試論游梁式抽油機的節能技術

黃兆丹 羅愛武 董飛飛 張清露

河南油田第一采油廠雙河采油管理區 河南南陽 474780

一、游梁式抽油機的工作原理和能耗分析

1.工作原理

游梁式抽油機的工作原理是動力機經由傳動皮帶將高速旋轉運動傳遞到減速箱，做三軸減速，后由曲柄連桿將動力機產生的高速旋轉運動轉變為使游梁上下擺動的垂直運動，最后懸繩器通過抽油桿帶動抽油泵柱塞上、下循環往復運動，將原油汲取上來。

2.能耗分析

電動機損耗：包含各種熱損失，摩擦損失以及材質損失。電動機功率越大，銅損越大，影響抽油機平衡。經測算，多數抽油機僅能達到最佳狀態的六七成，具有巨大節能潛力。

傳動損失：機械摩擦傳動損耗與潤滑條件和抽油機平衡有關。但目前使用的傳動皮帶轉動效率高，在潤滑條件好的狀態下節能空間有限。

減速箱損失：主要有減速箱的齒輪與軸承之間的摩擦造成。減少減速箱損失最關鍵在于潤滑，潤滑不足不僅會使能耗上升，還會加速齒輪跟軸承的磨損，縮短使用壽命。

換向及平衡損失：在換向結構一定的條件下，能量損耗較小，運行速率高，節能空間不大，而平衡方式的選擇不同，對扭矩曲線的峰值有重要影響。

二、游梁式抽油機的節能指標和思路

1.節能衡量指標

（1）電控技術水平

包含電動機特性，負荷率，功率因素等指標。目前游梁式電動機主要通過改良電源頻率，機械性能來提高節能水平。

（2）光桿載荷

由抽油機本身的運動性能影響，可以通過改變抽油機的結構，以降低光桿最大載荷值，實現節能的目的。

（3）曲柄軸凈扭矩

由抽油機的平衡性能影響，改善平衡性的主要方法是改變抽油機平衡方式，如由原來游梁，曲柄及復合平衡改為連桿，隨動等新的平衡方式。

2.節能思路

（1）通過改進抽油機的結構來實現節能

這種思路的重點在于完善抽油機四桿機構的優化設計和改進抽油機平衡方式來使曲柄軸凈扭矩曲線的形狀以及大小得到調節，獲得波動更平穩，負扭矩更小的理想效果，降低抽油機的周期載荷數，提高電動機運作效率，達成節能目的。

（2）通過改變動力機的工作特性來實現節能

目前游梁式抽油機所使用的動力機大多數都是電動機，使用高轉差率或者超高轉差率電動機從理論上有利于動力機的節能。但根據文獻[1]的測算，雖然使用高轉差率和超高轉差率的電動機減小了電流和功率曲線的平均值，但是高轉差率電動機的工作效率要低于常規使用的轉差率電動機，同時超高轉差率電動機的高價也是阻礙此種節能方法推廣的因素。

（3）通過增加抽油機的轉動慣量來實現節能

此種節能思路旨在通過增肌抽油機的轉動慣量來發揮其動能均衡的作用，降低電動機所要承受的扭矩波動量，實現節能。然而現今條件下，動力機多數依然采用常規轉差率電動機，輸出轉速變化和抽油機的動能變化都很小，所以單純依靠動能的變化來均衡所承受扭矩的波動，效果不是十分理想。

三、游梁式抽油機的節能技術

1.電動機及曲柄

電動機的改造是節能技術的重中之重，主要有以下四種改造方法：

（1）人為改變電動機的機械特性，柔性配合其負荷特性，從而提高系統運行效率。

（2）從設計上改變電動機的機械特性，（如使用高轉差電動機和超高轉差電動機）從而改善電動機與機桿泵整個系統的配合，減少系統能耗。

（3）換用高效節能電動機，擴大高效區范圍，提高電動機效率，降低裝機功率，從而減少電動機損失

（4）采用節能型抽油機電動機控制裝置（如可控硅調壓式節能控制器，變頻節能控制器等），對電動機的電壓進行動態調節和無功補償，降低網絡電能損失。

2.平衡方式

平衡對能量損失產生較大的影響，作為節能的重點，可采取多種形式，通過游梁偏置，調徑變矩下偏等平衡方式的合理運用能夠在不同程度上降低扭矩曲線的峰值，減小曲線波動。

3.傳動皮帶

可推廣聯組傳動皮帶各種的能量損失更小，動力大，摩擦系數小，丟轉少，且能夠明顯減小帶輪的直徑與寬度，傳動各種的能量損失更小。

4.抽油桿柱

對于井液黏度較大的油井，可以利用沖程長，沖次低的工況降低抽油桿的運動速度，采用能降低井液黏度的措施，降低抽油桿柱和液柱之間的摩擦力，對于井筒坡度較大或者井筒彎曲程度較大的油井，可以將扶正器安裝在抽油桿上，以減少桿管之間的摩擦損耗。

5.抽油泵

選取合適柱塞泵筒之間的間隙，在不增加柱塞泵筒摩擦力的條件下，縮小液體漏失量，采用耐磨耐沖擊質地堅實，開關性能良好，水力損失小的閥球和閥座，降低抽油泵部分的能耗。

總結

本文從游梁式抽油機的工作原理，耗能分析和節能指標出發，沿著改造思路尋求游梁式抽油機的節能技術，給出了節能建議。各油田可根據油井實際情況進行抽油機節能改造提高負載率和功率因數，改善采油區電能緊張局面，減少開采成本，實現健康可持續發展。

[1]張清林.抽油機的現狀、發展方向及其節能技術的探索[J].科技創新導報，2008(2)：97—97．

[2]周封，胡洋，孫志剛.抽油機節能方法與變頻技術合理應用研究[J].節能技術，2010，28(3)：218=221．

[3]王貴生.勝利油田節能技術發展現狀與展望[J].節能，2010(3)：53—56．