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关于曲柄平衡游梁式抽油机平衡问题

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关于 曲柄 平衡 游梁式 抽油机 问题
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© 1994 , 衣不中 原 石 油 勘 探 局 采 油 一 厂摘 要 针 对 曲 柄 平 衡 游 梁 式 抽 油 机 存 在 平 衡 率 调 整 困 难 的 实 际 情 况 , 通 过 理 论 分 析 , 推 导 出了 平 衡 块 移 动 量 的 计 算 公 式 。 与 现 有 其 他 计 算 公 式 相 比 , 该 公 式 结 构 简 单 , 计 算 容 易 , 便 于 掌握 , 为 提 高 平 衡 率 调 整 的 准 确 性 提 供 了 理 论 依 据 。 同 时 也 指 出 该 公 式 要 准 确 地 应 用 于 实 际 工作 , 尚 存 在 在 测 电 流 峰 值 的 同 时 不 能 测 出 曲 柄 相 应 转 角 必 的 难 题 。主 题 词 游 梁 式 抽 油 机 曲 柄 平 衡 受 力 分 析问 题 的 提 出大 家 知 道 , 我 国 各 油 田 采 油 使 用 的 绝 大 多 数 抽油 机 是 曲 柄 平 衡 游 梁 式 抽 油 机 以 下 简 称 为 抽 油机 。 生 产 实 践 告 诉 人 们 , 抽 油 机 平 衡 的 好 坏 , 在以 下 四 个 方 面 有 直 接 影 响 抽 油 机 本 身 的 平 稳性 和 使 用 寿 命 电 动 机 的 使 用 寿 命 能 耗整 个 抽 汲 系 统 的 使 用 寿 命 。 因 此 , 该 型 抽 油 机的 平 衡 问 题 始 终 是 人 们 关 注 的 焦 点 。多 年 来 , 围 绕 抽 油 机 平 衡 问 题 , 有 关 科 研 人 员进 行 了 多 方 面 的 研 究 与 实 践 , 取 得 了 许 多 成 果 。 然而 , 这 些 研 究 所 推 导 出 的 公 式 较 复 杂 , 计 算 工 作 量大 , 牵 涉 参 数 较 多 , 加 上 现 场 管 理 人 员 素 质 的 差 异等 诸 多 因 素 的 影 响 , 在 实 际 工 作 中 难 以 推 广 应 用 。目 前 , 实 际 检 测 抽 油 机 是 否 平 衡 , 仍 采 用 钳 形 电流 表 测 量 抽 油 机 上 、 下 冲 程 中 电 动 机 的 电 流 强 度 峰值 来 判 定 。 具 体 方 法 是 首 先 测 出 上 、 下 冲 程 电 流峰 值 , 然 后 以 较 小 者 与 较 大 者 之 比 是 否 大 于 某 一 规定 值 , 大 于 规 定 值 视 为 平 衡 小 于 规 定 值 则 视 为 不平 衡 。 这 一 规 定 值 因 各 油 田 而 异 , 中 原 油 田 规 定 该值 为 。 对 于 在 用 抽 油 机 , 由 于 产 液 含 水 、 砂 、蜡 、 盐 等 诸 多 因 素 变 化 的 影 响 , 调 整 平 衡 率 是 采 油生 产 管 理 人 员 一 项 频 繁 而 重 要 的 工 作 。 其 因 难 有二 一 是 空 中 作 业 , 工 作 量 大 , 费 时 费 力 二 是 在平 衡 块 移 动 过 程 中 , 究 竟 移 动 多 大 距 离 才 能 满 足 要求 , 目 前 尚 无 定 量 计 算 公 式 , 只 能 凭 经 验 操 作 , 准确 性 差 。 