抽油机和电机特性对其系统能耗影响

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1、抽油机和电机特性对其系统能耗影响　　摘要：分析了抽油机及电机特性对系统效率影响。在不改变电动机配置的情况下，抽油机平衡度越接近100%地面效率越高。抽油机平衡度越高自然启动所需要的功率越小，电动机的配置功率就越小，从而提高电动机负载率和地面效率。关键词：抽油机的平衡；节能中图分类号：TE08文献标识码：A文章编号：抽油机的平衡问题一直是影响整机运转。由于游梁式抽油机在上冲程时驴头需提起抽油杆柱和液柱，电动机要付出很大能量，而下冲程时抽杆柱依靠自身重量就可以下落。不但不需要电动机付出能量，反而对电动机作功，这样就使得电动机载

2、荷不均匀，严重影响了四连杆机构、减速箱和电动机的速率和寿命，也恶化了抽油杆和抽油泵的工作条件，因此必须合理的解决好平衡问题。一、抽油机特性7常规游梁式抽油机为四连杆结构，驴头悬点连接的是有杆泵抽油装置，其承载的是交变负荷，在一个工作循环周期内上、下冲程的载荷相差很大，为了降低减速箱输出轴上的扭矩，减小电机运行功率，必须对悬点载荷进行平衡。对于常规曲柄平衡游梁式抽油机，由平衡特性决定了其平衡重作用在减速箱输出轴上的扭矩随时间的变化曲线是一条正弦曲线，而抽油机在运转过程中悬点载荷作用在减速箱输出轴上的扭矩随时间的变化曲线是一不

3、规则的曲线，两者扭矩方向相反，相互抵消，起到降低减速箱输出轴净扭矩峰值的作用。但由于抽油机载荷扭矩和平衡扭矩有较大差异，不能很好地平衡，因此作用在减速箱输出轴上的净扭矩仍波动很大，在一个工作循环周期内出现较高的“峰值”和较低“谷值”，有时甚至还会出现负扭矩。净扭矩的大幅波动势必增加电机的能耗，同时需要加大电机的配置功率。常规游梁抽油机平衡性差是造成抽油装置效率低、能耗高的主要因素。1.1机械平衡（1）曲柄平衡。其优点有结构简单，制造容易，可避免在游梁上造成过大的惯性力，其缺点就是调整较困难，它适合重型机。（2）游梁平衡。其

4、优点有平衡方式简单，可减小连杆、曲柄销曲柄的弯曲力，简化曲柄轴结构，其缺点就是大冲次时惯性大，当抽油机大时平衡效果不好，安装调节也不便，它适合小型机。（3）复合平衡。就是集前两者的长处，兼有曲柄平衡和游梁平衡的优点。它适合于大中型机子。我厂应用最多的是复合平衡的抽油机。其实调平衡还有一种公式计算法：Ｐ杆＝ｑ杆×ＬＰ液＝（Ｆ活－ｆ杆）×Ｌ×υ7式中：Ｐ杆—抽油杆柱在空气中的重力，Ｎ；ｑ杆—每米抽油杆在空气中的重度，Ｎ／ｍ查《手册》可知；Ｌ—抽油杆长度，ｍ；Ｐ液—活塞以上环形液柱重，Ｎ；Ｆ活—活塞截面积，ｍ２；Ｆ杆—抽油杆截面

5、积，ｍ２；ｆ杆—抽油杆截面积，ｍ２；ν液—抽汲液体重度，Ｎ／ｍ３；ａ．ｄ—游梁前，后臂工度，ｍ；Ｘ０—抽油机本身的不平衡重（从抽油机出厂说明书查得）；γ—曲柄旋转作用半径，ｍ；Ｑ曲—曲柄平衡愉的重，Ｎ。这种方法虽然比较复杂，但可以测出准确的移动距离，但现场很少采用。现在采用的是钳形电流测试法，要点就是先将电流表调零，再选择合适的档位，钳口要垂直一场地线读值时，要眼睛、指针、刻度成一条垂直于表盘平面的直线，分别读取上冲程和下冲程电流的峰值，然后用公式：>8或计算，如果算出的结果0.8，也就是小电流与大电流的比值大于８０%为平

6、衡，如果小于８０%就要调平衡。1.2建议是否能在配电箱内安装一个小显示器，这样每天的电流可一目了然。也可让测井公司测示示功图时，连带电流也测出来，这样便于抽油井的分析管理。二、常规电机特性7决定抽油机配套电机配置功率的依据是抽油机运行峰值功率和启抽时的启动力矩，由于抽油机启动时加速度大、惯性载荷大，而常规电机转差率小于3%，机械特性“硬”，导致启动力矩是实际负载平均功率力矩的3～4倍，甚至还要大，启动电流一般是电机额定运行电流的6倍，是正常运行电流均值的10倍以上。抽油机越不平衡，所需启动力矩越大，为克服抽油机启动时的惯性

7、和正常运行中产生的高负荷峰值，使电机功率配置过大，导致实际运行负载率低。统计14型抽油机所配电动机的平均负载率为16.4%，造成“大马拉小车”的现象。目前，常规抽油机通常配置Y系列电动机，图1是该种电机的效率关系特性曲线（曲线CD），电机负载率越低，效率越低。由图1可知，负载率低于50%时，严重偏离高效区，导致运行效率和用电功率因数严重偏低。我们对10口14型机的拖动电机测试，电机负载率为8.89%～28.62%，电机效率为54.2%～87.65%。其次是抽油机在运转过程中减速箱输出轴功率随时间的周期性变化使电动机的运行负

8、载率、运行电流、运行功率、运行功率因数、运行效率产生周期性的变化。电动机输出功率不稳定是导致功率因数降低、无功功率升高的原因之一。因此电动机负载率低是导致抽油电动机效率低的主要原因。图1常规Y系列电机（曲线CD）—效率关系特性曲线。2.1抽油机启动特性7要想实现游梁式抽油机高效节能，关键是要解决好平衡问