩的計(jì)算（見(jiàn)圖2，圖3）a.美國(guó)石油學(xué)會(huì)(API)定義TF為扭矩因素，表示單位光桿載荷W在減速器上產(chǎn)生的扭矩T。計(jì)算公式推導(dǎo)如下：API規(guī)定生產(chǎn)廠要向抽油機(jī)用戶提供一張θ角每變化15度的TF值變化表。

TF?WA?FlCsin??Fl?AWCsin?

T?FqR?TARsin??? WCsin?FqR?FlRsin??Fl?

ARsin???W

Csin?Fqsin?考慮抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)不平衡重B的影響：

T?ARsin????W?B? Csin?光桿載荷在減速器上產(chǎn)生的扭矩：

TWn?TF??W?B?

b.應(yīng)用PR表、示功圖和TF表求出懸點(diǎn)載荷在減速器上產(chǎn)生的扭矩曲線，如 ??300： T30?TF30??W30?B?

3〃曲柄、平衡重加在曲柄軸上的扭矩計(jì)算

設(shè)曲柄自重為q，其重心到轉(zhuǎn)軸中心距為r平衡重總重為Q，其重心到轉(zhuǎn)軸中心距為R 產(chǎn)生的最大平衡力矩為： Mmax?q?r?QR 4計(jì)算減速器凈扭矩

當(dāng)曲柄處于θ角位置時(shí)，其平衡力矩為 M =(QR+qr)×sinθ

懸點(diǎn)載荷在減速器上產(chǎn)生的扭矩TWn?TF??W?B?

其凈扭矩為

Tn?TF??W?B??Mmax?sin?

由此式可以繪制曲柄扭矩圖。

5〃電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 a.理論計(jì)算

由于曲柄受規(guī)律變化的扭矩作用，其計(jì)算功率用的扭矩值只能

222Tn21?Tn2?Tn3???TnmTn??m應(yīng)用均方根扭矩來(lái)計(jì)算。

式中 Tn1,Tn2,?Tnm?0

曲柄軸的計(jì)算功率為：

N?1.424?10?4?Tn??n

電機(jī)功率為： Nd?N ?d?? 式中 N---曲柄軸的計(jì)算功率 HP Tn--曲柄軸扭矩，N m n---曲柄轉(zhuǎn)速，沖次，?d,?--抽油機(jī)總效率，取0.6—0.8 b.估算公式 N?Q?L KW 3900 式中 Q—深井泵理論日產(chǎn)量，m3/d Q?1440?A?S?n m3/d L--深井泵下泵深度，m A--深井泵柱塞面積，m2

—抽油機(jī)沖次，1/min S—抽油機(jī)沖程長(zhǎng)度，m 5．平衡計(jì)算

在抽油機(jī)的設(shè)計(jì)和使用中，被普遍采用的平衡準(zhǔn)則有三種：1。上、下沖程中，電動(dòng)機(jī)所付出的平均功率相等。2．上、下沖程中，減速箱曲柄軸的輸出扭矩峰值相等。3．在抽油機(jī)的整個(gè)沖程中，曲柄軸舜時(shí)的扭矩與平均扭矩偏差的平方和最小。

第1條準(zhǔn)則的平衡計(jì)算簡(jiǎn)單、實(shí)用。表示為：下沖程時(shí)平衡重所儲(chǔ)存的能量Ao等于電動(dòng)機(jī)下沖程所做的功Adx加上下沖程抽油桿下落所做的功Axx，即

A0?Ads?Axx

上沖程時(shí)，平衡重所放出的能量Ao加上電動(dòng)機(jī)上沖程所做的功Ads等于上沖程驢頭懸點(diǎn)提升抽油桿和液柱所做的功Axs,即

Ao?Ads?Axs

由于上、下沖程中，電動(dòng)機(jī)所作的功相等，即Ads?Adx，由此可求得平衡重所儲(chǔ)存的能量：

A0?Axs?Axx 2a.如已測(cè)得抽油機(jī)驢頭懸點(diǎn)的實(shí)際示功圖如圖-4，則：

面積OABCFO?面積OADCFO?qp?qs2

1?(面積OADCFO?面積ABCD)?qp?qs2A0?式中 qp----示功圖縱坐標(biāo)比例，N/mm qs----示功圖橫坐標(biāo)比例，m/mm b.如果沒(méi)有實(shí)際示功圖，亦可用靜力示功圖作近似計(jì)算，如圖5 A0?Wg?Smax?Wy?Smax2?(Wg?Wy2)?Smax