为 了 解 决 这 一 生 产 难 题 , 笔 者 参 阅 有 关 资料 , 并 结 合 生 产 实 践 进 行 分 析 研 究 , 推 导 出 了 这 一定 量 计 算 公 式 , 为 今 后 实 际 工 作 中 调 整 抽 油 机 平 衡率 提 供 了 理 论 依 据 。理 论 分 析曲 柄 平 衡 游 梁 式 抽 油 机 工 作 时 , 由 悬 点 载 荷 和平 衡 重 在 曲 柄 轴 减 速 器 输 出 轴 上 造 成 的 扭 矩 与电 动 机 输 给 曲 柄 轴 的 扭 矩 相 平 衡 。 因 此 , 我 们 可 以通 过 有 关 计 算 建 立 起 悬 点 载 荷 、 平 衡 重 、 电 动 机 电流 强 度 之 间 的 数 学 关 系 式 。计 算 曲 柄 轴 扭 矩图 为 抽 油 机 及 曲 柄 销 受 力 简 图 。在 抽 油 过 程 中 , 曲 柄 轴 扭 矩 等 于 曲 柄 半 径曲 柄 轴 心 与 曲 柄 销 之 间 的 距 离 与 曲 柄 销 处 的 切线 力 的 乘 积 。 即侯 宗 , 助 理 工 程 师 , 生 于 年 , 年 毕 业 于 重 庆 石 汕 学 校 采 汕 专 业 , 卯 年 毕 业 于 石 油 大 学 华 东 函 授 采 汕 专 业 , 现 从 事机 械 采 汕 科 研 及 技 术 推 广 工 作 。 地 址 犯 河 南 省 淮 阳 市 。 电 话 的 。收 稿 日 期 少 菊 一 一 修 改 稿 收 到 日 期 罗 拓 一 一© 1994 , 我 们 已 经 求 得 曲 柄 轴 扭 矩 值, 其 对 应 功 率 为 从 。 。 显 然 , 电 动 机 输 给 曲 柄 轴的 功 率 必 须 与 该 功 率 平 衡 , 即乃 灿 二 岛 伽 枷 和式 中 。 — 曲 柄 转 动 角 速 度马 — 电 动 机 输 人 功 率伽 、 刀 、 取 — 分 别 为 电 动 机 、 抽 油 机 减速 器 传 动 , 三 角 带 传 动 的 效 率 。我 们 知 道 , 电 动 机 输 人 功 率 岛 二 招 尹 ’ ,从 而 可 求 得材 二 乃 竹 ,戊 , 军 沪 二式 中 一 电 动 机 额 定 线 电 压— 电 动 机 额 定 线 电 流甲 — 额 定 功 率 因 数— 曲 柄 轴 转 数 冲 次 。建 立 曲 柄 平 衡 块 重 心 半 径 与 电 动 机 电 流的 数 学 关 系 式将 式 代 人 式 整 理 得一毕巩一研图 抽 油 机 及 曲 柄 销 受 力 简 图对 曲 柄 轴 心 取 力 矩 平 衡 可 得俄 , 必即 尸 一 磷 ‘ 。式 中 — 曲 柄 销 所 受 连 杆 拉 力— 连 杆 与 曲 柄 之 夹 角口 — 曲 柄 从 垂 直 位 置 起 的 转 角巩 ‘ — 折 算 至 曲 柄 半 径 厂 处 的 平 衡 重 量 ,俄 ’ 二 环 孙 尺 磷 。叽 — 曲 柄 平 衡 块 重 量— 曲 柄 平 衡 块 重 心 半 径 , 即 曲 柄 轴 心 与平 衡 块 重 心 之 距 离巩 — 曲 柄 重 量— 曲 柄 重 心 半 径 , 即 曲 柄 轴 心 与 曲 柄重 心 之 距 离 。对 游 梁 支 点 口 取 力 矩 平 衡 可 得口一 叽 月一 兴 黯 三 笋 望 ‘ , ,、 矛 夕月即式 中口召、 — 分 别 为 游 梁 前 、 后 臂 长尸 — 驴 头 悬 点 载 荷— 从 水 平 位 置 算 起 的 游 梁 摆 角召 — 游 梁 后 臂 与 连 杆 的 夹 角 。