游梁式抽油机平衡调整技术研究
抽油机自动平衡调整技术研究与应用
抽油机自动平衡调整技术研究与应用发布时间：2021-07-02T14:14:51.083Z 来源：《中国科技信息》2021年8月作者：石晓光[导读] 目前在采油系统中大部分还是在采用游梁式抽油机，抽油机的平衡与否，对其故障率、寿命能耗、噪音有很大影响。
辽河油田公司冷家油田开发公司采油四区石晓光摘要：目前在采油系统中大部分还是在采用游梁式抽油机，抽油机的平衡与否，对其故障率、寿命能耗、噪音有很大影响。
游梁式抽油机的节能技术就是平衡技术，平衡系统的性能，平衡效果的优劣，直接影响抽油机的节能、寿命和应用方便程度。
实时自动检测游梁式抽油机平衡是否达到行业标准，并指令伺服系统自动调整达到或优于行业标准，实现悬点载荷有多大其配重就自动调整到多大，这样就能降低能耗、增加产量。
关键词：采油系统；游梁式抽油机；悬点载荷；调整平衡目前在采油系统中大部分还是在采用游梁式抽油机，在游梁式抽油机行业标准中对平衡的要求是应使上、下冲程的最大电流差值小于最大电流的 15%。
抽油机在一定的生产条件下调整好平衡后，随着排采抽吸的进行，油井本身地层供液和含水、含气等工况的变化使悬点负荷不断的变化，使游梁式抽油机平衡偏离行业标准。
由于人工调整既费时又费力，还达不到适时调整，并且在调整时需要停抽，影响原油产量。
所以有些资料表明50%以上的抽油机大部分时间工作在欠平衡的状况，达不到行业标准。
近些年，在抽油机自动控制方面，一些油田做了尝试，主要功能有：自动调平衡、自动调冲次等。
由于是“尝试”，早期研发费用较高，使产品成本偏高。
另外由于没有形成统一标准，给设备管理带来难度，造成这些功能的使用率只有 10%左右。
随着电子行业的快速发展，机械结构的优选定型，成本的大幅度降低，自动调整平衡是采油设备的必然趋势。
1 技术方案1.1 微电脑控制部分1.1.1 数据采集监测平衡是否达到标准采用自动测量驱动电动机电流强度的方式。
微电脑在设定监测时间段内通过电流互感器和游梁位置传感器储存上冲程和下冲程的最大电流，通过比较程序得知电流偏差和较大电流是处于上冲程或者下冲程。
探讨抽油机平衡系统调整技术与对策
３改变游梁的结构
按照平衡尽 量靠近悬点的原则 ，同时，如果要求曲柄上的扭矩为
加 ，人们对降低能耗 ，提高采油效率和 降低抽油机连杆中的拉力 ， 改 常数 ，那么 ，驴头在不同的位置 时，由于悬点载荷的不同 ，所需要 的
善 曲柄销 的工 作状况 ，提高抽油机 整机 的可靠 性有 了更 为迫切 的要 平衡重也应该是不同的事实 ，人们设计 了多种改变游梁结构 的抽油机 求 ，平衡技术受到人们 的普遍关注 。 平 衡 结 构 ，主 要 有 ： ３ ． １ 在游梁上安装 可移动 的平衡系统 １抽 油机 平衡 标 准 目前研 究 表明 ，评 定抽 油机 是否 平衡 ，一 般遵 守 如下标 准 ： 采用 安装在游梁 上的可活动 的平衡 系统 ，对游梁式抽 油机进行 平衡 或二次平衡 ，该平衡方式。该平衡方式 ，采用了靠近悬点的平衡
力 ，使得平衡效果 变差 。严重的影响了气平衡抽油机 的信誉和人们使
按照抽油机的结构组成 ，抽油机可 以分成换向系统、平衡 系统 、支承 用气平衡抽油机的信心 ，造成该种抽油机在我国全面退 出了抽油机市