式中 Wg----抽油桿在油液中的重量，N Wy----油井中動(dòng)液面以上，斷面積等于柱塞面積的油柱重量，N Smax----抽油機(jī)的最大沖程，m 計(jì)算平衡重儲(chǔ)能

以圖-3的復(fù)合平衡為例，圖中：

Qy----游梁平衡重；

Kc???Qy離游梁支點(diǎn)O的距離； Qb----曲柄平衡重；

R???Qb的平衡半徑；

qy----游梁總成的重量； ly----游梁重心距； qb----曲柄自重； lb----曲柄重心距；

下沖程時(shí)，KcKAK?Smax?c?(2r?)?2r?c AACCK 儲(chǔ)存能量為 2r?Qy?c

C游梁平衡重抬高的距離為

曲柄平衡重抬高的距離為 2R , 儲(chǔ)存能量為 2R?Qb 游梁總成的重量抬高的距離為2r?lyC，儲(chǔ)存能量為2r?qy?lyC

曲柄自重抬高的距離為2?lb，儲(chǔ)存能量為2?l?qbb 總儲(chǔ)存能量為 Ao?2r?Qy?為方便計(jì)算，設(shè)

Q?y?R??Kcl?2R?Qb?2r?qy?b??2lb?qb CCqy?lyKc----游梁總成的重量所相當(dāng)?shù)挠瘟浩胶庵卮笮。?/p>

qb?lb----曲柄自重所相當(dāng)?shù)那胶庵氐钠胶獍霃健b代入上式，求得游梁平衡重的大小： Qy?AoR?R???Qb?Q?y KcKc2r?r?CC曲柄平衡重的平衡半徑： R?AoQy?Q?Ky??r?c?R?，2QbQbC對(duì)于單獨(dú)的游梁平衡，Qb?0，同時(shí)曲柄自重的影響，則： Qy?Ao?Q?y2r?K cC對(duì)于單獨(dú)的曲柄平衡，Qy?0，同時(shí)游梁自重的影響，則： R?Ao2Q?R? b

四．主要構(gòu)件的受力計(jì)算（見(jiàn)圖-3）1．游梁受力分析

?Mo?0??F??L?sin??C??W?B??A

連桿軸向力 ?F??A??W?B?L?C?sin?

游梁切向力 ?F??L?sin? 游梁縱向力 ?F??L?cos? ?Xo?0?xo???F??Lx??F???Lcos????? ?Yo?0?yo???F??Ly??F???Lsin???????W?B?

2．支架受力分析

?MH?0?yQ?E?y?O?D?xO??H y?F??LQ?E?C?sin???????W?B??C?H?cos??????

?MQ???B?D??xo??H ?0?yH?E?yo???F yH?L??E?D??sin???????W?B???E?D??H?cos??????

E?X?0?xH????cos????? ??F?xQ?xoL3． 曲柄—減速器被動(dòng)軸總成受力分析

?M?X?Yo?~????sin???Q?R?q?r?sin??F?0?FLQCrC

????r?F????sin???Q?R?qr??sin? FCCLo?????cos????? ?0?xo??FLo?????sin??????F??? ?0?yo??Q?q?FLC4． 曲柄肖軸受力分析

