游梁式抽油機的技術(shù)特點和選型應(yīng)用

馬紀

【摘要】游梁式抽油機在油田生產(chǎn)中發(fā)揮的重要作用，但是人們在討論游梁式抽油機的使用或改進問題中存在的一些認識上的不同，某些不同觀點屢屢出現(xiàn)在新產(chǎn)品介紹或某些專業(yè)文獻當中，為分清事實真相，正確指導(dǎo)油田生產(chǎn)經(jīng)營取得更佳的經(jīng)濟效益。

【關(guān)鍵詞】抽油機 技術(shù) 特征 淺談

一、關(guān)于抽油機的“無功損耗”分析

作為耗能大戶，抽油機的節(jié)能廣泛受到關(guān)注，部分理論認為，游梁式抽油機通常采用普通電機驅(qū)動，電機功率因數(shù)和負載率往往較低，常常在低于30%情況下運行，通過實施某些新技術(shù)或增加無功補償裝置就可將功率因數(shù)提高到90%以上，因此大大減小電機的無功損耗，起到大幅度節(jié)約能源的目的。

針對這種認識，我們需要理清一下什么是無功功率，在具有電感和電容的電路里，這些儲能元件在半周期的時間里把電源能量變成磁場（或電場）的能量存起來，在另半周期的時間里對已存的磁場（或電場）能量送還給電源。我們把與電源交換能量的速率的振幅值叫做無功功率。它不對外做功只是與電源進行能量交換，才被定義為無功功率，但它決不是無用功功率，電動機需要有無功功率才能建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，變壓器也同樣需要有無功功率，才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場，在二次線圈感應(yīng)出電壓。因此，沒有無功功率，電動機就不會轉(zhuǎn)動，變壓器也不能變壓。

對于供電系統(tǒng)，如果出現(xiàn)低功率因數(shù)運行的情況，會造成發(fā)電機有功功率的輸出降低，使電氣設(shè)備容量得不到充分發(fā)揮等不良影響，因此在電網(wǎng)中必須設(shè)置一些無功補償裝置來補償功率因數(shù)的降低。對于具體的用電設(shè)備來說，無功功率增加會使電流增加造成部分用電設(shè)備有用功增加，對于電機來說無用功功率增大，會導(dǎo)致電機線損增加，但是由于電機內(nèi)阻較小，通?？梢院雎圆挥?。

二、游梁式抽油機能耗分析

“游梁式抽油機”實際是機械采油系統(tǒng)的代稱，應(yīng)該指由抽油機—抽油桿—抽油泵組成的采油系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，抽油機是系統(tǒng)的動力提供裝置，它所提供的能量是包括抽油泵、抽油桿、油管以及電機、輸出管線等等在內(nèi)的機械采油系統(tǒng)能量消耗總和，在游梁式抽油機—抽油桿—抽油泵組成的機械采油系統(tǒng)中，抽油機的效率是最高的，設(shè)計合理的常規(guī)游梁式抽油機，不計減速器效率的情況下效率可達90%以上，其他結(jié)構(gòu)形式的抽油機是難以做到的，系統(tǒng)的效率較低，主要是抽油泵、抽油桿等的效率較低，即使是抽油機、電機的綜合效率達到1，則系統(tǒng)的效率仍然為30～45%，因此在這個有多個系統(tǒng)組成的串聯(lián)動力傳動系統(tǒng)中，研究節(jié)能問題需要從提高三抽系統(tǒng)效率著手，片面強調(diào)地面設(shè)施的節(jié)能，是難以取得理想效果的。

三、游梁式抽油機功率匹配分析

常聽人說：“游梁式抽油機的啟動轉(zhuǎn)矩大，為克服這一問題抽油機通常需要配備較大的電機，以確保抽油機能夠正常使用，由于游梁式抽油機所配電機功率較大，正常工作時。負載率低，大馬拉小車，所以造成能源的大量浪費?！庇瘟菏匠橛蜋C的啟動轉(zhuǎn)矩真得很大嗎？

