【采油PPT课件】抽油机节能技术

二、常用的节能型抽油机
1、异相曲柄平衡抽油机
国内油田定型最早、使用最多的节能型抽油机 。
由于存在着极位夹角，上冲程所用的时间较长，下冲程所用 的时间较短。上冲程时间变长既可以改善泵的充满程度，又可 以减少惯性载荷，因此可使抽油机井下效率提高。这种抽油机 自1986年问世以来，已在全国各油田得到了广泛应用。在相 同工况条件下，异相曲柄平衡抽油机较常规抽油机节电达15% 左右，系统效率提高3～4%。缺点是下行速度快，不适合稠油、 聚驱等下冲程粘滞阻力大的情况使用。
二、常用的节能型抽油机
1０.2直线电机驱动抽油机的工作原理及特点 旋转电机演变为圆筒型直线电机的过程： 旋转电机→扁平型单边直线电机→圆筒型直线电机
动子
定子
二、常用的节能型抽油机
1０.2直线电机驱动抽油机的工作原理及特点
直线电机主要由初级 和次级组成，在初级的 定子槽中绕有三相绕组， 通入三相电以后，将产 生与轴线方向平行的磁 场，该磁场对次级将产 生吸引力，次级就沿着 轴线方向做直线往复运 动。
图10-3a 直线电机驱动的抽油机方案1
图10-3b 直线电机驱动的抽油机方案2
二、常用的节能型抽油机
10．1直线电机的历史与发展
直线电机的历史，最早可追溯到1840年惠斯登 (Wheatstone)开始提出和制作了略具雏开但并不成功的 直线电机，从那里至今，已有近160年的历史了，在这不 算短的历史过程当中，直线电机经历了探索实验、开发 应用和实用商品化三个阶段: 1 探索实验阶段(1840-1955)年 2 开发应用阶段(1956-1970年) 3 实用商品阶段（1971年-至今） 钢管输送机、运煤矿机、起重机、空压机、冲压机、拉 抻机、各种电动门、电动窗、电动编织机、磁悬浮列车
8、直线往复式抽油机
二、常用的节能型抽油机
9、皮带抽油机
由胜利高原有限公司制造，适用于长 冲程、大排量。该种抽油机是一种无游 梁式塔架抽油机，纯链条—皮带传动结 构。由于扭矩臂仅0.46米，对动力扭矩 需求低。与常规机相比，可减小减速箱 的等级和电机容量，节电率达10～40%。 采用长寿命重型皮带给抽油杆传递动力， 其弹性缓冲作用降低了抽油机换向冲击 对井下泵及抽油杆柱的不利影响。
抽油机的平衡通常以曲柄平衡为主，平衡块的重量和位 置确定以后，作用在减速器输出轴的扭矩曲线就是一条规 则的曲线，两条曲线的相位几乎正好相反，二者相抵的差 值就是净扭矩曲线。也就是这条Biblioteka 线最终转化为电动机的 有功功率曲线。
抽油机的平衡通常以曲柄平衡为主，平衡块的重量和位 置确定以后，作用在减速器输出轴的扭矩曲线就是一条规 则的曲线，两条曲线的相位几乎正好相反，二者相抵的差 值就是净扭矩曲线。也就是这条曲线最终转化为电动机的 有功功率曲线。
由华北石油二机厂设 计制造，在华北等油田 应用460余台。
偏轮式抽油机
二、常用的节能型抽油机
8、直线往复式抽油机
分别由长春长城石油机械厂和广田 实业有限公司设计制造，在辽河、吉 林等油田使用了142台。该种抽油机采 用链轮换向系统，塔架式结构，16型8 米冲程。与同规格常规机相比，大型 机节约钢材1倍，中型机节约钢材1／3， 小型机节约钢材3吨。电机配套功率减 小30～50%，节电率达40％。
率达30%。
低矮型抽油机
二、常用的节能型抽油机
4、调径变矩节能抽油机
由新疆第三机床
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40%。
双驴头型抽油机
二、常用的节能型抽油机
3、矮型异相曲柄平衡抽油机
结构设计上四连杆
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二、常用的节能型抽油机
10、 “磁悬浮抽油机
磁悬浮列车运行时与轨道保持 一定的间隙，一般为1厘米至 10厘米，因此运行安全、平 稳舒适、无噪声，全自动化运 行，时速可达550公里。
二、常用的节能型抽油机
10、 “磁悬浮抽油机
“磁悬浮”抽油机是用直线电机直接驱动的抽油机，直线 电机的的原理与“磁悬浮”列车的原理一样，区别只在于电 机的形式不同，“磁悬浮”列车用的是平型直线电机，而抽 油机用的是双排平型或圆筒型直线电机。
图10-3a 直线电机驱动的抽油机方案1
图10-3b 直线电机驱动的抽油机方案2
二、常用的节能型抽油机
10、 “磁悬浮抽油机
针对游梁式抽油机动力系统的无功消耗大的缺点，提出研 制一种直线电机驱动的抽油机举升装置，直接利用直线电机 做直线运动的特点，取消旋转电机驱动抽油机的减速器、连 杆和曲柄等传动装置。而这种直线电机抽油机有着结构简单、 使用寿命长等优点。