系统和传动系统四大部分 ，由于支承系统 、传动系统与换向系统往往 场 。应该说 ，在大型抽油机 中，气平衡抽油机应该是一种较为理想的 是密切相关的 ，因此 ，平衡 系统 和换 向系统就成为抽油机的两 大主要 机 型 。 组成部分 ，平衡系统的性能，平衡效果 的优劣 ，直接影响抽油机 的节 能 、寿命和应 用方便程度 。 由于采 油成本 的提 高 ，采油井 深度 的增
２ ． １ 副平 衡 块 平 衡 法
按照抽油 机多变量优化 设计 的模 型 ，抽油机 的平衡系统包 括曲 柄平衡系统和游梁平衡 系统两部分 ，游梁平衡部分 ，通常称为平衡部
分 。该技术是在游梁尾部 的合适位置 ，装配是个可调重量重块 ，达到 游梁复合平衡的 目的。由于没有增加任何活动构件 ，故该种平衡 的抽
浅谈游梁式抽油机调平衡的调整与判定
浅谈游梁式抽油机调平衡的调整与判定关键词:游梁式抽油机调平衡平衡率平衡率判定一、抽油机井平衡率抽油机井平衡率是日常生产管理中的一项重要指标，抽油机在工作过程中悬点承受的是不对称的脉动载荷，上冲程载荷很大，下冲程载荷较小，这样就会造成上冲程电动机做功很大，下冲程电机做负功，即悬点拉着电机施转口因此也就会造成抽油机不平衡，根据《QSY1233-2009游梁式抽油机平衡及操作规范》。
由于不平衡会对抽油机造成一系列的危害:（1）是上冲程过程中电机承受着极大的载荷，下冲程抽油机反而带者电动机运转做功，从而造成电能的浪费，降低电机的效率和使用寿命。
（2）是由于承受的载荷极不均匀，会使抽油机发生激烈振动，从而影响设备的使用寿命。
（3）是会破坏曲柄旋转速度的均匀性，使驴头上F摆动不均匀，影响抽油杆和泵的正常工作，进而影响油井的产量及检泵率，抽油机在正常运转时必须采用调平衡的方式保证单井平衡率在85%以上。
二、抽油机不平衡的原因：1、原因:抽油机的工作特点是承受交变负荷，上冲程，抽油机驴头承受作用在活塞截面上的液拄重量和抽油杆拄在液体中的重量以及摩擦、惯性、振动等负荷。
下冲程时，抽油机驴头只承受抽油杆拄在液体的重量。
上下冲程的负荷差别很大，抽油机无法正常工作，电机也容易烧坏。
在抽油机正常工作时改变抽油参数或泵挂深度以及井中含水的变化都可能使抽油机不平衡。
2、抽油机不平衡:抽油机在上下行程的负荷差异也就是电机做的功不相等叫不平衡。
三、抽油机不平衡造成的危害：1、对电机:由于抽油机不平衡引起电机负荷不均匀，造成功率浪费和效率降低，缩短电机寿命。
2、对抽油机:由于抽油机曲柄运转不平衡，使抽油机发生振动，导致各连接螺丝松动，易出现故障，影响抽油机装置的使用寿命。
3、对抽油泵及抽油杆:由于运转不平衡，影响了抽油杆和泵的正常工作。
四、抽油机的平衡原理由示意图分析：抽油机平衡原理:配重保证电动机在上、下冲程中作的功相等。
既:计算平衡率1、平衡率合格范围: B=85%~100%.2、平衡率计算公式: B=I下/I上x100%。
调整游梁式抽油机井曲柄平衡
5、开 抽
检查抽油机周围无障碍物，缓慢松刹车。合上铁 壳开关，用试电笔检测电控柜外壳，确认安全， 侧身合闸送电。 利用惯性启抽。 检查平衡块紧固无松动，用同样的方法调整另一 侧平衡块。 记录开抽时间，待抽油机生产正常后，测电流， 检查平衡效果。否则，需继续调整。
收拾工具、用具，将有关数Ⅰ上：29A Ⅰ下：40A 平衡率：B= Ⅰ小/ Ⅰ大 ×100%=73%<85% 调整距离：h=|1-B|=| 1-0.73|=0.27 m 调整方向：平衡块应向曲柄轴心(向 内)方向移动.
