抽油机调平衡计算模型 (2)
游梁式抽油机井效率分析与平衡优化软件的功能规划和计算模型
一、软件实现的功能
（1）示功图、电流、功率等数据的采集，电参数等曲线的实时显示；
（2）抽油机井系统效率计算分析；
（3）抽油机平衡状态诊断与平衡调节；
二、软件结构
1、抽油机井示功图分析
从示功图取点求得产液量、上下冲程时间、平均载荷，最大、最小载荷，冲程，冲次、功图面积、工况分析。（分析示功图，得到计算系统效率及调平衡所需要的重要数据）
由示功图推算上下冲程时间的方法： 抽油机一个冲程周期的计算公式：
60
T n =
；n 为冲次
上冲程和下冲程的具体时间，根据示功图上位移点进行推导，判断准则是： 上冲程判断准则：
如果（If ）某一点的位移为最小，那么（Then ）该点为上冲程起点。（若位移为最小的点有多点，以首次出现的最小点为准）；
如果（If ）某一点位移为最大，那么（Then ）该点为上冲程结束点。（若位移为最大的点有多个，以首次出现的位移最大点为准）。
计算从首次出现最小点到首次出现位移最大点的点数和，此值与示功图总点数的比值，再与一个冲程周期相乘，即为上冲程时间。 设总数是N ，推算得到的上冲程点数为
n 上，下冲程点数为n 下，上冲程时间为：
n t T
N =
?上
上， t T t =-下
上 平均载荷的计算是利用仪器采集的各点的载荷的平均值， 其他的参数利用已有软件即可得到。
2、电参数曲线分析
电流、电压、有功功率、功率因数曲线显示，上冲程最大电流、下冲程最大电流，上冲程最大功率、下冲程最大功率，最大功率对应曲柄转角的数值显示；
三、系统效率及功率的计算分析
1、有效功率计算
将井内液体输送到地面所需要的功率为机械采油井的有效功率 ① 已知数据：实际产液量Q ，m 3/d （调用示功图分析里的数据）； 含水率
w f ，%（已知数据）
；
油的密度0ρ，t/ m 3（已知数据）
；
水的密度
w ρ，t/m 3（已知数据）
。
井液密度ρ，t/m 3（若不能测得，利用
()o
w w w f f ρρρ-+=1计算）；
重力加速度g （=9.81），m/s 2；
动液面深度H ，m （采用软件中的数据）； 油压p t ；套压p
c
，Mpa （传感器测量得到的数据）；
抽油机系统的有效功率
86400Q g P ρ??=?
有效
（()1000t c p p H g ρ-?+?）
2、抽油机井系统的输入功率
拖动抽油机的电机输入功率为抽油机输入功率。
cos /1000P ?=电机
式中，
P 电机
—电源输入功率，Kw;
U —定子线电压（可用采集电压），V ；
I —定子线电流（可用采集电流），A ；
?—定子功率因数角，rad ；
3、光杆功率
利用示功图面积进行折算。（调用示功图分析里的数据）
P =光杆地面示功图面积/T
；
60
T n =
n 为冲次
4、泵功率
由泵功图面积折算。（调用示功图分析里的数据）
P =泵泵功图面积/T ；
60
T n =
n 为冲次
5、地面损失功率 ①数据 电机空载功率
P 电机空载
，kw ；光杆一个周期的平均载荷F ，KN ；冲程s ，/m 次；
地面传动系数k ，（1或-1）；n —冲次，min -1。 ②模型
2P P Fsnk =+地面损电机空载
式中，
P 电机空载
为电机铭牌空载功率，kw ；
F 为光杆一个周期的平均载荷，KN （调用示功图分析里的数据）；
s 为冲程，/m 次；n ，冲次；k 为地面传动系数（为1或-1），U 为电机输入电压，V 。
6、抽油机地面效率 ①数据
电机输入电流I ，A ；电机输入电压U ，V ；功率因数cos ?；（调用电参数曲线图里的数据） 光杆功率
P 光杆
，kw ；利用示功图面积进行折算。（调用示功图分析里的数据）
冲程s ，m ；冲次n ，min -1。 ② 模型
P P
η=入地面光杆（P ）
7、抽油机系统井下效率
抽油机系统有效功率与光杆功率之比，
/P P η=井下有效光杆
。
8、抽油机井的系统效率 ①数据
利用（1）和（2）式中的数据 ②模型
P P η=
有效入
9、区块采油井的平均系统效率 ①数据
机械采油井系统单井输入功率i P 入，kw ；
机械采油井单井系统效率
i η；
区块机械采油井测试井数，n 。 ②模型
11
n
i
i
i a n i
i P
P
ηη==?=
∑∑入入
抽油机效率分析参考界面：
有效功率、输入功率、光杆功率、泵功率、井下效率、地面损失功率、地面效率、系统效率、区块平均系统效率。
四、抽油机平衡分析优化
1. 运转前平衡块的调节
（1）曲柄平衡抽油机运转前平衡块的确定：
(/2)42g l b b
q
W W G S G r r n G ++?-??=
??
P 杆—抽油杆在井液中的重量，kg ；
W L —作用在抽油泵柱塞全截面的液柱量，kg ；（没有详细的计算方法） S- 抽油机冲程，m 。
G –抽油机的结构不平衡重，kg ；（抽油机参数里面有） r b –曲柄重心半径；
G b –单个曲柄重； G Q -单块曲柄平衡块的重量，kg N –需安装平衡块数量，
r- 平衡块重心至曲柄回转中心之距离 m
抽油机平衡度：抽油机下行最大电流与上行最大电流之比， （2）新安装游梁平衡抽油机的游梁平衡块重量的计算
对于游梁平衡的抽油机，其游梁平衡块的重量Gy 按下式计算：
(/2)4g l b b
y y
W W G S G r G H ++?-??=
式中： Wg — 抽油机井杆柱的重量，kg; Wl — 活塞上承受液柱的重量，kg; G — 抽油机的结构不平衡重，kg; S — 光杆冲程，m; Gb — 单块曲柄的重量，kg;
r b — 曲柄重心到减速器输出轴的距离，m;
Hy —游梁平衡块上下移动的高程差，m ，可按下式计算：
sin()sin()22y y S S H L A A αα??
=?----??
??
式中： Ly — 抽油机平衡臂长度，m; A — 抽油机前臂长度，m; S — 光杆冲程，m;
α— 游梁平衡角（下偏角），rad;
（3）.新安装复合平衡抽油机的平衡量的计算
对于复合平衡的抽油机，其平衡方程如式所示：
24(/2)q y y b b g l r n G G H G r W W G S
???+?+??=++?
可以按上式确定最大的曲柄平衡位置或最大的游梁平衡块重量。实际的曲柄
平衡块位置和游梁平衡块重量，在上述最大值之间选取。 2.运转后平衡块调节
采用不同的方法，计算平衡率，实现平衡状态诊断，调节平衡。 （1）平衡调节方法
电流法、电能法、功率曲线法、均方根扭矩法、峰值扭矩法。 （2）平衡状态诊断 平衡率的计算
平衡率在80%~110%，抽油机平衡状态好。 （3）平衡调节
根据动态数据，计算需要调节的量，调整平衡块位置（正数据代表往外调，使平衡块远离曲柄轴；负数据代表往里调，使平衡块接近曲柄轴）。 （1）电流法
利用模拟式钳形电流表测量电机上、下冲程中的电流峰值，下冲程峰值电流比上上冲程峰值电流，其比值即为平衡率。 ①平衡率的计算
100%
=
?下冲程峰值电流
抽油机平衡率上冲程峰值电流
电流平衡率在80%~110%，抽油机平衡状况好。 （上、下冲程的峰值电流调用电参数曲线里的数据）
若上冲程最大电流大于下冲程最大电流，抽油机平衡不够，需要加平衡重或加大
平衡半径，反之表示平衡重过大，要减小平衡重或平衡半径。 最大扭矩值
T=3S+2.36S(F max —F min ) （经验公式） ③曲柄平衡重在目前位置应该移动的距离：
cb
T I I L W I I -=
?
+大下上下
上
?L =S
W cb × 3+2.36（F max ?F min ） ×I 上?I 下I 上
+I
下
式中，
I 上—驴头悬点上冲程最大电流，A ；
I 下—驴头悬点下冲程最大电流，A ；
U —上、下冲程最大电流对应的电机输入电压，V ；
cb W —曲柄平衡块的总重量，t ；
△R —曲柄平衡块在目前位置应该移动的距离，cm ；
T 大
—最大扭矩；N ?m ；
S —实测驴头冲程长度，m ；
max F —悬点最大载荷，KN ，（m a
x F ，min F 示功图中得到）
min F —悬点最小载荷，KN ， （2）电能法
抽油机是否平衡通过电机上、下冲程中的输出电能是否相等即下冲程中功率曲线所包围的面积与上冲程中功率曲线所包围的面积比值加以判断。 ①平衡率的计算
cos cos t t t dt dt
??=??
