抽油机平衡判断标准与调整方法

引言目前，抽油机、电泵、螺杆泵是油田生产中常见的三种举升方式，而游梁式抽油机在油田生产中占有较高的比例，但在实际生产中利用效率很低，基本上均低于30%。

在日常生产管理中不难发现，抽油机平衡状况的好坏，直接影响到油田生产效率及油田生产设备使用寿命，对油田生产经营情况影响很大。

而在实际生产中，井下载荷随着生产的进行往往会不断的发生变化，这些变化所带来的诸多因素都会影响抽油机原有的平衡，平衡状况被破坏后，抽油机在生产过程中消耗的电能就会不断增多，远远超出其平衡状况下的耗能量，节能目的很难实现。

要实现平衡就需要操作人员不断调整游梁式抽油机的平衡机构，这给操作人员带来很大工作量；因此，如何判断油机是否平衡、如何调整抽油机平衡的研究，在实际生产中就显得尤为重要。

依据理论研究及现场试验可以得出，在旋转平衡或复合平衡方式的抽油机上，调节旋转平衡块的平衡半径是调整平衡最方便的方法。

1功率曲线法和调整平衡块的计算公式功率曲线法，是把电动机的功率变化曲线用功率记录仪记录下来，先进行判断抽油机的平衡状况，然后依据平衡状况进行调整平衡半径的方法。

如果功率的平衡率（上冲程与下冲程中最大功率的百分比）大于85%，认为功率是平衡的；反之，认为功率是不平衡的。

当计算出来的功率不平衡时，可以用功率曲线法调整平衡率半径[1]。

抽油机功率曲线是一个随冲程周期为周期的连续函数。

数学分析得知，每一个周期性的非正弦量只要满足狄利斯利条件，就可以分解成一系列的三角级数[2]。

抽油机功率的功率曲线函数能满足狄利斯利条件就可以展开成收敛的三角级数——傅里叶级数，即P(t)=a0+∑n=1a n cos()nwt+∑n=1b n sin()nwt=∑n=1[a n cos()nwt+b n sin()nwt]（1）其中w=2πT=2πn60（2）a0=1T∫0T P(t)d t（3）an=1T∫0T P(t)cos()nwt d t（4）bn=1T∫0T P(t)sin()nwt d t（5）式中：P(t)——有效功率，kW；a0——功率函数恒定分量，kW；an、bn——功率曲线各次谐波余弦、正弦部分幅度，kW；n——冲速，min-1；w——曲柄角速度，rad/s；t、T——冲程周期，s。

游梁式抽油机平衡标准判别与优化调整作者：周荣刚李洪涛丛国荣陈新宇来源：《科教导刊·电子版》2016年第10期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标准技术对策中图分类号：TE358 文献标识码：A1游梁式抽油机平衡调整标准油田游梁式抽油机现场平衡标准执行企业标准中抽油机平衡中平衡电流法，平衡计算根据原则：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。

如根据该标准抽油机平衡中平均功率法，平衡计算根据原则使上、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。

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2.1电流平衡法由电流平衡法定义可知，当确定抽油机在上、下冲程过程中电流峰值的比值为某一值时，可以判断抽油机的平衡度，目前现场执行标准为当电流平衡度在0.85-1之间时认为抽油机平衡、工作正常。

