淺談新型儲能式抽油機裝置

摘要：目前國內外先后研制出不同型號的抽油機，在一定程度上克服了常規游梁式抽油機的一些弊端。但是仍然沒有解決抽油機上下沖程受力不平衡、加速度高、慣性載荷大、總體質量大等問題，而且使結構復雜化，對抽油設備的維修、保養上添加了一定的困難。文章僅從游梁機的地面抽油設備的效率角度，淺談其節能問題。

關鍵詞：儲能式抽油機；經濟效益；抽油節能；抽油效率

中圖分類號：TE933 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）16-0023-02

國內抽油機分類依據起傳動、換向系統和平衡方式。分為常規游梁式抽油機、四桿傳統機構抽油機、六桿機構抽油機、前置式抽油機、筒式抽油機、空氣平衡抽油機、鏈條式抽油機、液壓式抽油機等，而我們分析以上抽油機的優缺點，進行合理的計算，查閱文獻，最后得出幾點結論，對抽油機進行改良，得到新型的儲能式抽油機。

1 國內外現狀的分析

一百多年來，雖然國內外在不斷地研制不同類型的抽油機，但是抽油機的基本原理和工作機構并沒有發生本質性的變化。常規的游梁式抽油機憑借其結構簡單、適合各種復雜的工作環境、維修使用方便等優點，一直處于抽油機設備的主導地位，在國內外被廣泛使用。然而，在長期的使用中，人們發現常規的游梁式抽油機也存在著許多問題，它存在的平衡效果差、載荷率低、工作效率低、“大馬拉小車”、能耗高等問題嚴重地制約了常規游梁式抽油機的應用，抽油機負載是獨具特點的時變負載，即起動抽油機的初始狀態要求電機的起動力矩是抽油機平時實際負載的3～4倍。當起動力矩適用則負載功率必然無法匹配，即實際運行負載功率遠遠小于電機的額定功率，這就是所謂的“大馬拉小車”現象。過剩的抽油能力增加了抽油機無功抽油的時間，造成油井開采的電能的大量消耗，能源浪費十分嚴重。在下沖程中，抽油機不僅在無功抽油，而且會處于發電狀態，產生電能回饋電網，會對電機產生大的損害。對于石油部門和生產廠家來說，應最大程度地解決以上問題，減少能耗、減少成本來換取最大的回報。目前抽油機耗電量大以及能量利用率、工作效率低這一現狀仍是我國抽油機研究的重點之一，在抽油機效率和節能方面，還有很大的提升空間。

2 新型抽油機的結構圖

如圖1所示，本實用新型的一種新型儲能式抽油機，包括：驢頭、游梁、支架、高壓彈簧、橫梁、連桿、曲柄、減速箱、電動機、剎車裝置。

3 該裝置的簡要工作過程

該種抽油機，包括驢頭、游梁、支架、高壓彈簧、橫梁、連桿、曲柄、減速箱、電動機、剎車裝置，所述驢頭與游梁通過軸相連接，所述游梁與支架的頂端連接，可繞軸轉動，所述游梁與橫梁進行軸連接，橫梁與曲柄通過連桿軸連接，均可以繞軸運動，曲柄與減速箱輸出軸通過平鍵進行固聯，減速箱輸入軸一端通過皮帶與電機的輸出軸相連接，減速箱輸入軸的另一端與剎車裝置相連接。

在上述技術方案基礎上，本抽油機最大的創新之處就是取消了傳統抽油機的平衡塊，并在游梁與橫梁之間添加高壓彈簧，充當儲能裝置，起到儲能和平衡作用。

根據抽油機利用驢頭的上下運動的工作原理，我們利用彈簧的特性進行儲能，在抽油機的驢頭在下沖程時，游梁可壓縮前彈簧裝置，后面游梁拉后彈簧裝置，通過改變彈簧的形變來進行儲能，當驢頭下行到最低點時，此時彈簧被壓縮和拉伸到一定程度，此時儲存裝置中彈簧的型變量達到最大，即儲存的能量達到最大。當游梁進行上沖程時，這時儲能裝置開始釋放能量，彈簧裝置中的彈簧開始恢復形變，對游梁產生一個與電機作用方向相同效果的力，從而利用下沖程無用的能量對游梁做功，達到了節

能作用。

4 該新型裝置的創新點

（1）提高能量利用率，增加生產效益。進行大膽創新，利用高壓彈簧特性，制造出一種新型的儲能裝置并應用于抽油機上。利用高壓彈簧來儲存、釋放抽油機工作中損失掉的一部分能量，進行能量的再利用。

（2）夠改善懸點的載荷情況，緩解電機載荷情況。利用高壓彈簧的彈力特性，改善電機的負載率過低致使電機以較低的效率運行的情況。

（3）該抽油機改善了平衡程度。平衡程度越高，正轉距和負轉矩峰值差就會減小，減少回饋電網的電力系統的能量損失。

（4）消除或削弱負轉矩現象。削弱對曲柄銷的磨損，使減少減速器的齒輪反向負荷，從而延長抽油機的使用壽命，提高經濟效益。

5 結語

自從2013年4月份開始對儲能式抽油機的研究和探討，初步得出了一些結論和觀點?！皽\談”意味著我們才剛剛起步，接下來我們要做的工作還有很多，例如“機構的受力分析”、“機構的真實模擬”等等，都將作為我們的研究目標。我們會全力做好后續工作，爭取將每個部分進行細化和量化。將創新點做到通俗易懂，達到大家所熟知的地步。最后將儲能式抽油機的模型和實物制作出來，利用仿真軟件進行模擬仿真，達到最后的結題，讓大家了解到儲能式抽油機的問世將給社會帶來意想不到的結果和

好處。

參考文獻

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[3] 劉峰.復合抽油桿懸繩裝置的研制[J].石油機械，2005，（7）.

基金項目：本裝置已獲2013年大學生國家級創新創業訓練項目

作者簡介：盛月辰（1993—），男，中國石油大學（華東）機電工程學院學生，研究方向：材料成型與控制工程；趙紫謙（1992—），男，中國石油大學（華東）機電工程學院學生，研究方向：車輛工程。