下
上下上抽油机平衡率×100%
上、下冲程的时间调用示功图分析的数据。
平衡状态诊断：当平衡率小于80%，大于110%，抽油机处于不平衡状态。 不平衡时平衡半径的计算方法：
max1max 2
cb cb
P P P R W W ωω-??==
式中：ω—曲柄角速度，rad/s ，
cb W —平衡块总重量，N ；
R ?—平衡块移动量，m ；
max1P —上冲程最大功率，kW ； max 2P —下冲程最大功率，kW ； （3）功率曲线法
利用抽油机上、下冲程中电机输出的最大有功功率是否相等，来判断平衡状况。 ①平衡度的计算
100%
?下冲程电机最大功率
抽油机平衡度=
上冲程电机最大功率
平衡状态诊断：当平衡率小于80%，大于110%，抽油机处于不平衡状态。 ③ 不平衡调节方法 方法一：
不平衡时，可用下面的公式进行平衡半径调整。 平衡半径调整量：
max1max 2max1max 29740()(sin sin )s cb P P R W n ηθθ-?=
-
式中，R ?—平衡块的位移量，m ；当R ?为正的时候，平衡块远离曲柄轴中心；当R ?为负的时候，平衡块移向曲柄轴中心；
s η—皮带减速器的传动效率；
（实验数据测试，皮带减速箱的平均效率为75.2%） max1P —上冲程最大功率，kW ；
max 2P —下冲程最大功率，kW ； cb W —曲柄平衡块重，N ； n —光杆冲次，min -1；
max1θ—上冲程最大功率时的曲柄转角，°；
max 2θ—下冲程最大功率时的曲柄转角，°。
（上、下冲程电机最大有功功率及对应的曲柄转角调用电参数曲线里的数据） 如果需要调整平衡块时，按照下式计算平衡块的调整量：
?R ′=
W b (R +?R )
W b ′
?R
?R'-加上(或去掉)一部分平衡块的平衡半径调整量，m R-原来的平衡半径，m
W b ’-加上(或去掉)后的平衡块的总重，N 。 方法二：
平均功率的计算:
/21
2N ei
P P N
=
∑
上
/212N
ei
N P P
N
+=
∑
下 (N:数据的组数)
平衡半径调整的计算：
8q S
R n G N ?=
???
S N — 光杆冲次，1/min;
q
G — 单块曲柄平衡块的重量，kN;
n
0.8~0.9。 （4）均方根扭矩法
利用抽油机整个冲程中减速箱曲柄轴扭矩均方根值最小的原则来判断平衡状态。 ① 平衡率的计算
由于电机的负载扭矩不易测量，电机功率易于测量。
常规电机的转差不大，转速变化很小，可认为电机转速及曲线轴角速度是一个常数，曲柄转矩与电机输入功率成正比。
cos /100%
cos /t t t dt t dt t ??=
???
上下下上上
下冲程电机平均功率抽油机平衡度=上冲程电机平均功率
(上、下冲程的时间调用示功图分析的数据)。
平衡状态诊断：当平衡率小于80%，大于110%，抽油机处于不平衡状态。 ② 平衡半径的调整：
?
=
T
tdt
P T
b 0
1sin 1ω有功 G
b L ω1
=
?
式中，1b —功率曲线一次谐波的正弦部分幅度，kW ；
T —周期，s ；
ω—曲柄轴的角速度，s rad /；
L ?—平衡块的移动量，m ；
G —平衡块的总重量， kN 。
③ 周期载荷系数的计算
从保证抽油机安全运行的角度看，调平衡就是要使减速器的输出扭矩最小。由于减速器的扭矩有正有负，仅用平均值P T 不能反映实际的载荷大小，所以一般用均方根扭矩
f
T 来反映减速器的载荷情况。均方根扭矩
f
T 与平均扭矩P
T 之比称为周期载荷系数
CL F ，它反映了载荷扭矩的波动程度，此值越接近1说
明载荷扭矩越平稳，越大说明载荷扭矩波动得越厉害。 均方根扭矩f
T 、平均扭矩P T 及周期载荷系数
CL F 均按曲柄旋转一周(π2)计算，
公式如下：
2012f p i f
CL p
T T T d T F T π
φπ
===
?
上式中i T
瞬时扭矩，单位为KN ?m ；?为曲柄转角，单位为弧度(rad )。
i
i c d
P T μμω
=
公式中
i T 是瞬时曲柄扭矩，单位是KN ?m ；i P 是瞬时电机输入功率
(cos i P
?=)，单位是kW ；d μ是电机效率(已知)；c μ是皮带及减速器的传动效率(已知)；ω是曲柄角速度，单位为弧度/秒（S rad /）。 曲柄角速度与冲程周期T 和冲次n 的关系：
2260n w T ππ=
=
均方根扭矩：
f T =
平均扭矩：
20
1
2i
p c d
P T d π
μμ
?
πω
=
?
平衡度：
20
f i
c d
p
T P d T π
μμ?
ω
=
?
（5）峰值扭矩法
根据上、下冲程曲柄扭矩峰值的比值来判断出抽油机是否平衡。当下冲程峰值扭矩与上冲程峰值扭矩之比在80%—110%范围内时便可认为抽油机平衡良好。根据实测的光杆示功图及扭矩因数表绘出扭矩曲线。
① 平衡率的计算
100%=
?下冲程峰值扭矩
平衡率上冲程峰值扭矩
扭矩的计算
a 、游梁式平衡抽油机扭矩的计算：
[()]cb c
T TF P B W a
=-+
B 、曲柄平衡抽油机扭矩的计算：
M or
=TF P ? B +c
W b ?M cmax sin ?
C 、复合平衡抽油机扭矩的计算：
M com =TF
P ?B ?M cmax sin ? 式中，P —悬点载荷；
B —抽油机结构不平衡重；（抽油机基础数据中有）
cb W —平衡块重量，N ；
TF —扭矩因数；(悬点位移对角速度的变化率)
a 、
b —游梁前臂和后臂的长度，m ；
c —游梁平衡重心至游梁支点的距离，m ；
M cmax —曲柄最大平衡扭矩，即曲柄处于水平位置(f = 90°和270°)时曲柄平衡
重造成的扭矩。
M COM =W cb R +W C R C
W —曲柄重；
R —曲柄平衡半径，即从曲柄轴心至平衡块重心之距离； Rc —曲柄重心半径，即曲柄轴心至曲柄重心之距离。 扭矩因数的计算 方法一：
悬点载荷在曲柄轴上造成的扭矩与悬点载荷的比值。
sin a
TF r b ?=
方法二：
对b、J 及连杆L和J 、K 及曲柄半径r构成的两个三角形分别应用余弦定理可得：
b—游梁后臂b与连杆L之间的夹角( b<180°，故 sinb总为正值);
L—连杆有效长度(横梁轴中心到曲柄销中心的距离)；
k—曲柄轴中心到游梁轴中心的距离；
φ—观察时井口在左侧，从12点钟位置算起，曲柄按顺时针方向旋转的转角；
φ0—K 和12点钟位置的夹角
I —游梁轴中心到曲柄轴中心的水平距离；
H —游梁轴中心到底盘底部的距离；
上、下冲程峰值扭矩为上、下冲程中扭矩因数最大时的值。
扭矩曲线的绘制（横坐标：曲柄转角，纵坐标：扭矩，?为曲柄转角）
根据上、下冲程不同时间点的?值，载荷值，可计算得到扭矩值，利用这些值，绘制扭矩曲线。
若上冲程峰值扭矩大于下冲程峰值扭矩，则上重下轻，平衡不够；反之平衡过重。
② 不平衡时的调节公式：
T R=
(sin sin )
cb T W ??-?-max 下
max 上下上
式中，R ?—平衡块调整的位移量，m ；当R ?为正时，平衡块位置向外移动，反之，相内移动；
T max 上—上冲程峰值扭矩，N ?m ；
T max 下—下冲程峰值扭矩，N ?m ； cb W —平衡块重，N ；
?上—上冲程峰值扭矩时的曲柄转角，°； ?下—下冲程峰值扭矩时的曲柄转角，°。
其它厂家的软件界面（可参考）
通过抽油机井平衡状态监测，利用红绿黄色块分别表示平衡状态非常差、平衡状态好、平衡状态差，以便方便地根据抽油机平衡状态，有针对性地进行了平衡调节。（若要实现平衡状态监测，必须首先计算每口井的平衡率）
下图的界面中，在数据表中，显示出油井名称、抽油机类型等基础数据。
3.平衡调整效果的预测
电动机如果不过载，在供电电压U (单位是伏V )稳定的情况下，其无功功率变化很小，可以认为平衡调整前后无功功率)(t Q 不变。 有功功率)(t P 按式（1）预测，式(1)中
源)(t P 是平衡调整前的功率曲线值：
)
sin()()()sin()cos()(12
1
0t b t P t P t n b t n a a t P n n n n ωωω-=++=∑∑==源（1）
待定常数：
?