3、停抽
用试电笔检测电控柜外壳确认 安全，打开电控柜门。 按停止按钮，使曲柄末端略高 于水平位置,夹角小于5度,刹 紧刹车. 〖注意:若向外调时, 曲柄末端低于水平位置且曲柄 与水平夹角小于5度.〗 侧身拉闸断电,关好电控柜门, 断开铁壳开关,记录停抽时间. 检查刹车,以刹车锁块在其行 程范围的1/2～2/3之间,各部 件连接完好为宜.
技术要求及注意事项
停抽后必须切断电源
站位要合适，平衡块前进方向不许站人 大锤的运动方向应避开人体 在抽油机上进行的任何操作都必须在停机
刹车的状态下进行 调整后平衡率大于或等于85%为合格
一、准备工作
1、穿戴好劳保用品 2、准备工具、用具：
专用摇把，5kg大锤、M55专用扳手、M30套筒扳手、 600mm管钳、375mm 、300mm活动扳手各1把、绝缘 手套1只、试电笔1支、数字钳型电流表1块、扁铲、 300mm钢板尺各1把，黄油、细纱布若干、画线笔、记 录纸、笔，计算器、班报表。
采油工技能操作项目
调整游梁式抽油机曲柄平衡
XXX
前 言
• 游梁式抽油机是石油矿场进行石油开采的主 要设备，由于抽油机在上下冲程中所承受的负荷 不同，导致电动机在抽油机上、下冲程承受的负 荷不均衡，造成电能浪费，降低电动机的效率， 缩短电机的使用寿命，影响机、杆、泵的正常工 作。因此，可通过调整游梁式抽油机曲柄平衡块 的位置来达到电机负荷平衡的目的，确保抽油设 备的平稳运行。
采油工程—— 游梁式抽油机的平衡
第三章有杆泵采油第三节游梁式抽油机的平衡一、抽油机平衡原理（一）抽油机不平衡的原因：抽油机在工作过程中悬点承受的是不对称的脉动载荷，上冲程载荷很大，下冲程载荷较小，这样就会造成上冲程电动机做功很大，下冲程电机做负功，即悬点拉着电机旋转。
因此也就会造成抽油机不平衡。
（二）抽油机不平衡的危害：抽油机运转不平衡，影响电机的工作效率，使电机的功率因数降低，加大电机的功率损耗，减小电机的寿命；抽油机运转不平衡会使抽油机发生振动，严重时会造成翻抽油机的恶性事故，影响抽油机的寿命。
因此抽油机必须利用平衡装置调节达到运转平衡。
（三）平衡原理1．平衡原则及平衡条件抽油机达到平衡的原则是：（1）电动机在上下冲程中做功相等；（2）上、下冲程中电机的电流峰值相等；（3）上、下冲程中的曲柄轴峰值扭矩相等。
抽油平衡原理，如图3-31所示：在抽油机游梁后端加一重物，在下冲程中电机和下冲程的悬点载荷一起对重A：物做功，把重物升高储存位能w,md d w A A A +=则得到电机在下冲程中做的功为：d w md A A A -=式中 w A —— 下冲程中悬点载荷和电机对平衡系统做的功，即平衡系统储存的能量；d A —— 悬点在下冲程中做的功； md A —— 电机在下冲程中做的功。
在上冲程中平衡系统放出能量，帮助电机对悬点做功： mu w u A A A += 则得电机在上冲程中做的功为：W u mu A A A -= 式中 u A —— 悬点在上冲程中做的功；mu A —— 电机在上冲程中做的功。
根据第一条平衡原则： md mu A A = 即w u d w A A A A -=-可得到平衡系统在下冲程中应储存的能量为：2du w A A A +=（3-50） 上式说明抽油机的平衡条件为：平衡系统下冲程中储存的能量要等于悬点在上、下冲程中做功之和的一半。
