新型抽油机载荷、扭矩计算公式

新型抽油机载荷、扭矩计算公式

及平衡调整方法

一、抽油机载荷、扭矩计算公式 1、双驴头抽油机:

悬点最大载荷：P max =(P ’液

+ P ’杆

)×(1+Sn 2/2390) kN 悬点最小载荷：P min =P ’杆

（1-Sn 2/1470） kN

减速器曲柄轴最大扭矩： M max =0.22S （P max -P min ） kN.m 2、高原皮带式抽油机:

悬点最大载荷： P max = P ’液

+ P ’杆

kN 悬点最小载荷： P min = P ’杆

kN

减速器输出轴最大扭矩：M max = 0.5R(P max -P min )= 0.5R P ’液

kN.m 平衡箱总配重：P 配

= 0.5(P max +P min ) kN 式中：

P ’液

—抽油泵柱塞全断面上的液柱重力（沉没度太大时要考虑动液面深度）， kN ；

☆ P ’液

=ρf gLA Q

ρf —井液密度，t/m 3； g —重力加速度（=9.81m/s 2）； A Q —柱塞全断面积，m 2； L ——下泵深度，m ； P ’杆

—抽油杆在井液中的重力，kN ； ☆ P ’杆

=9.81×10-3L P 杆

（1-ρf /ρr ） P 杆

—每米抽油杆在空气中的重量，kg ρr —抽油杆密度（对钢杆ρr =7.85t/m 3）

S —冲程长度，m ； n —冲程次数, min -1

R —悬绳器驱动摩擦轮节圆半径，m ；

二、双驴头抽油机平衡调整

双驴头抽油机安装前应根据油井井况和抽油机工况，初步估算平衡块的组合和平衡块的位置，以避免出现严重的不平衡现象。投产后，应根据曲柄轴实际净扭矩情况，调整平衡，以保证抽油机在最佳状态下工作，现介绍两种平衡调整的计算方法。

1、安装前初步估算平衡

（1）估算所需的平衡力矩M 平（据已有数据选用三式之一）

M平＝0.47×（P＇杆－B＋P＇液/2）×S千牛吨·米

M平＝0.235×S×（Pmax+Pmin）千牛吨·米

M平＝0.51×（|M上max|+|M下min|）千牛吨·米

式中：P＇杆——抽油杆在油液中的重量（千牛吨）

P＇液——动液面以上，泵柱塞全断面上液柱的重量（千牛吨）

S——所用冲程长度（米）

M上max，M下min分别为上、下冲程悬点负荷在曲柄轴上产生的载荷扭矩代数和的最大、最小值（千牛顿·米）

P′杆＝q′L

P′液＝r·F·e·g Pmax·

M上max＝［Pmax －B］·TF100·

M下min＝［Pmin －B］·TF280·

式中：q′—每米抽油杆在油液中的重量（千牛顿）

L—泵挂深度（米）

r—油液密度（千克/米3）

e—动液面至井口的深度（米）

F—泵柱塞断面积（米2）

g—重力加速度值：取g=9.8米/秒2

B—抽油机结构不平衡力(千牛顿)，查抽油机铭牌或说明书的平衡力矩图解。

TF100·，TF280·—分别为曲柄位置角等于100°和280°时的据矩因数(米，有正，负)，查说明书光杆位置因数和扭矩因数表。

Pmax、Pmin—悬点负荷的最大、最小值(千牛顿)，此值可取自示功图，也可按下面公式计算：

Pmax=( P′杆+ P′液)×(1+a上/g)

Pmin= P′杆{1+7.85a下/[g×(7.85-r)]}

(2)平衡块组合方式

根据求得的M平值确定平衡块的安装位置，平衡块可同时装八块、六块、四块、两块多种组合方法，平衡块的安装位置确定的方法如下：查平衡力矩图解，在该图纵座标轴上找到等于M平的点，由此作纵座标轴的垂线与斜线相交，由交点作横座标轴的垂线，此垂线与横座标的交点值即为平衡块位置。