??
=
==T
n T
n T
dt
t n t P T
b dt t n t P T a dt
t P T a 0
0)sin()(1
))cos()(1
)(1
ωω
视在功率)(t S 按式(2)预测：
)2()()()(2
2t Q t P t S +=
抽油机调平衡
抽油机调平衡 一、报告，几号选手报道，请求检查工具， 二、检查完毕，请求开始。 三、测电流：检查电流表钳口清洁闭合良好，带绝缘手套测量。选择最大量程，检查电流表归零；由大到小选择合适档位，（档位转换要电流表脱离导线后再调，电流表钳口不得碰线， 并且要垂直居中)检查电流表归零，测电流，电流表水平，被测导线与电流表垂直居中。测量后关闭电流表 四、计算平衡率：B=I下/I上*100% h=(1-B)*100（h小于100时向曲柄末端移动，大于100时向轴心移动），报告，调前平衡率为多少，不平衡（或平衡），需向轴向（或末端）调整多少厘米，下步操作请指示。 五、停抽①检查试电笔完好，试电笔检测配电箱外壳不带电，侧身按停止按钮停抽，拉紧刹车，检查刹车各部位连接可靠，刹车锁块在行程的1/2-2/3之间，侧身拉闸断电断开 空气开关，关好门，记录停抽时间，挂警示牌，插上刹车锁 六、移动平衡块到预定位置：①清理曲柄面的污物②测量预调距离，画好标记③卸掉锁块固定螺栓拿掉锁块，卸松平衡块固定螺栓及螺母，先低后高卸螺帽，不能卸掉螺母以防滑脱发生事故④ 检查平衡块移动前方无人，侧身使用摇把将平衡块移至标记位置，插上锁块，校正平衡块⑤先高后低的紧螺帽，对锁块螺栓和固定螺栓涂抹黄油进行保养（各紧固螺丝涂油防腐） 七、启抽①检查抽油机周围无故障物，拔出安全销摘掉警示牌，松刹车，控制曲柄转速两次，验电侧身合闸送电，利用惯性启抽，关好配电箱门②检查平衡块螺丝紧固无松动 八、检查调整情况①二次测电流（选择合适档位，检查电流表归零）②检测抽油机是否平衡，计算另一组平衡块调整距离（报告，调后平衡率为多少，仍不平衡（或平衡），如需调整，另一组平衡块需向轴向（末端）调整多少厘米） 九、收拾工具，擦拭工具，将相关数据填入报表，报告，操作完毕。 红字是要说出来的话，绿字是要注意的事项
抽油机平衡判断方法与调整方案比较
抽油机平衡判断方法与调整方案比较 发表时间：2015-02-05T15:37:53.943Z 来源：《科学与技术》2014年第12期下供稿作者：宋先龙 [导读] 油田生产中抽油机平衡调整方法较多，每种方法的调整效果不同。 中石化胜利油田分公司胜利采油厂宋先龙 摘要：油田生产中抽油机平衡调整方法较多，每种方法的调整效果不同。分析了评价抽油机平衡的3个基本准则，指出3个评价标准均可通过提取抽油机单冲程功率曲线中的信息获得。对抽油机调平衡后，使其同时满足3个基本准则时，可认为抽油机处于理想的平衡状态。现场试验测试和数据分析表明：采用准则二中的功率法调平衡后，抽油机可同时满足准则一和准则二，并接近准则三的要求，可实现抽油机平衡调节。 关键词：游梁式抽油机；平衡准则；功率法；电流法 由于游梁式抽油机复杂的机械运动，使抽油机的平衡调整存在较大的难度。目前的油田生产中，抽油机平衡的评价标准通常采用“电流法”，当下冲程最大电流与上冲程最大电流之比在80％～110％时，认为抽油机处于平衡状态。然而，电流法检验抽油机平衡时会出现假平衡现象，这是由于抽油机下冲程时会产生电机倒发电现象，而钳形电流表采用的电流互感器无法判断电流的相位导致误判，生产实践已经证明这种方法无法准确评价抽油机的平衡。因此，电能法、示功图法、平均功率法、曲柄轴转矩法等相关方法被广泛讨论。为达到节能、延长减速箱寿命、操作简便的综合目标，本文讨论了抽油机平衡评价准则原理，指出抽油机平衡的3个基本准则。若抽油机运行中能同时满足3个平衡准则时，则抽油机工作状态最佳，处于较节能的状态。 1 抽油机平衡判断原则 根据《游梁式抽油机平衡的评价标准》中规定，电流法和平均功率法是抽油机调平衡的方法，但这2种方法都可归于基本准则：1）准则一：抽油机的电动机在上、下冲程中对外做功相等。2）准则二：悬点上、下冲程中减速箱曲柄轴峰值转矩相等。3）准则三：整个冲程中减速箱曲柄轴转矩的均方根值最小。（1）准则一。这一准则通常用于游梁式抽油机平衡装置的设计，根据此准则可计算出平衡装置所储存或释放的能量Ａ0为 Ａ0＝（Ａｕ＋Ａｄ）/2 （1） 式中：Ａｕ为上冲程抽油杆柱下落所做的功；Ａｄ为下冲程提拉抽油杆柱和油柱所做的功。Ａ0可通过抽油机的实测示功图，或者利用静力示功图求得。电动机在上、下冲程中对外做功可转化为电动机的输出电能，而电动机输出电能与输入电能成正比。因此，可通过测量电动机上、下冲程的输入电能是否相等来判断抽油机平衡状态，也称为电能法。式（2）表示电动机功率曲线的上冲程所包围面积和下冲程所包围的面积相等，即上、下冲程电动机对外做功相等。则有 （2） 式中：Ｉｕ、Ｉｄ为上下冲程的输入电流；Ｕ为输入电压；ｃｏｓφ 指电动机功率因数；ｔ为抽油机工作时间。当下冲程与上冲程对外做功之比在80％～110％时，则认为抽油机平衡。（2）准则二。这一准则通常用于游梁抽油机的平衡状态检验与调整，但减速箱曲柄轴的转矩测量比较繁琐，通常可根据实测的光杆示功图及转矩因数表来绘制转矩曲线。这样的测量过程不利于现场的实际应用。由于电动机的输入电流和功率与减速箱曲柄轴转矩近 似成正比，因此人们通常比较上冲程和下冲程的电流峰值和功率峰值来取代曲柄轴转矩峰值。 (3)准则三。调整抽油机平衡是为延长抽油机使用寿命，即希望减速箱曲柄轴输出转矩最小。在不平衡的抽油机上，曲柄轴输出转矩通常有正有负，因此转矩的平均值Ｍａ无法反应实际的载荷，通常采用均方根转矩Ｍｆ来反映减速箱曲柄轴的载荷情况。均方根转矩与平均转矩之比为周期载荷系数，其反映载荷转矩的波动程度。均方根转矩和平均转矩的表达式为 从节能角度分析，若使抽油机最节能即使电动机的变动损耗最小，而变动损耗与电流的平方成正比，电动机的电流取决于载荷转矩。因此，要求电动机载荷转矩的均方根值最小。只要保证曲柄轴转矩的均方根值最小，就能保证电动机负载转矩均方根值及电流的均方根值最小，即电动机工作在节能状态。因此，曲柄轴的均方根转矩最小时，抽油机可安全节能地工作。电动机的载荷转矩通常不易测量，但功率容易测量。对于转差不大，转速变化较小的电动机，近似认为电动机转速与曲柄轴角速度是常数，曲柄轴转矩与电动机输入功率大体成正比。 可利用电动机的均方根功率的极小值作为判据对抽油机平衡率进行调节。只有当功率曲线傅里叶级数的正弦分量占主要作用时，这种调节方式才能起到较好的效果。 2 调整判断方法 2.1 电流法 尽管电流法测试抽油机平衡时会出现假平衡状态，但这种方法简单，仍被采油单位所采用。实际应用时对非平衡抽油机进行调整，（3） 式中：ΔＲ为达到平衡时平衡块的移动量；Ｍｍａｘ为抽油机最大转矩；Ｗｂ为平衡块重；Ｗｍａｘ、Ｗｍｉｎ为悬点最大和最小载荷；Ｓ为冲程；ｎ为冲次。该方法适用于现场抽油机平衡状态较好情况，当抽油机严重不平衡时，此方法无法有效调整平衡。 2.2 功率法 功率法是通过测量电动机的功率变化曲线，分析抽油机的平衡情况，当下冲程和上冲程最大功率的百分比在80％～100％之间时，则认为功率平衡，此值通常不大于100％。这种判断方法与电流法原理相同，但该方法可以克服抽油机的假平衡现象，即当抽油机带动电动机发电时，测量的功率曲线为负值。 3 调整原则比较 由以上分析可知：准则一采用抽油机上、下冲程功率曲线的面积比；准则二采用上、下冲程功率曲线的峰值比；准则三是对功率曲线进行傅里叶级数展开，使抽油机工作时电动机均方根功率取得极小值。任何一种平衡准则都与电动机功率曲线相关，因此，通过对功率曲线进行分析可实现抽油机平衡率调节。当抽油机处于良好平衡状态时，曲柄轴转矩曲线等效于功率曲线。抽油机的上、下冲程是对称的，采用准则一和准则二来判断平衡率将得到相同的结果，而准则三需要滤除曲线的一阶正弦分量，得到不同的功率曲线。若对新功率曲线