采用电流平衡法时，当IBF=1时，反映了抽油机电动机在上、下冲程过程中电动机负载峰值相等，或间接反映曲柄轴净扭矩在上、下冲程过程中峰值扭矩相等。

2.2功率平衡法功率平衡度PBF表示抽油机在上、下冲程过程中输出功率之比，标准认为PBF 1时，抽油机处于过平衡状态；反之认为抽油机处于欠平衡状态。

抽油机调整平衡一、准备工作1、劳保齐全2、安全警示牌、安全带一副、试电笔（500V）一只、钳形电流表一个、绝缘手套一双、笔、纸、计算器、专用固定扳手一把、固定扳手、活动扳手（375mm）一把、专用机轮一把、钢板尺、钢丝刷一把、画笔、螺丝刀一把、撬杠、棉纱若干、黄油若干、大锤3.75kg一把二、操作前检查1、检查操作平台是否固定良好2、检查井口流程三. 调整平衡操作步骤1 、检查井口流程、管线伴热、井下加热是否正常、刹车装置是否灵活好用2 、检查试电笔、钳形电流表是否完好，测量抽油机启动柜是否带电，戴绝缘手套侧身开门，测量抽油机上下行电流峰值，准确度数记录3 、计算平衡率，判断调整方向、距离，平衡率=下电流/上电流*100%, (85%-115%)4 、带绝缘手套侧身按停止按钮，将曲柄停到水平位置刹紧刹车，侧身断电，挂警示牌，扣刹车锁5 、清理牙槽，画线预调位置6 、卸掉锁块，卸松平衡块螺丝螺帽，先低后高，注意不要卸掉，松锁紧块螺帽7 、侧面站立用专用机轮将平衡块调整到预定位置8 、放入锁块，调整平衡块，紧固平衡块螺母，先高后低，紧固锁块螺母及被帽9 、清理平衡块，紧固螺母，画安全线、涂抹黄油10 、松刹车锁块，检查抽油机周围有无障碍物，及管线加热、井下加热是否正常，缓慢松开刹车，带绝缘手套侧身合闸，按绿色启动按钮进行起机，利用抽油机惯性二次启动，检查紧固螺母11 、用钳形电流表测量上下行电流峰值，计算平衡率12 、收拾工具、清理现场注意事项1、在操作平台操作时必须系安全带2、停机平衡块角度上下不大于水平角度5度3、卸平衡块锁块时应站在水平高面位置侧身4、使用机轮摇动平衡块时应侧身站立，双手回拉5、工具、量具、用具正确使用，以免造成人员伤害，工器具损坏6、检查紧固率。

第四章抽油机平衡的检测与调试学习目标掌握抽油机平衡原理，能够正确判断抽油机平衡状况，熟练完成抽油机平衡调节。

第一节用观察法检查抽油机平衡状况一、操作方法（1）启动抽油机。

（2）抽油机运转几周后停止抽油机运行，观察驴头和曲柄停留位置，认真听运转声音。

（3）判断抽油机平衡状况。

二、技术要求（1）认真仔细地观察、听。

（2）必须按准则判定。

（3）判断平衡状况准则：①抽油机启动顺利，电动机无怪叫声，则抽油机平衡。

②当曲柄在任何转角停机时，曲柄可停留在该位置，或者断电后曲柄向前滑动一个很小的角度停下来，则该机平衡良好。

③当驴头在任何位置停机时，曲柄平衡块都要反复摆几下，最后使驴头停在上死点，即曲柄位置指向下方，则该机平衡偏重。

④当驴头在任何位置停机时，曲柄平衡块都要反复摆几下，最后使驴头停在下死点，即曲柄位置指向上方，则该机平衡偏轻。

⑤当驴头在任何位置停机时，曲柄缓慢地滑行到指向上方位置停下，或曲柄缓慢地退回到指向上方位置停下，则该机平衡偏轻。

⑥当驴头在任何位置停机时，曲柄缓慢地滑行到指向下方位置停下，或曲柄缓慢地退回到指向下方位置停下，则该机平衡偏重。

第二节用测时法检查抽油机平衡状况一、操作步骤（1）启动抽油机；（2）观察驴头运行；（3）准确测量抽油机上下行程时间；（4）判断抽油机平衡状况。

二、技术要求（1）应集中精力观察驴头运行。

（2）测试驴头上下行程时间应准确。

（3）必须按平衡准则进行判定。

（4）判断平衡状况准则：①上下行程时间相等，则该机完全平衡。

②上行程快，而下行程慢，则该机平衡偏重。

③上行程慢，而下行程快，则该机平衡偏轻。

第三节游梁式抽油机平衡的调整一、操作步骤（1）用观察法、测时法、测电流法等方法判断抽油机平衡状况。

（2）将曲柄停在水平位置，刹紧刹车。

（3）卸下安全销块，卸松曲柄块固定螺栓。

（4）根据计算出的平衡重半径位置，用摇柄及撬杠将平衡块移动到平衡（5）安装安全销块，拧紧平衡块固定螺栓。

抽油机调平衡抽油机调平衡一、报告，几号选手报道，请求检查工具，二、检查完毕，请求开始。

三、测电流：检查电流表钳口清洁闭合良好，带绝缘手套测量。

选择最大量程，检查电流表归零；由大到小选择合适档位，（档位转换要电流表脱离导线后再调，电流表钳口不得碰线，并且要垂直居中)检查电流表归零，测电流，电流表水平，被测导线与电流表垂直居中。