???的剪切力作用。曲柄肖軸受一對(duì)大小等于FL5． 減速器受力分析 6． 支座受力分析

五．各另部件強(qiáng)度計(jì)算（略）

第五篇：游梁式抽油機(jī)的節(jié)能探討

游梁式抽油機(jī)的節(jié)能探討

來(lái)源:www.004km.cn

摘要：游梁式抽油機(jī)是原油開(kāi)采最主要的設(shè)備之一。由于其驅(qū)動(dòng)電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中負(fù)載率和工作效率不高，致使油區(qū)配電系統(tǒng)的功率因數(shù)偏低，增加了電能的損耗。目前普遍采用的節(jié)能方式是對(duì)單臺(tái)抽油機(jī)進(jìn)行電容器的固定無(wú)功補(bǔ)償。針對(duì)傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償方式的缺陷，本次設(shè)計(jì)提出提出了動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償和進(jìn)行Y—△轉(zhuǎn)換相結(jié)合的節(jié)能方案，設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)跟蹤的無(wú)功補(bǔ)償裝置，利用實(shí)時(shí)檢測(cè)得到的系統(tǒng)負(fù)載率以及無(wú)功需求量來(lái)控制電容器的分組投切，實(shí)現(xiàn)了無(wú)功功率的“按需”補(bǔ)償，取得了較為理想的補(bǔ)償效果。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī)；節(jié)能；控制器引言

目前，抽油機(jī)是應(yīng)用最普遍的石油開(kāi)采機(jī)械之一，它將石油從地底提升到地面上來(lái)，從而完成采油任務(wù)。在抽油機(jī)的各種類型中，游梁式抽油機(jī)又占主要的地位，它是油田使用最廣泛的一種舉升設(shè)備，約占油井人工舉升設(shè)備的95％[1]。雖然游梁式抽油機(jī)與無(wú)游梁式抽油機(jī)相比有很多弊端，但是由于數(shù)量多、采油成本較低等原因，游梁式抽油機(jī)在一段時(shí)期內(nèi)還會(huì)占據(jù)抽油機(jī)市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。所以，本次就以游梁式抽油機(jī)的節(jié)能作為研究的方向。

抽油機(jī)作為油田的主要生產(chǎn)設(shè)備，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)用電量占油田總用電量的比例很大，是油田的耗電大戶，其用電量約占油田總用電量的40％，且總體效率很低（據(jù)有關(guān)調(diào)查一般效率在30％左右），導(dǎo)致了電能的大量浪費(fèi)，提高了采油的成本。

綜上所述，我們找到了抽油機(jī)節(jié)能設(shè)計(jì)的突破口，可以通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償和Y-△轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)電機(jī)電壓相結(jié)合的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的節(jié)能。這樣提高了電機(jī)效率和功率因素，減小電機(jī)損耗，降低了電費(fèi)成本，減少了能源的浪費(fèi)[2]。工作原理和設(shè)計(jì)思路

2.1 游粱式抽油機(jī)工作原理

游梁式抽油機(jī)的類型很多，但其基本結(jié)構(gòu)和工作原理是基本相同的。這類抽油機(jī)主要由游粱一連桿一曲柄機(jī)構(gòu)、減速裝置、動(dòng)力設(shè)備和輔助裝置等四大部分組成.游梁式抽油機(jī)的工作原理：電動(dòng)機(jī)將其高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給減速箱的輸入軸，并經(jīng)中間軸帶動(dòng)輸出軸，輸出軸帶動(dòng)曲柄作低速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，曲柄通過(guò)連桿經(jīng)橫梁拉著游梁后端上下擺動(dòng)(或者是連桿直接拉著游梁后端)。游梁前端裝有驢頭，活塞、液柱及抽油桿等載荷均通過(guò)懸繩器懸掛在驢頭上，由于驢頭隨同游梁一起上下的擺動(dòng)，結(jié)果驢頭帶動(dòng)活塞作上下的垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)，就將油抽出井筒[3]。