抽油机调整平衡
抽油机调整平衡 一、准备工作 1、劳保齐全 2、安全警示牌、安全带一副、试电笔（500V）一只、钳形电流表一个、绝缘手套一双、笔、纸、计算器、专用固定扳手一把、固定扳手、活动扳手（375mm）一把、专用机轮一把、钢板尺、钢丝刷一把、画笔、螺丝刀一把、撬杠、棉纱若干、黄油若干、大锤3.75kg一把 二、操作前检查 1、检查操作平台是否固定良好 2、检查井口流程 三. 调整平衡操作步骤 1 、检查井口流程、管线伴热、井下加热是否正常、刹车装置是否灵活好用 2 、检查试电笔、钳形电流表是否完好，测量抽油机启动柜是否带电，戴绝缘手套侧身开门，测量抽油机上下行电流峰值，准确度数记录 3 、计算平衡率，判断调整方向、距离，平衡率=下电流/上电流*100%, (85%-115%) 4 、带绝缘手套侧身按停止按钮，将曲柄停到水平位置刹紧刹车，侧身断电，挂警示牌，扣刹车锁 5 、清理牙槽，画线预调位置 6 、卸掉锁块，卸松平衡块螺丝螺帽，先低后高，注意不要卸掉，松锁紧块螺帽 7 、侧面站立用专用机轮将平衡块调整到预定位置 8 、放入锁块，调整平衡块，紧固平衡块螺母，先高后低，紧固锁块螺母及被帽 9 、清理平衡块，紧固螺母，画安全线、涂抹黄油 10 、松刹车锁块，检查抽油机周围有无障碍物，及管线加热、井下加热是否正常，缓慢松开刹车，带绝缘手套侧身合闸，按绿色启动按钮进行起机，利用抽油机惯性二次启动，检查紧固螺母
11 、用钳形电流表测量上下行电流峰值，计算平衡率 12 、收拾工具、清理现场 注意事项 1、在操作平台操作时必须系安全带 2、停机平衡块角度上下不大于水平角度5度 3、卸平衡块锁块时应站在水平高面位置侧身 4、使用机轮摇动平衡块时应侧身站立，双手回拉 5、工具、量具、用具正确使用，以免造成人员伤害，工器具损坏 6、检查紧固率
抽油机功率法调平衡技术的重要性
抽油机功率法调平衡技术的重要性 摘要：在抽油机管理中电流平衡度常用于判断抽油机是否平衡。而实际上，测量电流时所采用的普通钳形电流表，只能反映电流的幅值，不能反映正负，因此电流平衡并不能反映抽油机一定平衡。本文提出的抽油机功率法调平衡技术，综合考虑了瞬时电流、电压、功率因数的影响，能够判断电机处于发电还是用电状态，从而真实的反应抽油机的平衡状况，克服了电流法存在的虚假平衡问题，同时也对油田生产的节能降耗具有重要意义。 关键词：抽油机功率法平衡 一、前言 游梁式抽油机是油田生产的主要设备，其平衡运行是抽油机安全和节能的基础。抽油机在不平衡状态运行时，易造成减速器损坏、减短皮带使用寿命、抽油杆断裂和电能浪费，给抽油机井的安全造成了潜在的威胁。目前，榆树林油田判断抽油机是否在平衡状态下运转的主要方法是采用钳形电流表，测量电动机上下冲程中的电流峰值，用下冲程电流峰值比上冲程电流峰值，当比值在0.85~1.15之间时，即认为达到了平衡状态，这种方法被称为电流法。电流法存在以下缺点： 一是在实际操作上，电流表数值变化较快等因素的影响，测试人员仅靠眼睛的目测很难读取准确的数值；三是某些严重不平衡的井，其下冲程(或上冲程)的电流在相位上已反相变成做负功的电流，而钳型电流表无法区分电流的相位。 由于上述原因，电流法从理论和实际操作上都存在着很大的缺陷，准确性较差，为此榆树林油田引进了功率法调平衡技术。 二、功率法调平衡技术原理 抽油机是否平衡，可以通过电动机在上下冲程中的输出电能与输入电能是否相等来加以判断，而电动机的输出电能与输入电能成正比。因此，又可以通过测试电动机在上下冲程的输入电能是否相等来加以判断。 此公式的意义实际上是指电机在上冲程的功率曲线所包围的面积与电机在下冲程的功率曲线所包围的面积相等。也就是说上冲程所耗电能与下冲程所耗电能相等。功率法调平衡就是分别测量运行中的电动机在驴头的上下冲程中所耗电能，用两值中的小者与大者相比，当比值大于0.5时，即认为达到了平衡状态。 三、功率法调平衡技术现场应用情况 1.调整方法 以树59-63井为例说明如何应用功率法对抽油机进行平衡调整，图1是此井
抽油机调平衡计算模型
游梁式抽油机井效率分析与平衡优化软件的功能规划和计算模型 一、软件实现的功能 （1）示功图、电流、功率等数据的采集，电参数等曲线的实时显示； （2）抽油机井系统效率计算分析； （3）抽油机平衡状态诊断与平衡调节； 二、软件结构
1、抽油机井示功图分析 从示功图取点求得产液量、上下冲程时间、平均载荷，最大、最小载荷，冲程，冲次、功图面积、工况分析。（分析示功图，得到计算系统效率及调平衡所需要的重要数据） 由示功图推算上下冲程时间的方法： 抽油机一个冲程周期的计算公式： 60 T n =；n 为冲次 上冲程和下冲程的具体时间，根据示功图上位移点进行推导，判断准则是： 上冲程判断准则： 如果（If ）某一点的位移为最小，那么（Then ）该点为上冲程起点。（若位移为最小的点有多点，以首次出现的最小点为准）； 如果（If ）某一点位移为最大，那么（Then ）该点为上冲程结束点。（若位移为最大的点有多个，以首次出现的位移最大点为准）。 计算从首次出现最小点到首次出现位移最大点的点数和，此值与示功图总点数的比值，再与一个冲程周期相乘，即为上冲程时间。 设总数是N ，推算得到的上冲程点数为n 上，下冲程点数为n 下，上冲程时间为： n t T N =?上上， t T t =-下上 平均载荷的计算是利用仪器采集的各点的载荷的平均值， 其他的参数利用已有软件即可得到。
2、电参数曲线分析 电流、电压、有功功率、功率因数曲线显示，上冲程最大电流、下冲程最大电流，上冲程最大功率、下冲程最大功率，最大功率对应曲柄转角的数值显示； 三、系统效率及功率的计算分析 1、有效功率计算 将井内液体输送到地面所需要的功率为机械采油井的有效功率 ① 已知数据：实际产液量Q ，m 3/d （调用示功图分析里的数据）； 含水率w f ，%（已知数据）； 油的密度 0ρ，t/ m 3（已知数据）； 水的密度w ρ，t/m 3（已知数据）。 井液密度ρ，t/m 3（若不能测得，利用 ()o w w w f f ρρρ-+=1计算）；
如何提高抽油机平衡率
如何提高抽油机平衡率 一、立项的目的、意义、现状 随着油田节能形势的要求，如何使抽油机井达到平衡状态，节能降耗显愈来愈为重要，我队有抽油机井146口，每月开井近134口，但抽油井平衡率只有70%左右，一直以来达不到厂矿要求，为改变这种状况，我们小组选择这一课题进行活动，力争取得较好的效果。 二、主要研究内容及解决的主要问题 1、通过活动分析造成抽油机井平衡率低的各种因素，并针对要因采取对策。 2、通过活动加深了员工对抽油机井管理重要性，加强管理，提高抽油井管理水平。 3、强化管理制度的执行，杜绝违反操作规程和不严格执行质量标准现象。 三、预期目标及成果验收条件 经开展本课题活动使目前抽油机井平衡率有所提高，降低影响抽油机井不平衡因素。 四、抽油机井平衡率简介 抽油机井平衡率作为油井管理中的重要指标，抽油机悬点在工作中承受着脉动负荷，由于其在工作过程中的不对称性，上下冲程相差很多，一般来说，上冲程载荷大，下冲程载荷小，使得上冲程电机所受负荷很大，电机做功大，而下冲程电机做功小，还会呈现出负功状态，造成悬点紧拉着旋转口使得电机受力不均而造成的抽油机失去平衡。因而会对抽油机产生损害。这种损害表现在：第一，浪费电能，降低抽油机的工作效率及使用寿命。这是由于抽油机在工作中担负的负荷过大，下冲程带着电机运转造成的。第二，由于抽油机在工作中，载荷很不均匀，致使抽油机发生震动，进而对其使用寿命产生影响。第三，会使曲柄旋转不平衡，失去均匀的转动速度，进而影响到抽油机以及泵体工作，从而对油井产量产生影响。因此，在抽油机工作过程中，在单井必须要保持其平衡率在85%