2．平衡系统要达到平衡需要的平衡功当只考虑静载荷做功时，悬点在上冲程中做的功为：s W W A L r u )('+'=；下冲程做的功为：s W A r d '=。
游梁式抽油机变矩平衡节能与仿真分析
（ 东北 石油大 学 【 摘 机械科 学与工程学 院 ， 黑龙 江 大庆 １３ １ ） ６３８
要】 抽 油机没有平衡 装置 时， 由于上 、 下冲程 中悬点栽荷不均衡 ， 满足上 冲程 负载要 求的电动机在下冲程 中 将做
负功 。 从而 出现抽油机不平衡现 象。不平衡将造成电动机功率的浪 费， 降低电动机 的效率， 缩短 电动机及抽汲装置的寿命 ， 破
第 ２ １ 年第 ３ ０１ 期 （ 总第 ３９ ） ６期
Ｓ ＨＡＮ ＹＥ ＪＮＧ Ｉ Ｇ Ｉ Ｊ
商 业 经 济
Ｎ ．，０ １ ｏ ２ １ ３
Ｔｏａ ．６ ｔｌ Ｎｏ３ ９
【 文章编 号】 １０－０３ ０１ －０８ ０ ０９ ６４（ １） ０６－３ ２ ３
游 梁式抽 油机变矩平 衡节 能 与仿真 分析
种动 态平衡调 节技术 解决 了抽油 机载 荷在抽油过程 中 由
于井 下参数变 化带 来 的不 平衡 问题 ， 抽油机在运 行过 使 程 中处于相对平 衡状态 ， 而实现抽 油机 的节 能。 从
二、 抽油机平衡计算
ｆ） － 位移计算 一
抽油 机 四连杆 机构 简 图见 图 ２ Ｉ 一驴头 ，广 驴 头位 ，） ＿ Ｓ
ｍｅ ｔ ｏ ｄ ｒｑ ｉ ｍｅ ｔ ｎ ｕ ｓｒ ｋ ｕ ａａ ｃ ｆ ｏｉ ｅ ｄ ｌａ Ｄ ｄ ｗ ｔ ｋ ． ｈ ｓｉ ａａ ｃ ｉ ａ ｓ ａ ｔ ｏ ｍｏｏ ｅ ａ ｅ ｕｒ ｌ ｅ ｎ ｓｏ ｐ ｔ ｅ ｄ ｅ ｔ ｉ ｌｎ ｅ ｏ ｐ ｌ ｈ ｄ ｒ ｄ ｉ ｕ — ｏ ｎ ｓｒ ｅ Ｔ ｉ ｏ ｏ ｍｂ ｓ ｏ ｏ ｎ ｏ ｍｂ ｌ ｅ ｗ ｌ ｃ ｕ ｅｗ ｓｅ ｆ ｔ ｎ ｌ ｒ ｐ ｗ ｒ ｒｄ ｃ ｃｅ ｃ ， ｈ ｒ ｎ ｌ ｅ ｏ ｔｒｐ ｗｅ ｎ ｗ ｂ ｉｇ ｄ ｖｃ ， ｄ ｄ ｓｒｙ ｅ ｅ ｎ ｓ ｉ ｅｏ ｉ ｒｎ ． ｆ ｅ ｕａ ｎ ｏ ｅ ， ｅ ｕ ｅｅ ｉｎ ｙ ｓ ｏ ｔ ｆ ￣ｉ ｅ ｉ ｆ ｍｏｏ ｏ ｒａ ｄ ｓ ａ ｂ ｎ ｅ ｉ ｅ ａ ｅ ｔ ｖ ｎ ｅ ｓ ｏ ｓ ｎ ｖ ｌｃｔ ｏ ｃ ａ ｋ Ｉ ｇ ｌｔ ｇ ｎ ｏ ｆ ｐ ｙｆ ｒ ｉ
采油工高级工调整游梁式抽油机曲柄平衡操作
设备磕碰
悬绳器脱落
光 杆
防掉卡子脱落
挤压伤 磕碰伤 挤压伤
其他 9 拉伤
大庆油田有限责任公司第一采油厂培训基地
调整游梁式抽油机曲柄平衡操作－风险分析
序 号
操作部 位 平 衡 块
风险点源
危害状态
风险削减措施
10
旋转移动
磕碰伤
1.行走在安全操作区内； 2.设备运转期间严禁进入设备旋转空间内； 3.设备停运时必须将平衡块停放在下死点。 4. 检查刹车（安全制动），确保刹车灵活好用 。以防停机后曲柄滑行伤人。
检查电线连接部位，用试电笔对设备进行验电。 1.严格执行操作规程； 2.严禁设备运转过程触碰皮带和皮带轮； 3. 女工必须戴工帽，并将头发盘入工帽内，防 止活动设备缠绕头发。 1.检查电线连接部位，检查接地体是否合格； 2.用试电笔对设备进行验电，检查电器是否有 漏电现象。 侧身合空气开关，避免配电部位发生故障时放出 电弧发生电灼伤。 保持地面清洁干燥，保持人员鞋底清洁干燥。 正确使用工具，保证接触部位牢固和用力方向正 确。
