抽油机平衡计算本03讲稿.ppt

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1、四、抽油机平衡计算问题提出：(1)为什么要研究抽油机平衡问题（或不平衡所带来的后果）。（2）如何计算或检查抽油机的平衡。1从前面的悬点载荷计算，可知：当抽油机不加平衡装置时，上冲程：悬点承受最大载荷，电动机做功（正功）提升负荷。下冲程：悬点在抽油杆的自重作用下克服浮力下行，即电动机不仅不需要对外做功，反而是抽油杆带动电动机转动，电动机做负功。这就造成了抽油机在上下冲程中的不平衡。2抽油机运动不平衡的后果：（1）电动机的负荷不均匀，造成功率的浪费和效率降低。（2）由于由于这种不平衡使抽油机发生振动，容易引起事故，影响抽油机装置的寿命。（3）破坏曲柄旋转适度的均匀性，影响抽油杆和泵的

2、正常工作。所以抽油机必须安装平衡装置。3（一）平衡原理叙：解决问题的思路：1）假定安装了一平衡装置后，使得电机上、下冲程中都做正功，并且相等。即安装的平衡装置在下冲程中能够把能量储存起来，而在上冲程中利用储有能量帮助电动机一起做功提升负荷。2）研究各种平衡方式实质上就是如何计算所加的平衡重，假设在抽油机后梁上加一重物，在下冲程中让抽油杆自重和电动机一起对重物做功，则：43）平衡原理在下冲程中能够把能量储存起来，而在上冲程中利用储有能量帮助电动机一起做功提升负荷，使得电机上、下冲程中都做相等的正功。下冲程：Amd＝Aw－Ad(AW=Ad+Amd)上冲程：Amu＝Au－AW(Au＝A

3、W＋Am)平衡条件Amu＝Amd即Aw－Ad＝Au－Aw3-595Ad---抽油杆柱对重物所做的功（即悬点在下冲程所做的功）；Amd---电动机在下冲程中对重物作的功；Aw---重物增加的位能（即重物的位能升高了）Au----重物和电动机对悬点所作的总功；Amu----上冲程电动机作的功；6理解：上式说明要抽油机运转平衡，在下冲程中需要储存的能量为上冲程中悬点所作功之和的一半，这是平衡计算的依据。（二）平衡方式叙：为了把下冲程中抽油杆自重作的功和电动机输出的能量储存起来，可以采用不同的形式来储存能量，即所谓不同的平衡方式。目前采用的有气动平衡和机械平衡。71、气动平衡如图3-50

4、所示，下冲程中通过游梁带动活塞压缩气缸中的气体，把下冲程中作的功储存成为气体的压缩能；上冲程中被压缩的气体膨胀，将储存的压缩能转换成膨胀能帮助电动机做功。气动平衡多采用于大型抽油机。这种平衡方式不仅可以大量节约钢材，而且可以改善抽油机的受力系统，但平衡系统的加工系统的加工制造质量要求高。82、机械平衡在上冲程中，以增加平衡重块的位能来储存的能量；在上冲程重平衡重降低位能来帮助电动机做功。机械平衡方式有三种：1）游梁平衡：在游梁尾部加平衡重，适用于小型抽油机。2）曲柄平衡（旋转平衡）：平衡重加在曲柄上，这种平衡方式便于调节平衡，并且避免在游梁上造成过大的惯性力，适用于大型抽油机。3

5、）复合平衡（混合平衡）：在游梁尾部和曲柄上都加有平衡重，是上述两种方式的组合，多用于中型抽油机。9（三）平衡计算上冲程中悬点作的功：下冲程中悬点作的功：（注）：由于惯性载荷，在上下冲程中，所作的功等于零，所以在Au和Ad中没有考虑惯性力，若按四连杆机构分析计算，作正功和作负功正好抵消，所以为零。将Au和Ad代入（3-59）得：10--------（5-60）分析：也可以写成其中：当L、d、D改变后，Aw的值也变化了，所以需要重新调节平衡。111、游梁平衡下冲程平衡重Wb被抬高的距离为：Sc:S=C:a平衡重块储存的位能（对重物所做功）12在平衡条件下：则：——（3-61）式中：w

6、b—达到平衡所需要加的平衡重量。当考虑抽油机本身重量的不平衡时，则：13式中：—抽油杆本身的不平衡值，是折算到游梁重心位置的附加平衡力，可查抽油机出厂说明书（具体计算见魏一书p65）2、曲柄平衡下冲程中储存的位能：平衡重位能曲柄重位能抽油机不平衡附加位能14式中：R—曲柄平衡半径，m；wcb—曲柄平衡块重量，N;Rc—曲柄本身的重心到曲柄轴心的距离，m;Wc—曲柄自重，N;SB—B点的最大位移，SB=2rr—曲柄销离曲柄轴心的距离称为曲柄半径，m（取决于采用的悬点冲程）xμb—抽油机本身的不平衡值，是折算到尾轴承处的附加平衡力，N。15在平衡条件下：将代入上式，并进行整理可得，达

7、到平衡所需的平衡半径的计算公式：——（3-62）16表达式说明：曲柄平衡通常是通过改变平衡半径R来调节平衡。[注]：对某一型号的抽油机a、b、Wcb、Wc、Q、xμb均为已知常数，将这些数值代入式（3-62）就可得该型抽油机的计算公式。（见书P105例题）3、复合平衡如图所示：复合平衡是上述两种平衡方式的组合，也可用同样的方法得到其计算公式：17下冲程储存的位能：而：在平衡条件下：——（3-63）式中符号同前。18[提示]：上面介绍的只是以上下冲程中电动机做的功相等作为平衡标准进