以上。 五、抽油机不平衡造成的危害 1、对电机：由于抽油机不平衡引起电机负荷不均匀，上冲程中电动机承受着极大的负荷，下冲程中抽油机带动电机运转，造成功率的浪费，降低了效率缩短了电机寿命。’ 2、对抽油机：由于抽油机曲柄运转不平衡，使抽油机发生振动，导致各连接螺丝松动，易出现故障，影响抽油机装置的使用寿命。 3、对抽油泵及抽油杆：由于运转速率不平衡，影响了抽油杆和泵的正常工作。 六、抽油机平衡方法 按照平衡原理和平衡装置所安装的位置不同，可分为机械平衡和气动平衡两类（一）机械平衡 1、游梁平衡：游梁的尾部装设一定重量的平衡板以达到平衡的目的。这是一种简单的平衡方式。 优点：平衡块重量轻，螺丝固定，谪书考便； 缺点：安装位置高，平衡过重会产生较大的损性力，所以平衡块不宜加得太多。适用；驴头悬重在3吨以下的轻型抽油机。 2、曲柄平衡：将平衡块安装在曲柄上来进行平衡的方式叫曲柄平衡。 优点：调整方便，通过调整其在曲柄上的位置及平衡块重量就可以完成。 缺点：重量大，离心力大，易发生机械事故。 适用：驴头悬重在10吨以上的重型抽油机 3、复合平衡：是在同一台抽油机上，既有游梁平衡，又有曲柄平衡的叫复合平衡。 优点：调节方便，小范围调整时，可调整游梁平衡块，大范围调整时，则调整曲柄平衡块。 缺点：惯性力和离心力依然存在 (二)气动平衡 利用气体的可压缩性储存和释能量，来达到平衡目的的方式叫气平动平衡。优点：减少了抽油机的动负荷及震动，平衡效率高。
抽油机井系统效率计算公式
机采系统节能指标 一、抽油机井系统效率 抽油机井系统效率是指将液体举升到地面的有效作功能量与系统输入能量之比，即抽油机的有效功率与输入功率的比值。 P e P i 其中，抽油井的有效功率是指将井内液体举升到地面所需要的功率；抽油机的输入功率是指拖动机械采油设备的电动机总的消耗功率。抽油机的输入功率可由现场测试取得，抽油井的有效功率可由以下公式计算： Q, H- p - g P e= ----------------------------- 86400 式中：P e——有效功率，KVV Q-一油井日产液量，m3/d ; H—有效扬程，m P——油井液体密度，t/m3; g --- 重力加速度，g=9.8m/s2； 其中有效扬程： （P L Pt）x 1000 H=Hd + - ------------------------ P - g 式中：H ------------ 油井动液面深度，m; P ------------ 井口油压，MPa; Pt ---------- 井口套压,MPa; 二、抽油机井平■衡合格率 1、抽油机井平■衡度 抽油机井稳定运行过程中，下冲程时的最大电流与上冲程时 最大电流比值。（80-100%合理，小于80%欠平衡，大于100%? 平衡）
平衡度=（I下行峰值/I上行峰值）X 100% 采液用电单耗：油片采出每吨液的用电量，单位Kw.h/t 采液用电单耗=W/Q 式中：M油井日耗电量,Kw, CH油井日产液量,t3/d 2、抽油机井平■衡度合格率： 抽油机井平衡度达标的井数占总开井数的比值。 抽油机井平衡度合格率=（S合格/S总）X 100% 式中：S合格一抽油机井平衡度达标的井数； S总一抽油机开井总数。 三、抽油机井泵效 抽油机井的实际产液量与泵的理论排量的比值叫做泵效。 = （Q实/Q 理）X 100% T] 式中：门一泵效（%） Q实一指核实日产液量（m3/d）； Q理一泵理论排液量（m3/d）; 其中：Q理=1.1304 x 10一3 x Sx NX D 式中：S一冲程（m） N 一冲数（n/m） D —泵径（mm）； 四、米液用电单耗 油片采出每吨液的用电量，单位Kw.h/t 采液用电单耗=W/Q 式中：M油井日耗电量，K^『油井日产液量，t3/d
抽油机平衡判断标准与调整方法
抽油机平衡判断标准与调整方法 发表时间：2014-09-03T16:11:22.187Z 来源：《科学与技术》2014年第6期下供稿作者：单体琴于春兰 [导读] 为达到节能、延长减速箱寿命、操作简便的综合目标，本文讨论了抽油机平衡评价准则原理，指出抽油机平衡的3 个基本准则。 现河采油厂采油一矿单体琴于春兰 摘要：油田生产中抽油机平衡调整方法较多，每种方法的调整效果不同。分析了评价抽油机平衡的3 个基本准则，指出3 个评价标准均可通过提取抽油机单冲程功率曲线中的信息获得。对抽油机调平衡后，使其同时满足3 个基本准则时，可认为抽油机处于理想的平衡状态。现场试验测试和数据分析表明：采用准则二中的功率法调平衡后，抽油机可同时满足准则一和准则二，并接近准则三的要求，可实现抽油机平衡调节。 关键词：游梁式抽油机；平衡准则；功率法；电流法由于游梁式抽油机复杂的机械运动，使抽油机的平衡调整存在较大的难度。目前的油田生产中，抽油机平衡的评价标准通常采用“电流法”，当下冲程最大电流与上冲程最大电流之比在80％～110％时，认为抽油机处于平衡状态。然而，电流法检验抽油机平衡时会出现假平衡现象，这是由于抽油机下冲程时会产生电机倒发电现象，而钳形电流表采用的电流互感器无法判断电流的相位导致误判，生产实践已经证明这种方法无法准确评价抽油机的平衡。因此，电能法、示功图法、平均功率法、曲柄轴转矩法等相关方法被广泛讨论。为达到节能、延长减速箱寿命、操作简便的综合目标，本文讨论了抽油机平衡评价准则原理，指出抽油机平衡的3 个基本准则。若抽油机运行中能同时满足3 个平衡准则时，则抽油机工作状态最佳，处于较节能的状态。 1 抽油机平衡判断原则根据《游梁式抽油机平衡的评价标准》中规定，电流法和平均功率法是抽油机调平衡的方法，但这 2 种方法都可归于基本准则：1）准则一：抽油机的电动机在上、下冲程中对外做功相等。2）准则二：悬点上、下冲程中减速箱曲柄轴峰值转矩相等。3）准则三：整个冲程中减速箱曲柄轴转矩的均方根值最小。 （1）准则一。这一准则通常用于游梁式抽油机平衡装置的设计，根据此准则可计算出平衡装置所储存或释放的能量Ａ0 为Ａ0＝（Ａｕ＋Ａｄ）/2 （1）式中：Ａｕ为上冲程抽油杆柱下落所做的功；Ａｄ为下冲程提拉抽油杆柱和油柱所做的功。Ａ0 可通过抽油机的实测示功图，或者利用静力示功图求得。电动机在上、下冲程中对外做功可转化为电动机的输出电能，而电动机输出电能与输入电能成正比。因此，可通过测量电动机上、下冲程的输入电能是否相等来判断抽油机平衡状态，也称为电能法。式（2）表示电动机功率曲线的上冲程所包 围面积和下冲程所包围的面积相等，即上、下冲程电动机对外做功相等。则有 式中：Ｉｕ、Ｉｄ为上下冲程的输入电流；Ｕ为输入电压；ｃｏｓφ 指电动机功率因数；ｔ为抽油机工作时间。当下冲程与上冲程对外做功之比在80％～110％时，则认为抽油机平衡。 （2）准则二。这一准则通常用于游梁抽油机的平衡状态检验与调整，但减速箱曲柄轴的转矩测量比较繁琐，通常可根据实测的光杆示功图及转矩因数表来绘制转矩曲线。这样的测量过程不利于现场的实际应用。由于电动机的输入电流和功率与减速箱曲柄轴转矩近似成正比，因此人们通常比较上冲程和下冲程的电流峰值和功率峰值来取代曲柄轴转矩峰值。（3）准则三。 调整抽油机平衡是为延长抽油机使用寿命，即希望减速箱曲柄轴输出转矩最小。在不平衡的抽油机上，曲柄轴输出转矩通常有正有负，因此转矩的平均值Ｍａ无法反应实际的载荷，通常采用均方根转矩Ｍｆ来反映减速箱曲柄轴的载荷情况。