抽油机平衡计算本讲稿.pptVIP

四、抽油机平衡计算 问题提出： (1)为什么要研究抽油机平衡问题（或不平衡所带来的后果）。 （2）如何计算或检查抽油机的平衡。 抽油机运动不平衡的后果： （1）电动机的负荷不均匀，造成功率的浪费和效率降低。 （2）由于由于这种不平衡使抽油机发生振动，容易引起事故，影响抽油机装置的寿命。 （3）破坏曲柄旋转适度的均匀性，影响抽油杆和泵的正常工作。 所以抽油机必须安装平衡装置。 （一）平衡原理 叙：解决问题的思路： 1）假定安装了一平衡装置后，使得电机上、下冲程中都做正功，并且相等。即安装的平衡装置在下冲程中能够把能量储存起来，而在上冲程中利用储有能量帮助电动机一起做功提升负荷。 2）研究各种平衡方式实质上就是如何计算所加的平衡重，假设在抽油机后梁上加一重物，在下冲程中让抽油杆自重和电动机一起对重物做功，则： Ad---抽油杆柱对重物所做的功（即悬点 在下冲程所做的功）； Amd---电动机在下冲程中对重物作的功； Aw---重物增加的位能（即重物的位能升 高了） Au----重物和电动机对悬点所作的 总功； Amu----上冲程电动机作的功； 理解：上式说明要抽油机运转平衡，在下冲程中需要储存的能量为上冲程中悬点所作功之和的一半，这是平衡计算的依据。 （二）平衡方式 叙：为了把下冲程中抽油杆自重作的功和电动机输出的能量储存起来，可以采用不同的形式来储存能量，即所谓不同的平衡方式。目前采用的有气动平衡和机械平衡。 1、气动平衡 如图3-50所示，下冲程中通过游梁带动活塞压缩气缸中的气体，把下冲程中作的功储存成为气体的压缩能；上冲程中被压缩的气体膨胀，将储存的压缩能转换成膨胀能帮助电动机做功。 气动平衡多采用于大型抽油机。这种平衡方式不仅可以大量节约钢材，而且可以改善抽油机的受力系统，但平衡系统的加工系统的加工制造质量要求高。 2、机械平衡 在上冲程中，以增加平衡重块的位能来储存的能量；在上冲程重平衡重降低位能来帮助电动机做功。机械平衡方式有三种： 1）游梁平衡：在游梁尾部加平衡重，适用于小型抽油机。 2）曲柄平衡（旋转平衡）：平衡重加在曲柄上，这种平衡方式便于调节平衡，并且避免在游梁上造成过大的惯性力，适用于大型抽油机。 3）复合平衡（混合平衡）：在游梁尾部和曲柄上都加有平衡重，是上述两种方式的组合，多用于中型抽油机。 （三）平衡计算 上冲程中悬点作的功： 下冲程中悬点作的功： （注）：由于惯性载荷，在上下冲程中，所作的功等于零，所以在Au和Ad中没有考虑惯性力，若按四连杆机构分析计算，作正功和作负功正好抵消，所以为零。 将Au和Ad代入（3-59）得： --------（5-60） 分析：也可以写成 其中： 当L、d、D改变后，Aw的值也变化了，所以需要重新调节平衡。 式中： R—曲柄平衡半径，m； wcb—曲柄平衡块重量，N; Rc—曲柄本身的重心到曲柄轴心的距离，m; Wc—曲柄自重，N; SB—B点的最大位移，SB=2r r—曲柄销离曲柄轴心的距离称为曲柄半径，m（取决于采用的悬点冲程） xμb—抽油机本身的不平衡值，是折算到尾轴承处的附加平衡力，N。 表达式说明：曲柄平衡通常是通过改变平衡半径R来调节平衡。 [注]：对某一型号的抽油机a、b、Wcb、Wc、Q、xμb均为已知常数，将这些数值代入式（3-62）就可得该型抽油机的计算公式。（见书P105例题） 3、复合平衡 如图所示：复合平衡是上述两种平衡方式的组合，也可用同样的方法得到其计算公式： [提示]：上面介绍的只是以上下冲程中电动机做的功相等作为平衡标准进行计算的方法。在实际工作中都不便于按此标准检验和调整平衡。为此，作为检验和调整平衡时，大多采用上下冲程的扭矩或电流峰值相等作为平衡条件。 （四）抽油机平衡检验方法 叙：抽油机在生产过程中，不会一直是平衡的（平衡是指一段时间内），因受地层情况（ps 造成 L 增加 ）油井情况（）及油井工作制度的改变（F、S、n配合）都会破坏抽油机原来的平衡，因而要定时检查，及时调整 1、观察法 即用眼观察抽油机启动是否顺利，电动机是否有“鸣~”的怪叫声，通常平衡的抽油机比较容易启动，无怪叫声。 2、测量驴头上下冲程的时间： Tu=Td 平衡 T一上或下冲程所用时间 TuTd 平衡过重 则应减少平衡重