常規型游梁式抽油機設計

摘 要：抽油機是石油工業中的一項重要組成部分，常規型游梁式抽油機也是應用最為廣泛的設備。本次設計主要的工作重點是如何學會優化設計方法，如何讓抽油機更加節能。其中對抽油機幾何尺寸的優化設計將直接影響到設計的好壞。主要采用的方法是減少沖次和增大沖程，經過試湊的方法使加速度達到最小來最終優化P，C，K，I，R，A這五個重要的參數。通過此優化設計方法解決了很多實際又經濟的問題。如對電動機的選擇，一般常規型游梁式抽油機對電動機的額定功率要求很高，但本次設計由于減少了沖次增大了沖程，對電動機的額定功率的要求減少了很多。由于抽油機電動機額定功率的減少耗電也大大下降，也解決了抽油機耗電大的問題。

關鍵字：抽油機，常規型，結構，設計計算；

文章編號：1674-3520（2015）-07-00-02

一、常規型游梁式抽油機的類型以及工作原理

（一）工作原理

抽油機的發動機通過三角帶和減速箱帶動曲柄作等速旋轉運動。曲柄——連桿——橫梁——游梁四桿機構將這一運動轉變成驢頭的變速上下圓弧旋轉運動，再通過懸點、抽油桿帶動抽油泵、柱塞做變速的上下往復直線運動。抽油泵泵筒底部裝有固定閥，柱塞上裝有游動閥。當抽油機上沖程時，油管彈性收縮向上運動，帶動機械解堵采油器向上運動，撞擊滑套產生振動；同時，正向單流閥關閉，變徑活塞總成封堵油。當抽油機下沖程時，油管彈性伸長向下運動，帶動機械解堵采油器向下運動，撞擊滑套產生振動；同時，反向單流閥部分關閉，變徑活塞總成仍然封堵油套環形油道，使反向單流閥下方區域形成高壓區，這一運動又對地層內的油流通道產生一種反向的沖擊力，將原油吸入泵內，同時將已排出泵外的原油舉升到地面。

（二）抽油機的類型以及常規型游梁式抽油機的結構形式

游梁式抽油機可分為：常規型游梁式抽油機，異相型游梁式抽油機，前置型游梁式抽油機，倍增程游梁式抽油機，斜直井游梁式抽油機，雙驢頭游梁式抽油機，氣平衡式游梁式抽油機。

游梁式抽油機是有桿抽油設備的地面動力裝置，它由動力機、減速器、機架和四連桿機構等部分組成。盡管它在工作中暴露出了驢頭懸點運動加速度大，平衡效果較差，工作效率較低，在長沖程時體積和質量均較大等缺點，但它仍是目前應用最為廣泛的抽油機形式。

二、國內抽油機的發展概況

我國抽油機發展已有50多年的歷史。50年代以進口為主，修配為輔，主要是蘇聯CKH常規游梁式抽油機。1975年以后制定并完善了國產抽油機技術標準。80年代抽油機實現全部國產化，不僅滿足自給，而且有部分出口。在此期間，我國抽油機技術有了飛躍發展，瞄準世界最先進水平。隨著科技的進步，抽油機亦有很大的發展，出現很多新型品種，如繩索滑輪式、旋轉驢頭式、大輪式等游梁式長沖程抽油機。從設計方法學功能分析的角度講，抽油機的基本功能相對簡單，必然吸引著各行各業的專家對抽油機進行研究，形成了石油系統內外部抽油機專業廠、非專業廠一起生產、試制新型抽油機和對抽油機進行研究的百花齊放的局面。

三、設計的基本參數

（一）常規型游梁式抽油機的原始數據：

設計題目：常規型游梁式抽油機設計。

設計數據：最大懸點載荷： ；

光桿最大沖程： ；

沖次：4次/分。

（二）抽油機模擬示功圖的建立

在設計抽油機之前，首先要確立抽油系統的地面示功圖，它是抽油機動力分析的起始條件。所謂的模擬示功圖是指在抽油機正常的工作條件下，能包容該機型各種工況，使抽油機的各項動力性能指標受到最惡劣工況考驗的示功圖。以現場實際示功圖為基礎，運用多元統計分析理論，結合理論研究成果和現場試驗，給出了一種能預測在正常稀油工況下油井地面示功圖參數的方法。