平衡块的位置，用平衡块上的“▽”下角所对齐曲柄上的数字来表示，无“▽”者用“保险锁块孔”位置代用。

2、投产后调整平衡的计算

可以按下面两方法之一进行计算。

(1)电流法

分别测量上、下冲程时，电动机输入的最大电流值I上和I下。若I上和I下相差太多，则认为平衡不好，此时可用下式计算平衡块应移动的距离。

R＇= Mmax/ Q曲×（I上－I下）/（I上＋I下）（米）

式中：R＇—为达到平衡，原安装的平衡块应该移动的距离。R＇为正值时，表示平衡块应离开曲柄轴心向外移，R＇为负值，表示应移向曲柄轴心。

Q曲—原安装的平衡块重量(包括连接件，千牛顿)。查平衡力矩图解的平衡块重量栏。

Mmax=0.236S(Pmax-Pmin)-0.1n2千牛顿·米

此式中的S、Pmax、Pmin意义与前同，n为每分钟的冲次数，但作为投产后的准确调整平衡，Pmax、Pmin值应从近期示功图求得。

值得注意的是电流计算法有一定的适应范围，当抽油机严重不平衡时，即I上或I下中有一个是电动机回馈发电电流(负电流)时，此公式不能使用。这时应按照：I上为“负电流”时，平衡块向接近曲柄轴心方向移动，I下为“负电流”时，平衡块向远离曲柄轴心方向移动的原则进行粗调，当I上、I下均不为“负电流”时，再按上述电流计算法进行精确调整。

判断电动机上冲或下冲是否工作在回馈发电状态，方法有两种：一种是如果配电箱内若有电度表，当抽油机在上冲、下冲的最大电流时，看电度表铝盘是否倒转，上冲时倒转则I上为负电流；下冲时倒转则I下为负电流。若没倒转，则I上、I下均为正值，即电动机上、下冲均没工作在回馈发电状态。第二种方法是：在抽油机上、下冲的最大电流时，听电动机的声音同时观察电动机的转速，若此时电动机转速已高出额定值，则表明此冲程阶段，电动机工作在回馈发电状态。

(2)扭矩法

按曲柄实际净扭矩曲线进行调整计算，测得示功图后，净扭矩按下式计算：Tn＝（P－B）×TF－M平×sinφ

式中：Tn—曲柄净扭矩(千牛顿·米)

P—悬点负荷(千牛顿)。用光杆位置因数划分示功图求得，光杆位置因数查光杆位置因数和扭矩因数表。

TF—扭矩因数(米)，查光杆位置因数和扭矩因数表

M平—最大平衡力矩(千牛顿·米)，按原装平衡块组合及实际位置(平衡块上“▽”或保险锁块孔所对曲柄上的数)查平衡力矩图解。

φ—曲柄位置角，规定：井口在观察者的右侧，以12点钟的位置为零度，顺时针转为正。

按上式取φ角间隔10°重复计算一次，并绘制Tn—φ曲线。

由Tn—φ曲线上读得上、下冲程净扭矩的最大值，分别记作Tn上和Tn下，若Tn上、Tn下相差较多，则认为平衡不好，此时可按下式计算平衡块应移动的距离R′。

R＇= （Tn上－Tn下）/（| sinφ上|+| sinφ下|）×1/Q曲（米）

式中：φ上、φ下—为发生Tn上、Tn下时的曲柄位置角。

Q曲—意义与前同。

以上两种方法，均为近似计算法，由于井况是复杂的，多因素的，若一次调不准，可再调一次，以求最佳平衡效果。考虑到功耗和结蜡等因素，若没把平衡率调到100%，以I下或Tn下较大一些较为适宜。

三、数据说明

1、光杆位置因数：

曲柄转角为φ时，光杆的行程长度(以下死点为零点)占全冲程的百分比，用PR表示。

2、扭矩因数：

光杆负荷P在曲柄轴上产生的扭矩Tw与光杆负荷P的比值，单位m，用TF表示，即：

TF＝Tw /p 或Tw＝TF×p

3、结构不平衡力：

连杆与曲柄销装置脱离时，欲保持游梁处于水平位置需要在光杆上加的力(千牛顿)，此力向下为正，向上为负，用B表示。