二、常用的节能型抽油机
1０.2直线电机驱动抽油机的工作原理及特点
在初级（定子）中通过 三相电流后，产生行波 磁场，在行波磁场的电 磁推力作用下，定子沿 行波磁场运动的方向做 直线运动，通过改变供 电相序便可改变次级 （动子）的运动方向。
二、常用的节能型抽油机
1０.2直线电机驱动抽油机的工作原理及特点
二、常用的节能型抽油机
1、异相曲柄平衡抽油机
二、常用的节能型抽油机
1、异相曲柄平衡抽油机
国内油田定型最早、使用最多的节能型抽油机 。
该种抽油机的曲柄销与曲柄轴孔中心连线对于曲柄自 身的轴线有一个偏置角，并且当悬点位于上、下死点时， 连杆间存在一个极位夹角，这种结构形式使得平衡块扭 矩曲线的相位提前，从而使得净扭矩曲线比较平坦，而 且可在一定程度上消除负扭矩，因而使电动机电流波动 减小，能量损失减少，抽油机地面效率提高。
反映到曲柄上的 工作扭矩曲线； W —悬点载荷; B —结构不平衡 TF —扭矩因数
一、抽油机的平衡特征及节能原理
由于惯性力、振动力及充满程度的影响，实际的示功图 各种各样，差别很大，因此，悬点负荷转化到减速器输出 轴的扭矩曲线就是一条不规则的曲线。
Twn —悬点载荷W反映到曲柄上的工作扭矩曲线； Tr —由平衡重产生的平衡扭矩曲线； Tn —Twn 、Tr叠加后的曲柄轴净扭矩曲线。
二、常用的节能型抽油机
1０.2直线电机驱动抽油机的工作原理及特点
直线电机采用圆筒型结构，以消除侧向端部效应。 其初级是由多个线圈和铁心组成的同轴线圈，次级 由作为磁轭的铁管及其上安装的高性能环型的永磁 体钕铁硼材料组成。可以产生足够的气隙磁密。永 磁体的充磁方向为径向，且极性交替排列，作为动 子磁轭的铁管同时作为其上下移动时的导轨。定子 上每极下的槽数及槽型尺寸由具体的性能指标确定。
2. 建立节约型社会
2003年底统计，中国石油天然气股份有限公司13个 油田已有抽油机井89263口，年耗电约70×108kWh。 抽油机的平均有功功率是8.95kW，系统效率是23%， 如果单机每天节电10kWh，一年将节电3.2×108kWh。
一、抽油机的平衡特征及节能原理
常规抽油机是一种四连杆机构，它的作用是将电动机的 旋转运动变成悬点的往复运动。
二、常用的节能型抽油机
1０.2直线电机驱动抽油机的工作原理及特点
三相电缆线
滑轮
电机接线 次级电枢绕组
负荷 次级铁芯
初级永磁体
机架 控制箱
扶正轮
由大安石油机械厂设计 制造，在辽河等油田应用
150余台。
摆杆式抽油机
二、常用的节能型抽油机
7、偏轮式游梁抽油机
该种抽油机的结构是在常规 机的游梁尾部装有一个偏轮， 在偏轮与中央支座之间增设一 操纵杆，使得抽油过程中的平 衡力臂和动力力臂合理变化， 实现上提加速度比常规机减少 45%，上冲程动负荷及振动负 荷减少60%，节电率达30%以 上。
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一、抽油机的平衡特征及节能原理
抽油机做功体现在上、下冲程悬点的负荷不一样大，理 论的示功图是一个矩形，考虑进冲程损失，理论示功图就 成为一个平行四边形。
理论示功图
理论示功图
3m冲程常规抽油 机示功图
一、抽油机的平衡特征及节能原理
Twn=(W-Bcosδ)TF
TF=ARsinα/Csinβ Twn —悬点载荷W
二、常用的节能型抽油机
10、 “磁悬浮抽油机
磁悬浮列车是 一种利用磁极吸 引力和排斥力的 高科技交通工具。 排斥力使列车悬 起来、吸引力让 列车开动。磁悬 浮列车上装有超 导磁铁，铁路底 部则安装线圈。
二、常用的节能型抽油机
10、 “磁悬浮抽油机
通电后，地面线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总保持相同， 两者“同性相斥”，排斥力使列车悬浮起来。铁轨两侧也装有线圈，交流 电使线圈变为电磁体。它与列车上的磁铁相互作用，使列车前进。
抽油机节能技术
2. 建立节约型社会
2. 建立节约型社会
开 发 替 代 能 源
2. 建立节约型社会
2. 建立节约型社会
石油工业节电潜力
石油工业是能源的生产大户,也是耗能大户。抽油机仍 然是目前主要的采油方式，数量多、耗电量大，因此， 节能潜力也大。1997年统计,全国有抽油机井70000口。 1999年统计,全国抽油机采油年耗电总量约 105×108kWh，占油气生产总用电比例的49.2%，年电 费支出高达42亿元。