均方根转矩与平均转矩之比为周期载荷系数，其反映载荷转矩的波动程度。均方根转矩和平均转矩的表达式为从节能角度分析，若使抽油机最节能即使电动机的变动损耗最小，而变动损耗与电流的平方成正比，电动机的电流取决于载荷转矩。因此，要求电动机载荷转矩的均方根值最小。只要保证曲柄轴转矩的均方根值最小，就能保证电动机负载转矩均方根值及电流的均方根值最小，即电动机工作在节能状态。因此，曲柄轴的均方根转矩最小时，抽油机可安全节能地工作。电动机的载荷转矩通常不易测量，但功率容易测量。对于转差不大，转速变化较小的电动机，近似认为电动机转速与曲柄轴角速度是常数，曲柄轴转矩与电动机输入功率大体成正比。 可利用电动机的均方根功率的极小值作为判据对抽油机平衡率进行调节。只有当功率曲线傅里叶级数的正弦分量占主要作用时，这种调节方式才能起到较好的效果。 2 调整判断方法2.1 电流法尽管电流法测试抽油机平衡时会出现假平衡状态，但这种方法简单，仍被采油单位所采用。实际应用时对非平衡抽油机进行调整， 式中：ΔＲ为达到平衡时平衡块的移动量；Ｍｍａｘ为抽油机最大转矩；Ｗｂ为平衡块重；Ｗｍａｘ、Ｗｍｉｎ为悬点最大和最小载荷；Ｓ为冲程；ｎ为冲次。该方法适用于现场抽油机平衡状态较好情况，当抽油机严重不平衡时，此方法无法有效调整平衡。 2.2 功率法功率法是通过测量电动机的功率变化曲线，分析抽油机的平衡情况，当下冲程和上冲程最大功率的百分比在80％～100％之间时，则认为功率平衡，此值通常不大于100％。这种判断方法与电流法原理相同，但该方法可以克服抽油机的假平衡现象，即当抽油机带动电动机发电时，测量的功率曲线为负值。 3 调整原则比较由以上分析可知：准则一采用抽油机上、下冲程功率曲线的面积比；准则二采用上、下冲程功率曲线的峰值比；准则三是对功率曲线进行傅里叶级数展开，使抽油机工作时电动机均方根功率取得极小值。任何一种平衡准则都与电动机功率曲线相关，因此，通过对功率曲线进行分析可实现抽油机平衡率调节。当抽油机处于良好平衡状态时，曲柄轴转矩曲线等效于功率曲线。抽油机的上、下冲程是对称的，采用准则一和准则二来判断平衡率将得到相同的结果，而准则三需要滤除曲线的一阶正弦分量，得到不同的功率曲线。若对新功率曲线采用准则一和准则二时，将与原功率曲线得到不同的平衡率；而准则二仅考虑上、下冲程的峰值功率，信息量偏少，在实际应用中与准则一得到的平衡结果存在差别。由此可见，采用3 种平衡准则分别调节抽油机时，将得到3 种不同的平衡效果，具体哪种情况
第四节 抽油机的平衡、扭矩与功率计算
游梁式抽油机的平衡 一、抽油机平衡原理 （一）抽油机不平衡的原因：抽油机在工作过程中悬点承受的是不对称的脉动载荷，上冲程载荷很大，下冲程载荷较小，这样就会造成上冲程电动机做功很大，下冲程电机做负功，即悬点拉着电机旋转。因此也就会造成抽油机不平衡。 （二）抽油机不平衡的危害：抽油机运转不平衡，影响电机的工作效率，使电机的功率因数降低，加大电机的功率损耗，减小电机的寿命；抽油机运转不平衡会使抽油机发生振动，严重时会造成翻抽油机的恶性事故，影响抽油机的寿命。因此抽油机必须利用平衡装置调节达到运转平衡。 （三）平衡原理 1．平衡原则及平衡条件 抽油机达到平衡的原则是： （1）电动机在上下冲程中做功相等； （2）上、下冲程中电机的电流峰值相等； （3）上、下冲程中的曲柄轴峰值扭矩相等。 抽油平衡原理，如图3-31所示： 在抽油机游梁后端加一重物，在下冲程中电机和下冲程的悬点载荷一起对重物做功，把重物升高储存位能w A ： ,md d w A A A +=
则得到电机在下冲程中做的功为：d w m d A A A -= 式中 w A —— 下冲程中悬点载荷和电机对平衡系统做的功，即平衡系统储存的能量； d A —— 悬点在下冲程中做的功； md A —— 电机在下冲程中做的功。 在上冲程中平衡系统放出能量，帮助电机对悬点做功： m u w u A A A += 则得电机在上冲程中做的功为：W u m u A A A -= 式中 u A —— 悬点在上冲程中做的功； mu A —— 电机在上冲程中做的功。 根据第一条平衡原则： md mu A A = 即w u d w A A A A -=- 可得到平衡系统在下冲程中应储存的能量为： 2 d u w A A A += （3-50） 上式说明抽油机的平衡条件为：平衡系统下冲程中储存的能量要等于悬点在上、下冲程中做功之和的一半。 2．平衡系统要达到平衡需要的平衡功 当只考虑静载荷做功时，悬点在上冲程中做的功为： s W W A L r u )('+'=； 下冲程做的功为：s W A r d '=。 则由（3－50）得理论上需要的平衡功为： s W W A A A l r d u w )2 (2' +'=+= (3-51)
抽油机技术操作问答题
抽油机技术操作问答题 1、抽油机由哪些主要部分组成？ 答：抽油机主要由主机及辅助装置组成。 主机：底座、支架、减速箱、曲柄、平衡块、连杆、横船、中轴承、尾轴承、支架、驴头、游梁、悬绳梁等； 辅助装置：刹车装置，电动机，电路控制装置。 2、新系列游梁式抽油机的代号表示什么？ 答：CYJ表示游梁式抽油机系列代号；驴头悬点最大负荷（吨）；光杆最大冲程（米）；X100表示减速箱曲柄最大允许扭矩(公斤米)；Y表示游梁平衡；P表示复合平衡；B表示曲柄平衡；Q表示气。 3、抽油机平衡方式有几种？各种平衡方式有何特点？ 答：平衡方式有游梁平衡、曲柄平衡、复合平衡、气功平衡。 （1）游梁平衡：游梁的尾部装设一定重量的平衡块以达到平衡。适用于轻型抽油机。 （2）曲柄平衡：将平衡块安装在曲柄上，适用于重型抽油机。这种平衡方式减少了游梁平衡方式引起的抽油机摆动， 调整比较方便。但是，曲柄上有很大的负荷和离心力。 （3）复合平衡：在一台抽油机上同时使用游梁平衡和曲柄平衡。小范围调整时，可调整游梁平衡块，大范围调整时， 则调整曲柄平衡块。这种平衡方式适用于中小型抽油机。 （4）气动平衡：利用气功的可压缩性来储存和释放能量
达到平衡的目的，可利用10型以上的抽油机。这种平衡方式减 少了抽油机的动负荷及震动，但其装置精度要求高，加工麻烦。 4、抽油机的工作原理是什么？ 答：由电机供给动力，经减速装置将马达的高速旋转运动变为抽油机曲柄的低速旋转运动，并由曲柄——连杆——游梁机构将低速旋转运动变为抽油机驴头的上下往复运动，从而将原油从井底举升到地面。 5、抽油机“十字”作业的内容是什么？ 答：抽油机一保作业大约一月一次，一般按“紧固”、“润滑”、“调整”、“清洁”、“防腐”十字作业法进行。 6、抽油机有哪些润滑部位，润滑点？ 答：抽油机有10个润滑部位，17个润滑点； 1)减速箱齿轮，在减速箱盖的舱口有一个润滑点； 2) 减速箱输出轴承，在内测顶盖的油孔有2个润滑点； 3)中间轴轴承，两边盖或顶盖的油孔有2个润滑点； 4)输入轴轴承，两边盖或顶盖的油孔有2个润滑点； 5) 连杆下部轴承，在轴承座两侧盖处有2个润滑点； 6) 横梁轴轴承，在轴承座侧面盖处有1个润滑点； 7) 连杆上端销，在销子端面的油孔有2个润滑点； 8) 支架轴承，在轴承座外侧盖处有2个润滑点； 9）驴头插销轴上端，在轴销上端有1个润滑点； 10）电动机轴承，在轴承座上有2个润滑点。
抽油机平衡扭矩与功率计算