2.2 總體設(shè)計(jì)思路

游梁式抽油機(jī)占據(jù)了抽油機(jī)市場(chǎng)的主導(dǎo)地位，故本文的研究主要是針對(duì)游梁式抽油機(jī)。

同時(shí)游梁式抽油機(jī)的拖動(dòng)裝置絕大部分是交流三相異步電動(dòng)機(jī)，其中鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、慣量小、運(yùn)行可靠、維修少、制造成本低及可應(yīng)用于惡劣工作環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，使其作為油梁式抽油機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，得到了廣泛的應(yīng)用。由于抽油機(jī)在工作時(shí)負(fù)荷匹配不合理，大多數(shù)電機(jī)處于輕載狀態(tài)，造成大量的電能浪費(fèi)，系統(tǒng)效率低下。因此，本文采用了一種以無(wú)功補(bǔ)償為主，并和Y 一△轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)電機(jī)電壓相結(jié)合的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的節(jié)能。通過(guò)對(duì)抽油機(jī)工作時(shí)的負(fù)載率的分析，確定電機(jī)是否處于重載狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)和高負(fù)載時(shí)功率因素的提高；同時(shí)通過(guò)補(bǔ)償電容器組的投切來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償，從而達(dá)到抽油機(jī)的節(jié)能。游粱式抽油機(jī)的節(jié)能設(shè)計(jì)

針對(duì)目前的節(jié)能方案，考慮到當(dāng)前油田的管理水平和工人的技術(shù)素質(zhì)以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和員條件，缺少一種成本低，可靠性高，節(jié)能幅度大，又能提高原油產(chǎn)量的節(jié)能方法。因此，針對(duì)上述這些情況，本次提出了一種以無(wú)功補(bǔ)償為主，并和Y—△轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)電機(jī)電壓相結(jié)合的節(jié)能裝置，使得抽油機(jī)節(jié)能控制箱的裝配和使用盡量的簡(jiǎn)單，并具有較高的可靠性。

3.1 Y—△轉(zhuǎn)換調(diào)壓控制和無(wú)功補(bǔ)償節(jié)能的原理

3.1.1 Y—△轉(zhuǎn)換調(diào)壓的節(jié)能原理

由于三相異步電動(dòng)機(jī)的總損耗為：ΣP=P1-P2=Pfe+Pcu1+Pcu2+Pmac+Pad，其中，P為輸入電功率，P2為電機(jī)軸輸出功率。Pcu1為定子銅損耗，2 2Pcu1 = 3I1 R1 式中I1為定子每相電流，R1為定子每相電阻值；Pcu2為轉(zhuǎn)子銅損耗，2 2Pcu2 = 3I′2 R′2 式中I′

2、R′2為轉(zhuǎn)子每相的折算值；Pfe為電機(jī)的鐵芯損耗： 2fe mP =P1 50（f）β B50，式中P1 50 為鐵耗系數(shù)，其值范圍為1.05~2.50； β 為頻率指數(shù)，隨硅鋼片的含硅量而異，其值范圍1.20~1.60；f 為磁通交變頻率；Bm為鐵芯中磁通密度；Pmac為機(jī)械損耗。通常認(rèn)為其是大小不變的常量。由于Bm∞φ m∞E1 ≈ U1，可知鐵損耗Pfe正比于電機(jī)端電壓的平方[4]。

Pad為附加損耗，主要由于定、轉(zhuǎn)子有齒槽存在，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)磁通發(fā)生脈振而在定轉(zhuǎn)子鐵芯中產(chǎn)生附加損耗，其大小也與磁通密度大小成正比。

從上述可以看出，若要提高電機(jī)的運(yùn)行效率η，則必須降低ΣP。而降低電機(jī)端電壓可以使鐵損耗大為降低，降低電機(jī)線電流，則可減少銅耗，從而使效率η 增加。