将 式 代 人 式 得孕 尸口 召夕月俄 ‘ 口孕 尸 丛 进 土 里 鱼 , ,从 而 可 得 出 曲 柄 轴 扭 矩 的 数 学 表 达 式孕 夕 召 一 叽 俄 尺 。 ,求 电 动 机 平 衡 曲 柄 轴 扭 矩 与 其 电 流 值 的数 量 关 系式 即 为 平 衡 块 重 心 半 径 与 电 动 机 电 流 及悬 点 载 荷 尸 的 数 学 表 达 式 。 从 理 论 上 讲 , 只 要 将有 关 参 数 代 入 式 中 , 即 可 求 出 要 求 电 流 值 所 对 应的 平 衡 块 重 心 半 径 。 可 以 看 出 , 由 于 变 化 参 数 较多 , 计 算 复 杂 , 难 以 指 导 实 际 工 作 。 然 而 , 当 我 们结 合 实 际 情 况 加 以 分 析 , 该 式 即 可 大 为 简 化 , 对 实际 工 作 的 指 导 性 就 会 体 现 出 来 。在 抽 油 机 平 衡 检 测 过 程 中 我 们 可 以 看 到 用 钳形 电 流 表 测 上 、 下 冲 程 电 流 峰 值 时 , 这 两 个 峰 值 点的 位 置 及 电 流 读 数 是 固 定 的 。 这 里 不 妨 假 设 图 中、 所 示 的 虚 线 位 置 , 二 , 。显 然 , , 因 而 不 平 衡 。此 时 , 我 们 应 考 虑 的 是 平 衡 块 重 心 半 径 的 增 量△ 为 多 少 才 能 达 到 平 衡通 过 上 述 分 析 知 道 对 应 或 处 的 参 数尸 , , , 口 , , 均 为 定 值 。 假 设 调 整 前 平 衡 块 重心 半 径 为 , 对 应 电 流 峰 值 为 了 , , 调 整 后 平 衡 块重 心 半 径 为 , 对 应 峰 值 电 流 为 , 由 式可 得© 1994 ‘ 叽 口一就 某 台 抽 油 设 备 而 言 , 其 , 伽 , 甲 , 亏 ,, , 叽 均 为 已 知 数 可 查 阅 相 关 资 料 得 到 。 设招 嘛 甲 甲叽 亦 为已 知 数 , 其 导 出 单 位 为耐 , 我 们 把 叫 作 平 衡 因 数 , 则 上 式 可 简 化 为朋 一 典 。到 州由 式 可 看 出 , 在 调 整 某 台 抽 油 机 平 衡 率时 , 只 要 将 需 调 整 的 电 流 量 △ 值 及 对 应 调 整 点 的角 度 必 代 人 式 中 , 即 可 求 出 平 衡 块 重 心 需 移 动 量 。如 上 述 例 中 , 由 于 ’ 二 、 , 因 而 不平 衡 。 而 他 们 的 平 均 值 为 十 二 ,因 此 只 要 将 降 至 或 。 升 至 , 即 可 达 到绝 对 平 衡 。 此 时 , 只 要 将 乙 二 及 必 以 或 必 代人 式 , 即 可 求 出 平 衡 块 需 要 的 调 整 量 乙 五 值 。显 然 , 公 式 的 建 立 , 为 提 高 平 衡 率 调 整 的 准确 性 提 供 了 理 论 依 据 , 必 将 为 缩 短 调 平 衡 时 间 , 增加 油 井 生 产 时 效 提 供 极 大 帮 助 。号 , 因 而 式 适 用 于 所 有 型 号 的 曲 柄 平 衡 游 梁式 抽 油 机 。式 是 立 足 于 在 用 曲 柄 平 衡 游 梁 式 抽 油机 平 衡 率 调 整 的 实 际 情 况 而 导 出 的 , 公 式 结 构 简单 , 计 算 容 易 , 便 于 掌 握 。 在 计 算 中 , 有 关 参 数 全部 采 用 国 际 单 位 制 。