4.20 检查抽油机运转情况，看有无刮碰，松动 现象，运转平稳一段时间后检测电流并计算平 衡率是否达到85%，否则重新进行调整直到合格 为止；
大庆油田有限责任公司第一采油厂培训基地
调整游梁式抽油机曲柄平衡操作－操作步骤
4.21 关好配电箱门；
大庆油田有限责任公司第一采油厂培训基地
调整游梁式抽油机曲柄平衡操作－操作步骤
大庆油田有限责任公司第一采油厂培训基地
调整游梁式抽油机曲柄平衡操作－操作步骤
4.4 将自启开关拔到手动位置
大庆油田有限责任公司第一采油厂培训基地
调整游梁式抽油机曲柄平衡操作－操作步骤
游梁式抽油机的机械平衡
游梁式抽油机的机械平衡摘要：目前，国际油田开采中最常见的方式是采用常规型游梁式抽油机，占所有采油作业的60%之多。
这种抽油机的平衡方式分为机械平衡和气动平衡。
其中，机械平衡又分为曲柄平衡、游梁平衡以及复合平衡。
本文通过介绍机械平衡的原理、准则以及方式的选择几个方面，让大家对游梁式抽油机的机械平衡有个初步的了解。
关键词：游梁式抽油机；机械平衡方式；原理准则1.游梁式抽油机平衡的意义常规游梁式抽油机主要由动力系统（电动机）、机械传动系统（驴头、四连杆机构和减速箱）、抽油系统（抽油杆等）以及机架等组成。
抽油机是通过驴头的上下运动将原油采集到地面，在上冲程中，驴头上行，抽油杆柱和液柱被提起，电动机做正功；在下冲程中，驴头和抽油杆柱在重力的作用下自由下落，电动机做负功。
在这期间，直接由做正功变为做负功，电动机载荷非常不均，这严重影响了电动机本身以及其它相关机构的工作效率和使用寿命。
因此，抽油机需要采取合理的平衡方式来消除电动机做负功这一不利因素。
由于游梁式抽油机在所有采油作业中占了非常大的比例，所以如果能很好地解决这一问题，将会带来巨大的经济效益。
2.平衡的基本原理游梁式抽油机的平衡包括气动平衡和机械平衡。
其中，气动平衡因为保养和维护比较复杂，所以使用的机会较少。
抽油机的机械平衡是通过在抽油机的游梁或者曲柄中加入平衡重来实现的，在下冲程中，将平衡重从低处抬高，这一过程除了需要驴头和抽油杆自由下落释放势能，还需要电动机输出能量，由此来消除之前电动机做负功的现象，同时平衡重被抬高储存势能，这些势能在上冲程中被释放出来，减小电动机的做功，这样有利于缓解电动机载荷不均的现象。
机械平衡根据放置平衡重位置的不同，可以分为游梁平衡、曲柄平衡以及复合平衡。
在复合平衡方式中，上冲程时，游梁平衡重和曲柄平衡重都向下移动，二者释放势能和电动机一起做功，做功的大小与悬点载荷做功的大小相等。
同理下冲程时，电动机和悬点做功之与抬高平衡重增加的势能相等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
游梁式抽油机平衡调整技术研究
【摘要】游梁式抽油机的平衡方式是通过调整平衡块来消减抽油机上下冲程的负载差异，抽油机平衡状况直接影响抽油机四连杆机构、减速箱和电机的效率与寿命，对抽油机的工作状况亦影响很大。
目前大庆油田广泛应用电流法调整平衡，当电流平衡比在85%-100%之间为平衡，但通过现场测试，电流平衡井耗电并非最低，而且现场平衡调整只能定性调整操作。
为此开展抽油机平衡调整技术研究，通过理论研究和现场试验，确定抽油机最佳节能范围，编制平衡调整程序，定量实施现场平衡调整，提高游梁式抽油机平衡调整管理水平，提高工作效率、系统效率，降低举升单耗。
