長(zhǎng)沖程低耗材新型節(jié)能抽油機(jī)

董德崗　汪坤　曾祥端　馬洋波　韓東穎

設(shè)計(jì)理念：

國(guó)內(nèi)外所開發(fā)的多種抽油機(jī)中，長(zhǎng)沖程抽油機(jī)占有很大的比例。傳統(tǒng)的長(zhǎng)沖程抽油機(jī)品種繁多，有前置式抽油機(jī)、大擺角游梁式抽油機(jī)、雙驢頭抽油機(jī)、游梁式雙井抽油機(jī)、鏈條式無游梁抽油機(jī)、漸開線天輪抽油機(jī)、曲柄連桿式無游梁抽油機(jī)等。其中游梁式為提高沖程長(zhǎng)度往往要制造成高大型，其他類型的抽油機(jī)也普遍存在效率低、耗材高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的弊端，所以長(zhǎng)沖程低耗材新型節(jié)能抽油機(jī)還處于探索階段，尚不成熟。

目前許多油田的開發(fā)已進(jìn)入中后期，長(zhǎng)沖程節(jié)能抽油機(jī)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用將進(jìn)入到一個(gè)全新的階段。而低耗材節(jié)能型抽油機(jī)能極大降低油田的開發(fā)成本，在國(guó)際油價(jià)低迷的背景下，能實(shí)現(xiàn)效益的最大化。

設(shè)計(jì)模型，解決方案、思路

1.根據(jù)動(dòng)滑輪組改變力的大小與運(yùn)動(dòng)速度的原理，我們小組對(duì)多個(gè)滑輪組進(jìn)行了測(cè)試。實(shí)驗(yàn)采用規(guī)格：內(nèi)徑30mm的滑輪若干，通過改變滑輪組的個(gè)數(shù)和安裝位置，可以實(shí)現(xiàn)不同程度的增程效果，并測(cè)試了在實(shí)現(xiàn)兩倍沖程時(shí)，模擬重物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和電動(dòng)機(jī)的負(fù)載情況。

2.在對(duì)上述實(shí)驗(yàn)效果的評(píng)估中，我們發(fā)現(xiàn)采用滑輪組的增程和節(jié)能效果不明顯，因此對(duì)實(shí)物模型進(jìn)行了較大的改進(jìn)，即采用分級(jí)提升的原理替代滑輪組增程原理，并對(duì)分級(jí)提升的動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與懸繩器的間接提升系統(tǒng)進(jìn)行了兩次實(shí)驗(yàn)。

（1）動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)采用四個(gè)相同規(guī)格的齒輪、電磁鐵、電動(dòng)機(jī)、光軸、軸承支座等。

動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)原理：通過電磁鐵的電磁力，使游動(dòng)齒輪分別與固定光軸齒輪A和B嚙合，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的轉(zhuǎn)換。我們通過多次實(shí)驗(yàn)和不斷改進(jìn)，基本實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力轉(zhuǎn)換的問題。

（2）懸繩器的間接提升系統(tǒng)

我們初步對(duì)懸繩器的分級(jí)提升系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試，但因懸繩器部位體積龐大，電磁鐵作用力不均衡，容易造成裝置的晃動(dòng)，且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在明顯不足，在后期的工作中我們進(jìn)行了改動(dòng)，將木塊換成了橡膠塊，克服了晃動(dòng)問題。

3.針對(duì)齒輪組和電磁鐵的動(dòng)力換向系統(tǒng)穩(wěn)定性不足的問題，我們組又采用了電磁離合器制動(dòng)換向的裝置，并對(duì)裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。電磁離合器制動(dòng)換向系統(tǒng)原理與上述原理相似，采用兩組電磁離合器替換掉齒輪組和電磁鐵結(jié)構(gòu)，通過電磁離合器的通電與斷電，可以非常靈敏地實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸的制動(dòng)，即達(dá)到絞車A與B實(shí)現(xiàn)間歇工作的目的。實(shí)驗(yàn)測(cè)試顯示，采用電磁離合器的制動(dòng)換向裝置，實(shí)驗(yàn)效果明顯，穩(wěn)定性較好。

4.為了能夠使裝置自動(dòng)化運(yùn)行，我們添加了一個(gè)計(jì)時(shí)開關(guān)來控制電路，經(jīng)試驗(yàn)，運(yùn)行狀況較好。

工作原理總結(jié)

這種抽油機(jī)采用一個(gè)下特殊懸繩器和一個(gè)上懸繩器，三個(gè)絞車，通過絞車的交替工作，帶動(dòng)兩個(gè)懸繩器交替工作，來完成光桿的上沖程運(yùn)動(dòng)和下沖程運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)十米的長(zhǎng)沖程，依靠平衡系統(tǒng)的上下直線運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)過程中的能量轉(zhuǎn)換。這種抽油機(jī)高度比傳統(tǒng)長(zhǎng)沖程抽油機(jī)低一半以上，體積和質(zhì)量更是大大減小，可靠性高，操作、維修方便，造價(jià)亦有大幅度下降。

責(zé)編/武爽endprint