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)入Y 接狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，定子相電流降低，定子銅耗Pcu1和轉(zhuǎn)子銅耗Pcu2也相應(yīng)降低。同時(shí)，Bm∞φ m∞E1 ≈ U1，隨著U1下降，Bm減少，使得鐵耗Pfe和附加損耗Pad也相應(yīng)降低，所以總損耗ΣP下降。而電機(jī)從電網(wǎng)輸入的電功率P1=ΣP + P2，轉(zhuǎn)軸上所帶負(fù)載沒(méi)變，即輸出功率P2沒(méi)變，但ΣP減少，使得從電網(wǎng)吸取的有功功率P1減少，電機(jī)效率η = P2 P1得以提高，星形及三角形接法運(yùn)行時(shí)的效率特性如圖3.1 所示。出圖3.1 可得，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率β 小于40％時(shí)，η Y>η在不考慮電機(jī)鐵芯磁路飽和時(shí)，磁通與輸入電壓成正比，當(dāng)換接運(yùn)行后U1下降為原來(lái)的1 3，磁通也降為原來(lái)的1 3。電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，與額定電壓對(duì)應(yīng)的磁路通常處于飽和狀態(tài)，所以線電壓降低，磁通減少，鐵芯飽和程度降低。磁通以及飽和程度降低，使產(chǎn)生磁通的激中國(guó)科技論文在線磁無(wú)功電流減少，因而換接后的激磁電流比三角形連接時(shí)的1/3 還要低一些。激磁電流的降低，使電機(jī)向電網(wǎng)吸取的空載無(wú)功功率Q0減少，由功率三角形可知，無(wú)功功率Q減少，P值一定時(shí)，功率因數(shù)角? 減小，功率因數(shù)cos? 增大。同時(shí)，電動(dòng)機(jī)在Y 形連接和△形連接時(shí)的功率因數(shù)與負(fù)載率β 的關(guān)系曲線如圖3.2 所示?？梢?jiàn)，當(dāng)β <70%的時(shí)候，Y 形連接的功率因數(shù)明顯高于△形連接時(shí)的功率因數(shù)。

3.1.2 無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓?jié)能原理

游梁式抽油機(jī)的異步電機(jī)可看作電阻R 與電感L 串聯(lián)的電路并聯(lián)電容后電壓U與I的相位差變小了，即供電回路的功率因數(shù)提高了。此時(shí)供電電流I的相位滯后于電壓U,這種情況稱為欠補(bǔ)償。電容 C 的容量過(guò)大，使得電流I的相位超前于電壓U，這種情況稱作過(guò)補(bǔ)償，此時(shí)會(huì)引起變壓器二次電壓升高，而且容性無(wú)功功率在線路上傳輸也會(huì)增加電能損耗。同時(shí)電壓升高還會(huì)增大電容器本身的功率損耗，使溫度上升，影響電容器的壽命。對(duì)電機(jī)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，可以大大減少起動(dòng)電流和運(yùn)行電流，減少損耗，并且相關(guān)電氣設(shè)備溫度降低、噪音減少，可以延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的使用壽命[5]。

3.2 本次設(shè)計(jì)節(jié)能裝置的實(shí)施

3.2.1 Y—△轉(zhuǎn)換調(diào)壓控制的方案電動(dòng)機(jī) Y 一△接法轉(zhuǎn)換，就是根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載變化的情況，用改變繞組接線的方式來(lái)調(diào)整繞組電壓。判斷電動(dòng)機(jī)負(fù)載變化的參數(shù)為負(fù)載率。負(fù)載率是指電機(jī)的實(shí)際輸出功率與其額定功率之比，也稱負(fù)載系數(shù)，通常以百分比表示.3.1 給出了不同電機(jī)的臨界負(fù)載率：Y 形接線和△形接線電機(jī)損耗相同的負(fù)載率就是臨界負(fù)載率。通過(guò)繪制各臺(tái)電機(jī)不同接法時(shí)的損耗與負(fù)載率的關(guān)系曲線，找出其交點(diǎn)，即為臨界負(fù)載率的切換點(diǎn)。同時(shí)可用經(jīng)驗(yàn)公式求出電機(jī)在工作下的負(fù)載率。計(jì)算電機(jī)負(fù)載率有兩種方法，一種是功率法，一種是電流法。

在功率法測(cè)負(fù)載率中，首先測(cè)量電機(jī)的輸入功率P1，再由公式計(jì)算出電機(jī)的輸出功率P2，之后就可以求出負(fù)載率。公式如下：