第三节抽油机平衡、扭矩与功率计算 一、教学目的 掌握抽油机的平衡原理、平衡方式；熟悉机械平衡的计算方法、抽油机平衡的检验方法以及曲柄轴扭矩计算及分析方法；根据电动机的功率计算合理选用电动机。 二、教学重点、难点 教学重点： 1、抽油机平衡的原理及其计算方法； 2、曲柄轴扭矩的计算及分析。 教学难点： 1、扭矩因数的计算； 2、电动机功率的计算及选择。 三、教法说明 课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的图形和曲线。 四、教学内容 本节主要介绍三个方面的问题： 1.抽油机平衡计算. 2.曲柄轴扭矩计算及分析. 3.电动机的选择和功率计算. （一）抽油机平衡计算 不平衡原因： 上下冲程中悬点载荷不同，造成电动机在上、下冲程中所做的功
不相等。 不平衡造成的后果： ①上冲程中电动机承受着极大的负荷，下冲程中抽油机带着电动机运转，造成功率的浪费，降低电动机的效率和寿命； 1
2、平衡方式 3、平衡计算 1)复合平衡 平衡半径公式: ()cb c c cb b ub cb l r W W R W r b c W X W r b a W W R -+-??? ? ?'+'=2 2)曲柄平衡
ub r b X c a W W W -' +'=)2(1 4、抽油机平衡检验方法 1)测量驴头上、下冲程的时间 平衡条件下上、下冲程所用的时间基本相等。
如果上冲程快，下冲程慢，说明平衡过量。 2)测量上、下冲程中的电流 平衡条件下上、下冲程的电流峰值相等。 如果上冲程的电流峰值大于下冲程的电流峰值，说明平衡不够。 1ψ 图3-23 抽油机几何尺寸与曲销受力图 复合平衡抽油机：φβ α θsin sin sin )](cos ['r W r g a a c W b c P b a M c A b com ---= 曲柄平衡抽油机：φβ α sin sin sin r W r P b a M c cr '-= 游梁平衡抽油机：βα θsin sin )](cos [r g a a c W b c P b a M A b wb --=
抽油机平衡判断标准与调整方法
抽油机平衡判断标准与调整方法 摘要：油田生产中抽油机平衡调整方法较多，每种方法的调整效果不同。分析 了评价抽油机平衡的3 个基本准则，指出3 个评价标准均可通过提取抽油机单冲 程功率曲线中的信息获得。对抽油机调平衡后，使其同时满足3 个基本准则时， 可认为抽油机处于理想的平衡状态。现场试验测试和数据分析表明：采用准则二 中的功率法调平衡后，抽油机可同时满足准则一和准则二，并接近准则三的要求，可实现抽油机平衡调节。 关键词：游梁式抽油机；平衡准则；功率法；电流法由于游梁式抽油机复杂 的机械运动，使抽油机的平衡调整存在较大的难度。目前的油田生产中，抽油机 平衡的评价标准通常采用“电流法”，当下冲程最大电流与上冲程最大电流之比在80％～110％时，认为抽油机处于平衡状态。然而，电流法检验抽油机平衡时会 出现假平衡现象，这是由于抽油机下冲程时会产生电机倒发电现象，而钳形电流 表采用的电流互感器无法判断电流的相位导致误判，生产实践已经证明这种方法 无法准确评价抽油机的平衡。因此，电能法、示功图法、平均功率法、曲柄轴转 矩法等相关方法被广泛讨论。为达到节能、延长减速箱寿命、操作简便的综合目标，本文讨论了抽油机平衡评价准则原理，指出抽油机平衡的3 个基本准则。若 抽油机运行中能同时满足3 个平衡准则时，则抽油机工作状态最佳，处于较节能 的状态。 1 抽油机平衡判断原则根据《游梁式抽油机平衡的评价标准》中规定，电流 法和平均功率法是抽油机调平衡的方法，但这2 种方法都可归于基本准则：1） 准则一：抽油机的电动机在上、下冲程中对外做功相等。2）准则二：悬点上、 下冲程中减速箱曲柄轴峰值转矩相等。3）准则三：整个冲程中减速箱曲柄轴转 矩的均方根值最小。 （1）准则一。这一准则通常用于游梁式抽油机平衡装置的设计，根据此准 则可计算出平衡装置所储存或释放的能量Ａ0 为Ａ0＝（Ａｕ＋Ａｄ）/2 （1）式中：Ａｕ为上冲程抽油杆柱下落所做的功；Ａｄ为下冲程提拉抽油杆柱和油柱所 做的功。Ａ0 可通过抽油机的实测示功图，或者利用静力示功图求得。电动机在上、下冲程中对外做功可转化为电动机的输出电能，而电动机输出电能与输入电 能成正比。因此，可通过测量电动机上、下冲程的输入电能是否相等来判断抽油 机平衡状态，也称为电能法。式（2）表示电动机功率曲线的上冲程所包围面积 和下冲程所包围的面积相等，即上、下冲程电动机对外做功相等。则有式中：Ｉｕ、Ｉｄ为上下冲程的输入电流；Ｕ为输入电压；ｃｏｓφ 指电动机功率因数； ｔ为抽油机工作时间。当下冲程与上冲程对外做功之比在80％～110％时，则认为抽油机平衡。 （2）准则二。这一准则通常用于游梁抽油机的平衡状态检验与调整，但减速箱曲柄轴 的转矩测量比较繁琐，通常可根据实测的光杆示功图及转矩因数表来绘制转矩曲线。这样的 测量过程不利于现场的实际应用。由于电动机的输入电流和功率与减速箱曲柄轴转矩近似成 正比，因此人们通常比较上冲程和下冲程的电流峰值和功率峰值来取代曲柄轴转矩峰值。（3）准则三。 调整抽油机平衡是为延长抽油机使用寿命，即希望减速箱曲柄轴输出转矩最小。在不平 衡的抽油机上，曲柄轴输出转矩通常有正有负，因此转矩的平均值Ｍａ无法反应实际的载荷，通常采用均方根转矩Ｍｆ来反映减速箱曲柄轴的载荷情况。均方根转矩与平均转矩之比为周 期载荷系数，其反映载荷转矩的波动程度。均方根转矩和平均转矩的表达式为从节能角度分析，若使抽油机最节能即使电动机的变动损耗最小，而变动损耗与电流的平方成正比，电动
探讨抽油机平衡判断方法与调整措施
探讨抽油机平衡判断方法与调整措施 发表时间：2014-09-28T15:29:28.793Z 来源：《科学与技术》2014年第8期下供稿作者：马健米长东刘敏[导读] 由于游梁式抽油机复杂的机械运动，使抽油机的平衡调整存在较大的难度。 中石化胜利油田临盘采油厂马健米长东刘敏摘要：油田生产中抽油机平衡调整方法较多，每种方法的调整效果不同。分析了评价抽油机平衡的3个基本准则，指出3个评价标准均可通过提取抽油机单冲程功率曲线中的信息获得。对抽油机调平衡后，使其同时满足3个基本准则时，可认为抽油机处于理想的平衡状态。现场试验测试和数据分析表明：采用准则二中的功率法调平衡后，抽油机可同时满足准则一和准则二，并接近准则三的要求，可实现抽油 机平衡调节。 关键词：游梁式抽油机；平衡准则；功率法；电流法由于游梁式抽油机复杂的机械运动，使抽油机的平衡调整存在较大的难度。目前的油田生产中，抽油机平衡的评价标准通常采用“电流法”，当下冲程最大电流与上冲程最大电流之比在80％～110％时，认为抽油机处于平衡状态。然而，电流法检验抽油机平衡时会出现假平衡现象，这是由于抽油机下冲程时会产生电机倒发电现象，而钳形电流表采用的电流互感器无法判断电流的相位导致误判，生产实践已经证明这种方法无法准确评价抽油机的平衡。因此，电能法、示功图法、平均功率法、曲柄轴转矩法等相关方法被广泛讨论。为达到节能、延长减速箱寿命、操作简便的综合目标，本文讨论了抽油机平衡评价准则原理，指出抽油机平衡的3个基本准则。若抽油机运行中能同时满足3个平衡准则时，则抽油机工作状态最佳，处于较节能的状态。 1 抽油机平衡判断原则 根据《游梁式抽油机平衡的评价标准》中规定，电流法和平均功率法是抽油机调平衡的方法，但这2种方法都可归于基本准则：1）准则一：抽油机的电动机在上、下冲程中对外做功相等。2）准则二：悬点上、下冲程中减速箱曲柄轴峰值转矩相等。3）准则三：整个冲程中减速箱曲柄轴转矩的均方根值最小。（1）准则一。这一准则通常用于游梁式抽油机平衡装置的设计，根据此准则可计算出平衡装置所储存或释放的能量Ａ0为 Ａ0＝（Ａｕ＋Ａｄ）/2 （1）式中：Ａｕ为上冲程抽油杆柱下落所做的功；Ａｄ为下冲程提拉抽油杆柱和油柱所做的功。Ａ0可通过抽油机的实测示功图，或者利用静力示功图求得。电动机在上、下冲程中对外做功可转化为电动机的输出电能，而电动机输出电能与输入电能成正比。