摘要：抽油机游梁平衡自动调节应用杆杆原理、重力原理设计，新型抽油机游梁平衡自动调节系统能够使驴头和减速箱的运作平衡，使驴头运动的冲力和悬力之间保持平衡，从而降低电机的损耗，延长抽油机的使用寿命，提高有用功的使用效率，保障石油开采的工作效率。
关键词：抽油机；油量平衡；自动调节机构设计
引言：抽油机是现代油田抽油工作的重要手段，抽油机游梁平衡自动调节的设计直接与抽油结果和抽油质量存在联系。传统的抽油机在机械设备和电力输送上都存在着较大的不足，造成抽油机工作中大量的有用功浪费，本文基于对传统抽油机游梁平衡设计的基础上进行设计改进，降低抽油机在生产中有用功的浪费，提高了现代油田的开采技术。
一、传统抽油机游梁平衡自动调节的设计
（一）抽油硬件设备
抽油机在现代石油开采中是常用的一种石油开采设备。对抽油机游梁平衡自动调节设计主要从两方面入手，一方面是对外部机械零件设备的调节进行研究，另一部分是抽油机处于运行状态时抽油机电力输送过程中有用功的工作效率的研究。首先，对抽油机外部硬件设备的安装进行分析研究。抽油机平衡调节的硬件设备主要包括：滑轮、游梁、平衡块、钢丝线、小型电机等部分构成[1]。滑轮、平衡块、钢丝线、小型电机都位于游梁上。当电机输送电流时，游梁上的平衡块在钢丝的牵引下进行运动，保障驴头上下运动中平衡块能够发挥重力调节作用保持游梁平衡，但在实际的应用中，平衡块受到驴头减速箱重力作用影响摆动，平衡块在操作中的作用失灵，导致驴头运动中产生的有用功功率降低，影响了抽油的整体工作效率。
（二）抽油机电力输送系统
抽油机启动后整体电力的作用下调节运动，由于游梁上的平衡块对驴头运作和减速箱调节的作用失衡，导致横梁上小型电机在驴头上下运行中产生的有效功率失衡，抽油机调节衡量产生的杠杆效应，重力的承受点转移，所以抽油机的杠杆重心转移，抽油机游梁平衡自动调节的的效率降低，使抽油机的整体工作效率受到影响。
二、抽油机游梁平衡自动调节设计的平衡标准
抽油机游梁平衡自动调节的平衡标准主要主要从两方面来看，第一方面，抽油机游梁平衡自动调节能够使游梁上的滑轮通过钢丝线牵动平衡块做运动，对游梁前方的驴头以及游梁两侧的减速箱平衡运作；第二方面，游梁电机发动后平衡块发挥平衡调节作用，驴头做上下运动时保持抽油机的整体重心进行稳定，平衡块能够充分发挥平衡牵引作用，提高抽油机有用功的工作效率，以上两方面为抽油机游梁平衡自动调节设计的平衡标准，但抽油机游梁平衡标准并不是固定的，主要以抽油机的总体工作效率作为平衡调节的主要标准。
三、新型抽油机游梁平衡自动调节机构设计
新型抽油游梁设计平衡自动调节机构的设计直接关系到油田石油开采的直接工作效率，传统抽油机游梁平衡调节上存在众多弊端，对抽油机的整体抽油效率产生影响，基于传统设计进行改造，如图1[2]为新型抽油机游梁平衡自动调节机构设计图。新型抽油机游梁平衡自动调节机构设计对游梁中平衡块的作用进行调节改装，同时对外部尾轴、连杆、减速箱、平衡重、电动机进行重新设计安排，保障抽油机游梁平衡运动，提高石油开采效率。
图1 新型抽油机游梁平衡自动调节机构设计图
（一）设计改进理论
改进后的抽油游梁设置在理论应用上主要包括两方面：第一部分，游梁内部设计，传统游梁内部游梁硬件在工作受到驴头上下运动时重力牵引作用，平衡块作用失效，在游梁内部平衡块内部运动轨迹处设定小型锯齿轨道[3]，传统游梁中平衡块之所以受到旅游运动时产生的重力牵引的主要原因是由于平衡块运动环境处于平滑状态，运动阻力小，平衡块受到的重力大于阻力，导致平衡块运动，失去平衡作用，改进后的锯齿设计能够增加平衡块运动时的阻力，使平衡块的原力效果得以发挥，对游梁的平衡进行自动调节，保持游梁两侧重力平衡，提高了中中轴的运动效率；第二部分，游梁外部平衡调节。当抽油机发动后，中轴游梁内部做平衡运动带动驴头上下运动进行石油开采，外部尾轴在连杆的作用下带动减速箱，电机产生的动力在平衡重的作用下进行外部重力调节，与抽油机前后重力一致，大大提高了抽油机的工作效率。例如：抽油机中轴驴头工作的有用功为45W[4]，电流通过为220V。那么，为了保障抽油机游梁平衡的工作效率，游梁外部平衡调节设备在电机作用下进行自动调节，平衡重达到平衡标准，产生45W的有用功，实现抽油机整体有用功的作用提高，石油开采的效率也得到提高。
（二）设计改进后的应用探究
某石油开采中对石油开采的抽油机进行改造，在传统抽油机上进行改装设计，一方面增大抽油机游梁中平衡块运动中的阻力，设置锯齿轨道，同时提高了游梁中滑轮对平衡块的控制，另一方面，在抽油机游梁外部增加平衡重对游梁外部电机的中作重力进行控制调节。当接头电源后，游梁内部滑轮能够收到驴头上下运动的重力牵引，对平衡块进行自动调节，发挥平衡块在游梁中的作用，对游梁进行平衡；同时，外部平衡重能够对减速箱的有用功进行重力调节，提高了减速箱摆动时的有用功率，使游梁杠杆重心稳定，游梁杆两侧重力平衡，如表1[5]，为某石油开采抽油机前后对比表。从表中可以看出，抽油机改造改造前的有用功率为40W，无用功37W，电流消耗比重为50A，改装后，抽油机的有用功效率为55W，无用功20W，电流消耗比重为35A，由此可见，改造后的抽油机保障了石油开采的效率的提高。
表1 某石油开采抽油机前后对比表
结论：抽油机是现代石油开采中主要的开采技术手段，基于对抽油机游梁平衡自动调节机构设计的研究，能够提高抽油机的开采效率。本文从传统抽油机游自动调节的平衡能力入手，对游梁平衡进行开采，应用杠杆平衡原理和重力作用进行调节，促进我国石油开采技术水平的提高。
参考文献：
[1]金钟辉.有杆抽油系统效率和平衡分析研究[D].西安石油大学,2015.
[2]李振智.定向井有杆抽油系统优化设计与数值模拟研究[D].西南石油学院,2004.
[3]姚鹏,白文雄,樊勇,梁娜,李红才.常规弯梁变矩抽油机数字化改造技术与应用[J].石油矿场机械,2014,07:95-98.
[4]刘超.移动式试油试采举升装置的设计研究[D].浙江大学,2015.
[5]陈宏星.基于MATLAB和AHP的电机换向抽油机方案评价与决策研究[D].扬州大学,2005.
论文作者:贺尧
论文发表刊物:《科技中国》2016年7期
论文发表时间:2016/10/19
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