P2 = P1? P0 ? PR（10）

2PR = PRN(P2 P2N)（11）

其中，P2為輸出功率，P1為電機(jī)的輸入功率，P0為不變損耗，額定電壓時(shí)為P0N，PR可變損耗，額定運(yùn)行狀態(tài)下為PRN。由于在用功率法測(cè)量負(fù)載率的方法中計(jì)算比較麻煩，因此功率法較為少用。在電流法測(cè)負(fù)載率中，先測(cè)量電機(jī)的輸入電流I，之后計(jì)算出電機(jī)的負(fù)載率。通過(guò)上面的論述，在知道了電機(jī)臨界負(fù)載率以及通過(guò)檢測(cè)電流求出實(shí)際運(yùn)行時(shí)電機(jī)的負(fù)載率后，就可以通過(guò)比較來(lái)決定Y 一△的轉(zhuǎn)換時(shí)刻。當(dāng)電機(jī)的實(shí)際負(fù)載率大子臨界負(fù)載率，即β >β k 的時(shí)候，電機(jī)接成△形接法；當(dāng)實(shí)際負(fù)載率小于臨界負(fù)載率，即β < β k 的時(shí)候，電機(jī)接成Y 形接法。這種方法適合于定子繞組△形連接，有6 個(gè)接線柱，且適合于長(zhǎng)期輕載運(yùn)行或重載一輕載交替運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)。它既可節(jié)約電能，又可改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。但是由于電機(jī)轉(zhuǎn)換頻繁進(jìn)行容易使觸點(diǎn)損壞，因此為了減少轉(zhuǎn)換頻率一般在轉(zhuǎn)換點(diǎn)的負(fù)載率之間設(shè)置一定的回差ε，通常采用負(fù)載率β < β k 一ε 時(shí)進(jìn)行△-Y轉(zhuǎn)換，而當(dāng)β > β k +ε，進(jìn)行Y—△轉(zhuǎn)換，這可以通過(guò)軟件的設(shè)置進(jìn)行變換。

3.2.2 無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆桨复_定

無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ嵌喾N多樣的，本次設(shè)計(jì)是從提高功率因數(shù)的方面來(lái)確定是否需要進(jìn)行補(bǔ)償。在抽油機(jī)日常工作中，節(jié)能控制器采用功率因數(shù)控制的方式工作，根據(jù)功率因數(shù)要求確定補(bǔ)償容量。首先節(jié)能控制器可以判斷功率因數(shù)的符號(hào)，以確定當(dāng)前系統(tǒng)中的負(fù)載特性為感性還是容性，并根據(jù)是否過(guò)補(bǔ)償以及和期望補(bǔ)償后系統(tǒng)功率因數(shù)值進(jìn)行計(jì)算比較，從而可以確定是否投切電容。

在前面論述過(guò)，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載為容性時(shí)，說(shuō)明可能當(dāng)前系統(tǒng)處于過(guò)補(bǔ)償狀態(tài)。如果當(dāng)前電機(jī)的功率因數(shù)絕對(duì)值比期望的功率因數(shù)絕對(duì)值大，說(shuō)明過(guò)補(bǔ)償容量在系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)，可以不采取任何動(dòng)作；如果當(dāng)前電機(jī)的功率因數(shù)絕對(duì)值比期望的功率因數(shù)絕對(duì)值小，說(shuō)明過(guò)補(bǔ)償容量超出系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)，則應(yīng)該切除部分電容即當(dāng)前補(bǔ)償?shù)碾娙菖c系統(tǒng)達(dá)到理想的功率因數(shù)為1 的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)相比多補(bǔ)償?shù)娜萘縖6]。

當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載為感性時(shí)，說(shuō)明當(dāng)前可能需要進(jìn)行電容補(bǔ)償。如果當(dāng)前功率因數(shù)值大于期望功率因數(shù)值，則不需要進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償；若當(dāng)前功率因數(shù)小于期望功率因數(shù)時(shí)，說(shuō)明需要進(jìn)行無(wú)功容量補(bǔ)償。如果抽油機(jī)電機(jī)的有功功率實(shí)測(cè)值為P1，補(bǔ)償前的功率因數(shù)為cos? 1，補(bǔ)償后的功率因數(shù)為cos? 2，則補(bǔ)償容量可用下述公式計(jì)算：Qc = P1(tan?1 ? tan? 2)（14）由此可以將Qc與當(dāng)前補(bǔ)償電容容量計(jì)算比較，從而確定該補(bǔ)償或切除的電容量。