测量后关闭电流表四、计算平衡率：B=I下/I上*100% h=(1-B)*100（h小于100时向曲柄末端移动，大于100时向轴心移动），报告，调前平衡率为多少，不平衡（或平衡），需向轴向（或末端）调整多少厘米，下步操作请指示。

五、停抽①检查试电笔完好，试电笔检测配电箱外壳不带电，侧身按停止按钮停抽，拉紧刹车，检查刹车各部位连接可靠，刹车锁块在行程的1/2-2/3之间，侧身拉闸断电断开空气开关，关好门，记录停抽时间，挂警示牌，插上刹车锁六、移动平衡块到预定位置：①清理曲柄面的污物②测量预调距离，画好标记③卸掉锁块固定螺栓拿掉锁块，卸松平衡块固定螺栓及螺母，先低后高卸螺帽，不能卸掉螺母以防滑脱发生事故④检查平衡块移动前方无人，侧身使用摇把将平衡块移至标记位置，插上锁块，校正平衡块⑤先高后低的紧螺帽，对锁块螺栓和固定螺栓涂抹黄油进行保养（各紧固螺丝涂油防腐）七、启抽①检查抽油机周围无故障物，拔出安全销摘掉警示牌，松刹车，控制曲柄转速两次，验电侧身合闸送电，利用惯性启抽，关好配电箱门②检查平衡块螺丝紧固无松动八、检查调整情况①二次测电流（选择合适档位，检查电流表归零）②检测抽油机是否平衡，计算另一组平衡块调整距离（报告，调后平衡率为多少，仍不平衡（或平衡），如需调整，另一组平衡块需向轴向（末端）调整多少厘米）九、收拾工具，擦拭工具，将相关数据填入报表，报告，操作完毕。

红字是要说出来的话，绿字是要注意的事项。

优化抽油机平衡率调整方法摘要：抽油机平衡率调整是抽油机节能的一项最有效快捷方法。

目前通用办法是移动曲柄平衡块位置来调整平衡，存在弊端:没有细化和挖掘节能潜力。

为此我们对抽油机功率曲线、地面示功图、利用平衡块重量、上行功率、下行功率、冲次四个参数，计算抽油机的平衡块调整尺度。

提高了工作效率，把抽油机节能达到了最大化。

前言研究并提供一种抽油机平衡率调整方法，包括：对抽油机进行实测以获取抽油机的功率曲线图和地面功图；通过抽油机的功率曲线图和地面功图，利用平衡块重量、上行功率、下行功率、冲次四个参数，计算抽油机的平衡块调整尺度。

上述技术方案提出了一种抽油机平衡率调整方法，能够更为根据平衡块重量、上行功率、下行功率、冲次四个参数计算抽油机的平衡块调整尺度，从而提高抽油机的工作效率，降低能耗。

石油在目前阶段还是不可替代的重要物质，因此石油开采技术和管理技术一直是研究重点。

国内的油田生产普遍具有地域分散、环境恶劣、设备运转时间长的特点，因此需要投入大量的人力物力进行设备维护，并试图对设备进行改进以提高设备的工作效率，达到最佳采油/能耗比。

其中游梁式抽油机是原油生产的主要设备，采用游梁式抽油机的油井数量是总采油井数量的82％，耗电量占采油井总耗电量的89％以上，由此可以看出提高游梁式抽油机的工作效率是当前油田设备升级的重要环节。

通过大量研究可以发现，现有的游梁式抽油机的平衡对游梁式抽油机的举升能耗的影响较大，因此游梁式抽油机的工作是否处于平衡状态对节能降耗具有非常重要的意义；其中平衡就是指电动机在上下行程中都做正功，且在上下行程中做功相等。

目前的研究中，对游梁式抽油机的平衡调节主要有电流法、扭矩曲线法、功率。

1、电流法使用电流法判断抽油机平衡的标准是利用抽油机井运动时下冲程电动机最大电流与上冲程最大电流的比，以百分数表示：Ψ＝I下max/I上max×100％，式中，Ψ为抽油机平衡度(％)，I下max为下冲程最大电流(A)，I上max为上冲程最大电流(A)。