建 议 现 场 管 理 人 员 在 平 时 就 计 算 出 每 台 曲柄 平 衡 游 梁 式 抽 油 机 的 平 衡 因 数 , 以 便 有 效 地 指导 工 作 。抽 油 机 平 衡 块 一 般 为 四 块 。 如 只 移 动 两 块 ,计 算 值 时 , 只 需 将 两 块 之 重 量 和 代 人 , 算 出 的乙 双 为 每 块 的 移 动 量 如 移 动 四 块 , 计 算 值 时 ,需 将 四 块 的 重 量 和 代 人 , 算 出 的 乙 双 即 为 每 块 的 移动 量 。还 需 指 出 , 式 目 前 尚 无 法 准 确 应 用 于实 际 工 作 。 原 因 在 于 我 们 在 测 出 电 流 峰 值 的 同 时 ,不 能 测 出 曲 柄 相 应 的 转 角 必 , 这 有 待 于 有 关 人 员 研究 解 决 。参 考 文 献几 ,点 说 明 刘 式 雍 电 工 学 北 京 高 等 教 育 出 版 社,本 文 编 辑 王 志 权在 式 推 导 过 程 中 , 未 涉 及 抽 油 机 型公公 路 铁 路 河 流流舞舞 狮 嘴嘴之 一横横 孔 螺 旋 钻 机机黑 舔 黔地地 址 湖 北 省 荆 州 市 豉 溯 路 号号邮邮 编 传 真 电 挂电电 话 一 或准准 系 人 马 卫 国 李 , 辉© 1994 , 。 详 。 · 脚 、 ,, , ,、 , , ‘ , 、 , 详市 , 一 理 一 一 一 , 一 · 一 叨块 。 、 吸 一 、 一 一 一 遗 一 一 , 比 邵罗拐 讨 、 〔 》 一 , 、 。 。 · 〔 ,、, , , 方 门 哪 “ ‘ , ‘ , ,人 ,“ 报 甲 ’ , ,尸 的 · 饭 巴 一 一 一 , , , 一〔 一 卜 ,。 、 、 , 。 、 。 , · , 一 , ‘, 叫 一 , 一 一 一 、 。 ,一 ‘ , · , 、 。 〕 , , 、《 。二 , , , 《 · , , 。 · ,, 勺 ,,加 丑 甲 肠 。 沼 从 状 师 瓜 , 刀 尸 , 乒 卜苗 山 】 研 吧 月 甘 , , 一, , 、 ,。 ‘ · , 一 , 月 、, 记 一 一 、 卜 , 一 一 〔 · 一 ‘ 叮 、 一 叫川 一 、 · 一 · 一 、 一 一 一 〕 一 、 , , ,即 卯 , 一 〕以 〕 一 ,妈 二 〕 、 〕 「 , 记 只从 互 大 哪 环 乞 法 , , 。 沁 明 彻 ‘ 五 甲 肠 ‘ “ 戈 王 , 伍 刀 邵 。 “ 啤 , 血 。 “少 、 却 艺 , “ 卯 泳 阳 川 卿 呱 妞 川 佣 盯 口 明 叮 , 期 , 一 ,。 对 一 , , 记 , 。 、 飞即 山 那 , 《 加 ’ 名 ,卜砚 以 叨 嗯 曰一 、 , 一。 , , , 、 、 加 以 划肠 麟 。 ‘ , , 枷 刀 滚 · 恤 ‘ 火 , , 仃 叭 ,南 , 加 ,曰 乙 。 ‘〔 了 从 了 , , 一一 〕 , , 《 , , 、 、 ‘ ,七 《 · , 、 , ‘ ‘ , 《 , 、 以 ,即 一 一 、 。 ,一 、 ,‘ 一 一 一 , 一 、 , 一, ‘ , 一 ‘ 娜 一 、 ‘ 、 ,, , ‘ 一 , 、 , , … , , , 。 , 、、 一 、 一 一 , 、 、 ,一 一 〔 一, , 一 、 一 一 一 蛋 一 〔 , 一 、 , , 一 而。 ‘ 、 一 ,、 , ,
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