在抽油機(jī)正常工作狀態(tài)下，會(huì)遇到大量的干擾，容易造成控節(jié)能制器頻繁發(fā)出補(bǔ)償與切除電容的指令。因此，為了避免電容的頻繁投切而產(chǎn)生投切震蕩，可以使控制器在軟件上采取連續(xù)多次計(jì)算結(jié)果取平均值的方法來(lái)避免電容的頻繁投切。具體方法如下：

首先確定一個(gè)負(fù)載率的上限基礎(chǔ)值，使得節(jié)能控制器發(fā)現(xiàn)負(fù)載率大于此值后執(zhí)行補(bǔ)償程序，若實(shí)際負(fù)載率小于此值后，則不執(zhí)行補(bǔ)償程序，因此可以認(rèn)為這個(gè)負(fù)載率的基礎(chǔ)值為執(zhí)行補(bǔ)償程序的起點(diǎn)；其次，在確定實(shí)際負(fù)載率大于設(shè)定值后啟動(dòng)補(bǔ)償程序，連續(xù)進(jìn)行5 至10 次的測(cè)量計(jì)算，求得的平均值作為電容投切的指令；最后，不僅要關(guān)注實(shí)際負(fù)載率大于上限設(shè)定值，而且還要關(guān)注實(shí)際負(fù)載率小于下限設(shè)定值時(shí)的情況。若實(shí)際負(fù)載率小于下限設(shè)定值時(shí)，節(jié)能控制器要檢測(cè)系統(tǒng)是否處于過(guò)補(bǔ)償狀態(tài)，在這種情況下可以適當(dāng)切除電容或者完全切除補(bǔ)償電容，避免系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的影響；另外，cos? 2的確定要適當(dāng)，通常將功率因數(shù)從0.9 提高到1 所需的補(bǔ)償容量與將功率因數(shù)從0.72 提高到0.9 所需的補(bǔ)償容量相當(dāng)。因此，在高功率因數(shù)下進(jìn)行補(bǔ)償其效益將顯著下降。這是因?yàn)樵诟吖β室驍?shù)下，cos? 曲線的上升率變小，故而提高功率因數(shù)所需的補(bǔ)償容量將要相應(yīng)的增加。

通過(guò)上述兩節(jié)的論述，介紹了游梁式抽油機(jī)節(jié)能裝置的節(jié)能原理，并提出了Y—△轉(zhuǎn)換控制和無(wú)功補(bǔ)償相結(jié)合的節(jié)能方案，為接下來(lái)的硬件及軟件設(shè)計(jì)做好了鋪墊。結(jié)論與展望

本文圍繞游梁式抽油機(jī)節(jié)能和無(wú)功補(bǔ)償進(jìn)行研究，對(duì)抽油機(jī)的負(fù)載特性進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析，對(duì)比其它的節(jié)能及補(bǔ)償方式，提出了以無(wú)功補(bǔ)償為主并結(jié)合Y-△轉(zhuǎn)換節(jié)能的控制策略，最后根據(jù)這個(gè)思路就可以設(shè)計(jì)出游梁式抽油機(jī)節(jié)能裝置的硬件和軟件。

然而，本文雖然對(duì)抽油機(jī)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了論述和研究，提出了較為合理的控制策略，但仍有一些工作需要完善：

首先，補(bǔ)償方案的控制策略和技術(shù)參數(shù)還需要進(jìn)一步的優(yōu)化；其次，補(bǔ)償裝置的可靠性、穩(wěn)定性和抗干擾能力還需進(jìn)一步的提高；最后，補(bǔ)償裝置的許多功能還需進(jìn)一步的完善，在現(xiàn)有的硬件基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更多的功能。

抽油機(jī)補(bǔ)償技術(shù)是一項(xiàng)較為實(shí)用、涉及面廣、針對(duì)性強(qiáng)的技術(shù)，需要在今后的學(xué)習(xí)中進(jìn)行更多、更深入的研究和探討。