游梁式抽油机调平衡三种方法的计算与比较摘要：目前江汉采油厂98%以上的油井，采用的是机械采油，而其中90%以上的机采井，使用的是游梁式抽油机（以下简称抽油机）。

确保抽油机在平衡状态下工作，不仅仅可以节约大量能耗，而且可以延长抽油机设备的寿命，优化井下工况，间接提高油井产量。

因此调整抽油机平衡是各采油站日常设备管理中的重点工作。

抽油机调平衡大致可分为电流法、电能法、示功图法、功率法、扭矩法。

本文提供了常用的电流法、扭矩法和功率法三种方法的计算和比较。

关键词：游梁式抽油机;平衡;电流法;扭矩法;功率法1、抽油机平衡基本原理、定义及判断抽油机下冲程过程中悬点载荷以及电动机所做的功储存起来，下冲程储存的能量释放出来帮助电动机带动悬点运动做功。

这就是抽油机平衡的基本原理。

根据《QSY1233-2009游梁式抽油机平衡及操作规范》中对抽油机的平衡状态的描述：指抽油机减速器扭矩最小的状态，也就是减速器扭矩均方值最小的状态，或者上、下冲程中减速器扭矩峰值最小的状态。

通俗地说抽油机平衡必然满足上、下冲程电机做功相等。

而抽油机在日常生产中由于自身的工况特点，其驴头悬点承受交变载荷，上冲程，抽油机驴头承受抽油泵活塞截面以上液体、抽油杆柱自身的重量、以及惯性、摩擦、振动等负荷。

下冲程时，抽油机驴头仅承受抽油杆柱在井液中的重量及少量的摩擦、惯性等负荷。

其上、下冲程负荷差别非常大，抽油机无法正常运行，为了保证抽油机正常运行，通常采用游梁平衡、曲柄平衡、复合平衡、气动平衡的方法。

而对大型抽油机常用曲柄平衡（本文所讲到平衡调整所针对的就是曲柄平衡游梁抽油机）。

对于是否平衡，判断主要依据有观察法、上下冲程时间法、电流法、扭矩法、功率法等，观察法、上、下冲程时间法虽可粗略地判断抽油机是否平衡，但无法给出调整平衡的具体数值。

电流法、扭矩法、功率法不仅能计算出当前抽油机的平衡率，而且还可以算出达到平衡条件所需要移动平衡块的距离，在现场得到广泛运用。

探讨抽油机平衡判断方法与调整措施作者：马健米长东刘敏来源：《科学与技术》2014年第08期摘要：油田生产中抽油机平衡调整方法较多，每种方法的调整效果不同。

分析了评价抽油机平衡的3个基本准则，指出3个评价标准均可通过提取抽油机单冲程功率曲线中的信息获得。

对抽油机调平衡后，使其同时满足3个基本准则时，可认为抽油机处于理想的平衡状态。

现场试验测试和数据分析表明：采用准则二中的功率法调平衡后，抽油机可同时满足准则一和准则二，并接近准则三的要求，可实现抽油机平衡调节。

关键词：游梁式抽油机；平衡准则；功率法；电流法由于游梁式抽油机复杂的机械运动，使抽油机的平衡调整存在较大的难度。

目前的油田生产中，抽油机平衡的评价标准通常采用“电流法”，当下冲程最大电流与上冲程最大电流之比在80%～110%时，认为抽油机处于平衡状态。

然而，电流法检验抽油机平衡时会出现假平衡现象，这是由于抽油机下冲程时会产生电机倒发电现象，而钳形电流表采用的电流互感器无法判断电流的相位导致误判，生产实践已经证明这种方法无法准确评价抽油机的平衡。

因此，电能法、示功图法、平均功率法、曲柄轴转矩法等相关方法被广泛讨论。

为达到节能、延长减速箱寿命、操作简便的综合目标，本文讨论了抽油机平衡评价准则原理，指出抽油机平衡的3个基本准则。

若抽油机运行中能同时满足3个平衡准则时，则抽油机工作状态最佳，处于较节能的状态。

1 抽油机平衡判断原则根据《游梁式抽油机平衡的评价标准》中规定，电流法和平均功率法是抽油机调平衡的方法，但这2种方法都可归于基本准则：1）准则一：抽油机的电动机在上、下冲程中对外做功相等。

2）准则二：悬点上、下冲程中减速箱曲柄轴峰值转矩相等。

3）准则三：整个冲程中减速箱曲柄轴转矩的均方根值最小这一准则通常用于游梁抽油机的平衡状态检验与调整，但减速箱曲柄轴的转矩测量比较繁琐，通常可根据实测的光杆示功图及转矩因数表来绘制转矩曲线。

这样的测量过程不利于现场的实际应用。