【关键词】游梁式抽油机平衡调整技术研究
1 游梁式抽油机平衡调整标准
大庆油田游梁式抽油机现场平衡标准执行企业标准
sy-t5044-2003《游梁式抽油机》中8.1.3抽油机平衡中平衡电流法，平衡计算根据d.1.1的b项原则，即上、下冲程中减速器曲柄的最大净扭矩相等。
而在现场测试过程中发现，电流平衡井耗电并非最低。
如根据该标准8.1.3抽油机平衡中平均功率法，平衡计算根据d.1.1中的a项原则使上、下冲程电动机做功相等，现场测试
结果相比电流平衡井耗电低。
根据企业标准qsy1233-2009《游梁式抽油机平衡及操作规范》中3.1抽油机的平衡状态指减速器扭矩均方根值最小的状态，平衡计算原则根据5.1中，抽油机的平衡按syt5044-2003中的均方根扭矩最小法则或上、下冲程中最大扭矩相等的法则确定。
通过平衡调整，使平衡扭矩拟合悬点载荷扭矩的镜像，从而减少减速器扭矩的波动，使减速器的扭矩最小化。
平衡调整应优先保证减速器扭矩的峰值不超过减速器额定扭矩，在此基础上尽量使减速器扭矩的均方根值最小。
2 游梁式抽油机平衡调整技术理论研究
ηηη=？—电动机轴到曲柄轴的传动效率。
从上面的分析可以看出，抽油机平衡的关键是对减速器曲柄轴扭矩进行平衡，使得减速器曲柄轴均方根扭矩达到最小，但是另一方面应当满足抽油机上、下冲程电机做功相等的平衡原则。
如对抽油机减速器曲柄扭矩进行平衡计算在理论上相对较易，但在工程中测量曲柄轴扭矩存在实际困难，因此在工程角度通过测量减速器曲柄轴扭矩进行抽油机平衡设计计算不现实。
但是进一步研究发现，常规电动机的转差率较小，转速变化很小，可以认为电机转速及曲柄轴角速度是一个常数。
通过电机负载的计
算及功率与转矩、角速度间的关系，可对应转化为电机轴功率
22iiptω=？，式中： p—电动机的瞬时输出功率，kw。
电机在负载条件下在输入端测量其工作特性曲线相对比较简单，但是不能直接测量电机轴功率。
根据讨论分析电机工作特性曲线所建立各种函数关系，可以建立电机轴功率与其他电机特性曲线间的关系，为实现抽油机电机工作特性平衡奠定了基础。
关于功率平衡技术的原理及计算过程如下：如判断当前抽油机上、下冲程电机平均有功功率不符合功率平衡法条件，则采用反向计算方法，在研究电机工作特性曲线基础上，实现抽油机功率平衡。
（1）测量电机在抽油机上、下冲程过程中有功功率曲线；
（2）利用电动机工作特性曲线，确定电机在上、下冲程过程中的电流曲线、有功功率曲线、效率曲线、功率因数等与电机轴功率间的关系，推到电机轴功率；
（3）计算抽油机在当前平衡条件下的曲柄轴净扭矩；
（4）根据抽油机曲柄平衡重的实际测量位置，计算曲柄平衡重装置峰值转矩，利用平衡扭矩与光杆负载扭矩平衡叠加原则，计算
光杆负载扭矩；
（5）通过调整计算平衡重的安装位置，反向计算，使抽油机平衡满足功率平衡法要求。
通过以上过程的计算和分析，可实现游梁式曲柄平衡抽油机的精确平衡，使抽油机在安全、节能的状态下运行。
3 结论
（1）理论研究表明，在不超扭矩和电机额定功率的前提下，常规机电流平衡率为70%时能耗最低，调整区间65%-75%，异相机电流平衡度为95%时能耗最低，调整区间90%-100%；
（2）应用电流平衡调整法实现了功率平衡调整法的效果，实现平衡量化且单组调整，有效提高工作效率和平衡调整的准确率，同时也可计算抽油机减速箱输出轴的峰值扭矩。