四、抽油機安裝及試運行

（一）安裝抽油機的有關規定

1、根據地腳螺栓的位置，從油井中心通過基礎平面劃中心線。

2、將底座在基礎上用斜鐵墊高，移動底座使其打有中心線的標記同基礎的中心線重合，并保證底座與井口中心的準確距離。

3、沿底座長度、寬度定幾點找水平，并檢查縱橫兩個方向的水平度、均勻地上緊地腳螺栓或壓杠。

4、將支架安裝在底座上，使支架頂部與底座水平面平行，從支架中心另一側吊一鉛錘，若鉛錘沒有落在底座的中心線上，則應有重新調整斜鐵或做其他調整。

5、減速器裝在機座上，正確的位置應使減速器對稱中心線與箱座上中心線標記重合。

6、剎車安裝、調整拉桿，使剎車間隙在2—3毫米內保證制動靈活。

7、安裝電機，由電控箱將電源接入電機，安裝小皮帶輪和三角膠帶調整電機旋轉方向，使曲柄順時針方向旋轉。

8、將游梁、橫梁裝置，連桿裝置的組合件總成安裝在支架頂部，再將連桿與曲柄相連接，在游梁中心上懸鉛錘，使鉛錘落在底座中心線上。

9、將帶有懸繩器的驢頭安裝在游梁上。

10、在底座下面灌注水泥沙漿，凝固后，均勻地上緊全部地腳螺栓。

11、將曲柄放在水平位置拉動剎把，將減速器剎死，安裝曲柄和平衡塊，并根據事先計算好的參數調整好平衡塊在曲柄上的位置，擰緊方頭螺栓和止動塊。

（二）對安裝好的抽油機進行檢查

1、以4.1安裝第3條要求進行檢查底座水平度，橫向允許誤差為2/1000。

2、以4.1安裝第4條要求檢查支架頂部軸承座中心的水平投影對底座中心線的重合度，偏差不大于5毫米。

3、以（1）安裝第8條要求檢查游梁對稱面的水平投影對底座中心線的重合度，偏差不大于5毫米。

4、檢查懸點運動的軌跡——驢頭懸點投影其值不大于 。

5、檢查兩曲柄的平行度（剪刀差），檢查曲柄最遠的兩曲柄銷孔，相對位移偏差不大于7毫米。

6、檢查連桿的平行度，測量兩連桿內側到曲柄兩端加工面的對應點的距離，最大偏差值不超過3毫米。

7、檢查所有的聯接件是否牢固（尤其是曲柄銷、平衡塊等處）。

8、檢查剎車是否靈活，松合是否一致，剎車間隙是否合理。

9、檢查電器安裝是否符合技術安全要求。

10、檢查潤滑點是否已注油。

11、松開剎車、啟動電機，使抽油機的曲柄轉1—2周，觀察驢頭、游梁、橫梁、連桿裝置、曲柄、減速器等運行是否靈活，是否有卡、碰、磨等現象。

（三）試運行

1、安裝、調整、檢查工作完成后，即可以進行試運轉，啟動時充分利用曲柄裝置慣性，在進行2—3次接通與斷開后方可連續工作，以保證減速器的潤滑及減小啟動力矩。

2、在事先選擇的參數下（沖程、沖次），根據上、下沖程電流基本相等原則精調平衡塊位置后，連續運轉2小時。

3、在試運轉中應進行下列檢查：電動機、各運轉零部件、軸承的運轉是否平穩，有無卡、碰、磨現象。潤滑是否充分，是否溫升過高；驢頭擺動是否有明顯振動；連桿等各處的焊縫是否有裂紋現象；整個抽油機運轉是否平穩；各密封處是否漏油；各連接件是否聯結牢固；帶傳動的張力是否適度，剎車是否平穩可靠，上、下沖程電流是否基本相等。

4、上述各項檢查合格后，即可移交正常生產。

（四）正常運轉時的操作

抽油機投入正常使用后，應經常了解運行情況，并定期按試車運轉時的檢查項目進行檢查。尤其應定期檢查曲柄銷、電機套等是否松動。也應注意同時重新緊固表中的螺栓，如發現異常現象，又不能及時排除，應停止運行進行維修。