因此，可通过测量电动机上、下冲程的输入电能是否相等来判断抽油机平衡状态，也称为电能法。式（2）表示电动机功率曲线的上冲程所包围面积和下冲程所包围的面积相等，即上、下冲程电动机对外做功相等。则有 （2）式中：Ｉｕ、Ｉｄ为上下冲程的输入电流；Ｕ为输入电压；ｃｏｓφ 指电动机功率因数；ｔ为抽油机工作时间。当下冲程与上冲程对外做功之比在80％～110％时，则认为抽油机平衡。（2）准则二。这一准则通常用于游梁抽油机的平衡状态检验与调整，但减速箱曲柄轴的转矩测量比较繁琐，通常可根据实测的光杆示功图及转矩因数表来绘制转矩曲线。这样的测量过程不利于现场的实际应用。由于电动机的输入电流和功率与减速箱曲柄轴转矩近似成正比，因此人们通常比较上冲程和下冲程的电流峰值和功率峰值来取代曲柄轴转矩峰值。 (3)准则三。调整抽油机平衡是为延长抽油机使用寿命，即希望减速箱曲柄轴输出转矩最小。在不平衡的抽油机上，曲柄轴输出转矩通常有正有负，因此转矩的平均值Ｍａ无法反应实际的载荷，通常采用均方根转矩Ｍｆ来反映减速箱曲柄轴的载荷情况。均方根转矩与平均转矩之比为周期载荷系数，其反映载荷转矩的波动程度。均方根转矩和平均转矩的表达式为从节能角度分析，若使抽油机最节能即使电动机的变动损耗最小，而变动损耗与电流的平方成正比，电动机的电流取决于载荷转矩。因此，要求电动机载荷转矩的均方根值最小。只要保证曲柄轴转矩的均方根值最小，就能保证电动机负载转矩均方根值及电流的均方根值最小，即电动机工作在节能状态。因此，曲柄轴的均方根转矩最小时，抽油机可安全节能地工作。电动机的载荷转矩通常不易测量，但功率容易测量。对于转差不大，转速变化较小的电动机，近似认为电动机转速与曲柄轴角速度是常数，曲柄轴转矩与电动机输入功率大体成正比。 可利用电动机的均方根功率的极小值作为判据对抽油机平衡率进行调节。只有当功率曲线傅里叶级数的正弦分量占主要作用时，这种调节方式才能起到较好的效果。 2 调整判断方法 2.1 电流法 尽管电流法测试抽油机平衡时会出现假平衡状态，但这种方法简单，仍被采油单位所采用。实际应用时对非平衡抽油机进行调整， （3）式中：ΔＲ为达到平衡时平衡块的移动量；Ｍｍａｘ为抽油机最大转矩；Ｗｂ为平衡块重；Ｗｍａｘ、Ｗｍｉｎ为悬点最大和最小载荷；Ｓ为冲程；ｎ为冲次。该方法适用于现场抽油机平衡状态较好情况，当抽油机严重不平衡时，此方法无法有效调整平衡。 2.2 功率法 功率法是通过测量电动机的功率变化曲线，分析抽油机的平衡情况，当下冲程和上冲程最大功率的百分比在80％～100％之间时，则认为功率平衡，此值通常不大于100％。这种判断方法与电流法原理相同，但该方法可以克服抽油机的假平衡现象，即当抽油机带动电动机发电时，测量的功率曲线为负值。
抽油机平衡率影响因素与治理对策
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/e915673012.html, 抽油机平衡率影响因素与治理对策 作者：张海春 来源：《中国科技博览》2013年第33期 【摘要】油田生产的举升方式包括抽油机、螺杆泵、电泵等，其中游梁式抽油机是油田 生产的主要设备，也是主要的电能消耗源之一，同时其利用效率很低，一般在20%～30%之间，甚至更低。在游梁式抽油机的工作过程中，它的平衡直接影响到其效能。井下载荷随着生产的进行会不断发生变化，如杆管之间摩擦的改变，含水量改变，沉没度的升降等从而不断打破游梁式抽油机原有的平衡。找出日常生产管理中影响抽油机井平衡率的各种因素，总结提高平衡率的有效方法。 【关键词】抽油机；平衡原理；平衡率；对策 中图分类号：TE933 前言 东辛油田经过多年高速开发，目前已进入开发中后期，含水急剧上升，注水水质差，生产油井井况差，地层水矿化度高，腐蚀、偏磨、地面管线结垢等一系列问题，导致近年来油井杆断脱、管泵漏失率增高，检泵维护频繁，开井时率降低，作业占产大等一系列问题，油井管理面临许多困难。而平衡率是衡量单井管理的重要指标，本文重点对如何提高油井平衡率展开论述。 1 抽油机平衡率 抽油机井平衡率是日常生产管理中的一项重要指标，抽油机在工作过程中悬点承受的是不对称的脉动载荷，上冲程载荷很大，下冲程载荷较小，这样就会造成上冲程电动机做功很大，下冲程电机做负功，即悬点拉着电机旋转口因此也就会造成抽油机不平衡。由于不平衡会对抽油机造成一系列的危害：一是上冲程过程中电机承受着极大的载荷，下冲程抽油机反而带者电动机运转做功，从而造成电能的浪费，降低电机的效率和使用寿命。二是由于承受的载荷极不均匀，会使抽油机发生激烈振动，从而影响设备的使用寿命。三是会破坏曲柄旋转速度的均匀性，使驴头上F摆动不均匀，影响抽油杆和泵的正常工作，进而影响油井的产量及检泵率，因此，抽油机在正常运转时必须采用调平衡的方式保证单井平衡率在85%以上。 2 需要的平衡 考虑睁载荷做功时，悬点在上冲程中做的功，则由上式得理论上需要的平衡功为： 3 抽油机平衡的原理与条件
抽油机调平衡(复合平衡)
抽油机调平衡（复合平衡） 安全警示 程序提示 控制措施 正确使用验电器 高空作业时系好安全带，防止摔伤事故；使用工具时要固定牢靠，防止工具使用不当或工件固定不稳造成伤害 站在安全距离处观察 稳妥收拾工具；记录整洁，字迹工整
人员要求：3人，持安全上岗证操作。 准备工作： 1、劳保用品准备齐全，穿戴整齐； 技术要求： 1．调整后平衡率在85%—115%之间为合格； 2．停抽油机时曲柄与水平位置的夹角不得大于5o； 3．平衡块固定螺栓只能卸松不能卸掉，曲柄要擦净，移动平衡块时不能用力过猛； 4．松平衡块螺栓顺序与平衡块移动方向相同，即平衡块移向哪个方向，就先卸哪个方向的螺栓。 操作步骤祥解： 1．检查工作（2分钟） （1）检查井口流程是否正常，各连接部位有无渗漏； （2）检查抽油机运转是否正常，有无异常响声，刹车是否灵活可靠； （将抽油机曲柄停在水平位置，拉紧刹车，检查曲柄有无下滑现象。） （3）用验电器检测开关箱，电机是否带电，检查电源线是否完好无老化、破损，接地是否牢固可靠。 （懂验电器的规格、型号，会验电器的正确使用。检察钳形电流表的规格、型号、检验日期、钳口清洁、闭合状况良好。检查线路时注意距离，防止发生触电事故。） 2．调平衡操作（15分钟） （1）用钳形电流表测驴头上、下行电流峰值； （测电流戴绝缘手套，选挡由大到小，钳口与被测导线垂直，被测导线居于钳口中央，更换档位时电流表必须脱离导线。读数时眼睛、指针、刻度线三点成一条直线，取抽油机上下行的电流峰值。分别测量三相导线电流，做好记录。） （2）用公式计算平衡率： （将三相上行电流与三相下行电流取平均值，套入公式：B=I上/ I下*100%计算出平衡率，判断调整方向，计算调整距离：H= |1-B | *100 （cm）） （3）按停止抽油机作业程序将抽油机停在合适位置：外调曲柄停在水平位置右下方5o或左下方5o，内调曲柄停在水平位置右上方5o或左上方5o处； （验电，检查配电箱是否带电。打开配电箱按停止按纽停抽，拉紧刹车，切断电源，打好死刹，挂好警示牌。曲柄停在水平位置±5度。外调曲柄停在水平位置右下方5o或左下方5o，内调曲柄停在水平位置右上方5o或左上方5o处；） （4）卸下平衡块锁块，松开平衡块固定螺栓，擦净曲柄面，在曲柄面上做出记号，用专用工用具将平衡块移到合适的位置，用撬杆调正平衡块使其与曲柄处于一个平面； （平台操作注意站位，平衡快移动方向严禁站人。卸掉锁块固定螺栓拿掉锁块，按先低后高的原则卸松平衡块固定螺丝，不准全部卸掉螺母，以防滑脱发生事故。正确使用摇把将平衡块移动到规定距离。装平衡块固定锁块，校正平衡块与曲柄在同一平面，按先高后低的原则紧固