游梁式抽油機運轉(zhuǎn)時，輸出軸上的凈扭矩等于懸點載荷在曲柄上產(chǎn)生的扭矩與曲柄產(chǎn)生的平衡力矩作用之和，抽油機啟動時通常是在上下死點位置時啟動，此位置時游梁式抽油機扭矩因數(shù)最小，懸點載荷在曲柄上產(chǎn)生的力矩和曲柄本身產(chǎn)生的平衡力矩都接近于零，這時曲柄凈扭矩和電機驅(qū)動力矩也是最小的，如果抽油機停機在上下死點位置時，一個人的力量就可以推動抽油機轉(zhuǎn)動一定的角度，如果是下死點啟動由于曲柄位置最高，儲備足夠能量將更有利于抽油機的啟動，游梁式抽油機光桿是做近似余弦加速度規(guī)律運動的，無突變載荷，這些因素都有利于抽油機的啟動，相反啟動扭矩大是某些非游梁式抽油機的特點。從另一方面講，即便是抽油機起動力矩真的很大，由于電動機本身具有較強的抗過載能力，短時間的過載使用，使電動機功率提高到額定功率的兩倍左右也不會對電動機產(chǎn)生影響。

因此從抽油機正常使用來看無需人為增大電機功率，如果用戶在使用過程中測量電機電流與電機額定電流相差較大，可以更換較小的電機。

四、電流參數(shù)配置分析

在抽油機負載率較大時，曲柄平衡力矩達到較大，此時游梁式抽油機電機工作力矩要比正常工作時大的多的，做業(yè)時，游梁式抽油機常需采用往復(fù)擺動曲柄的方法甩上曲柄，或采用提前調(diào)整平衡塊、吊車輔助作業(yè)等方法完成舉升曲柄工作，所以抽油機設(shè)計時不需要根據(jù)舉升曲柄這一特殊需要選配電機，對于非游梁式抽油機如果平衡系統(tǒng)采用的是重塊平衡，想利用電機的力量提升平衡重塊難度會更大這里不做分析。

五、抽油機的合理選型

常常有人把抽油機匹配電機的大小作為衡量抽油機是否節(jié)能的標準，也有人認為：“低沖次抽油機可以匹配較小功率的電機，因此可以大幅度節(jié)約能源，游梁式抽油機應(yīng)向低沖次方向發(fā)展?！背橛蜋C運轉(zhuǎn)所需功率與抽油機的沖次成正比，每分鐘運轉(zhuǎn)10次和運轉(zhuǎn)2次的抽油機裝機功率當然會有顯著的變化，但是抽油機的沖次與原油產(chǎn)量有著密切的關(guān)系，游梁式抽油機能夠適應(yīng)高沖次的工作條件下運行，這正是其歷經(jīng)百年長盛不衰重要原因之一，游梁式抽油機具有較寬的使用范圍，可以滿足每天0至300方排量的使用要求。

六、有關(guān)游梁式抽油機設(shè)備投入成本的討論

由于游梁式抽油機存在著單機重量高，生產(chǎn)成本高，購置成本高的傳統(tǒng)觀點，在人們的認識中存在一定的不理解。其實，對于中小型抽油機來說，游梁式抽油機生產(chǎn)成本并不高于非游梁式抽油，對于較大型號游梁式抽油機與同型號的非游梁式抽油機相比，游梁式抽油機重量最高，制造成本較高，尤其是沖程5米以上的游梁式抽油機其制造成本將會顯著提高，但是，游梁式抽油機具有很高的可靠性，可以節(jié)省大量銷售、服務(wù)費用，因此游梁式抽油機仍然是目前市場上價格最低廉的抽油機。

七、抽油機發(fā)展前景分析

在中國抽油機市場一度出現(xiàn)“繁榮”的局面，針對抽油機的設(shè)計以及配套裝置的設(shè)計品種不斷涌現(xiàn)，但是真正能夠經(jīng)得起時間考驗長期被用戶接收的少之又少，分析原因，主要是由于他們都是在以上列舉的針對游梁式抽油機錯誤認識指導(dǎo)下研發(fā)出來的產(chǎn)品，所以其產(chǎn)品是難以達到預(yù)期效果。

由于歷史原因，中國抽油機的發(fā)展走的是一條自我發(fā)展的道路，產(chǎn)品沒有與世界接軌，這就難免走一些彎路，今后我國抽油機的研發(fā)和選型，還是應(yīng)該多借鑒一些世界發(fā)達國家的經(jīng)驗，如果產(chǎn)品能夠等同采用API標準，與世界接軌，這樣及有利于原油生產(chǎn)單位提高綜合效益而且對制造行業(yè)在世界上的崛起也起到積極推動。