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常规游梁式抽油机自动平衡改造方案及节能原理分析常规游梁式抽油机结构简单可靠、耐久性好，一直以来占据采油设备的主导地位，但其耗能高、制造成本高、平衡调节困难等不足日益突出。
通过分析游梁式抽油机的节能原理以及开展抽油机平衡调整技术的研究，提出了以节能为目的的游梁辅助平衡方案，在此基础上提出了一种新型自动调节游梁平衡装置。
该新型游梁式抽油机平衡调节装置对原机的改动小，通过配重块在配重横梁上的相对移动可以抵消部分驴头负载，实现不停机調节平衡从而起到节能作用。
标签：游梁式抽油机；自动平衡；节能0 引言据统计，我国在用抽油机井近9万口，年新机装备量5千余台，年耗电量105亿kwh，电费开支40余亿元。
在采油成本不断上升而油价由于供求失衡等原因持续低迷的情况下，节能降耗、不断降低生产成本已成为采油行业的主题。
当前抽油机的节能措施主要集中在以下三个方面：一是将常规型游梁式抽油机分批进行节能改造，改造成前置式抽油机下偏杠铃抽油机等；二是给常规型游梁式抽油机加装节能辅助平衡装置，实施节能改造；三是在抽油机电控柜加装电容器，对电动机无功功率进行补偿。
本文的节能方案属于第二种节能方法。
这种方法相比第一种方法的优势在于，基本无需改变抽油机的自身结构，改造费用低，节能效果好。
依据力矩平衡的原理，在游梁式抽油机的游梁上增加一个配重梁及合适的配重，由执行机构带动配重在游梁上移动，通过改变配重块在游梁上的位置来改善抽油机的平衡性。
1 主要结构原理固定安装在游梁式抽油机游梁尾端的配重横梁及安装在配重横梁上可移动的辅助平衡装置主要结构如图1所示。
电动机的旋转经皮带、减速器后，转化为曲柄旋转运动，再经曲柄连杆机构转化为游梁的上下摆动。
可移动配重块在链条的拉动下，沿配重横梁上的滑轨可做往复移动，当由于井下载荷变化导致平衡度偏离允许范围时，可通过平衡块沿配重横梁的移动调节平衡度。
最后经驴头的上下运动带动悬绳器上挂着的光杆、泵等井下载荷上下运动完成往复抽油过程。
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%。
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。
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。
在整个冲程过程中，如果平衡效果好，可使平衡重作用在曲柄处的扭矩曲线和悬点载荷作用在曲柄处的扭矩曲线叠加后形成一条波动很小的近似正弦曲线，该曲线的最大值小于电动机的功率。
这样的话电动机的输出功率就能始终在一个范围内变化，从而达到节能减排的效果。
3.机械平衡的准则
3.1.电动机上、下冲程做功相等
根据这个原理，可以求出上、下冲程过程中需要释放或储存的能量大小，由于平衡重向上运动和向下运动做的功相等，因此可以得出电动机做的功与悬点载荷做功的关系，以此来确定平衡重的大小和位置。
3.2.上、下冲程中抽油机输出轴的扭矩峰值相等
这一准则在调整运行中的抽油机的平衡时使用。
因为减速器输出轴扭矩的测量较难，而根据传动关系可以知道，减速器输出轴扭矩与电动机输入的功率和电流矩成正比，所以可以通过测量电流和功率的大小，并依据准则二进行调节，间接得到答案。
3.2.1.电流法：根据抽油机上、下冲程过程中电动机输出的电流峰值判断平衡效果。
若上冲程电流峰值明显大于下冲程电流峰值，则说明系统不平衡，此时可以增加游梁平衡重的重量或者加大曲柄平衡重的平衡半径；相反地，若上冲程电流峰值明显小于下冲程电流峰值，则应减少对应的变量。
当下冲程电流峰值与上冲程电流峰值的比值在0.85和1之间，则认为平衡。
3.2.2.功率法：功率法的原理与电流法类似，只是将检测的对象改为功率，即改用功率仪测量，记录下电动机的功率变化曲线，并因此来判断平衡状况。
当下冲程和上冲程功率峰值的比值在70%以上则视为平衡。
有一点值得注意的是，功率法可以避免电动机输出正功电流和负功电流接近时的假象平衡。
3.2.3.扭矩法：根据扭矩因数表绘出扭矩曲线。
根据上、下冲程曲柄扭矩的最大值来判断是否平衡。
当二者比值在80%—100%内时可认为抽油机平衡效果良好。
3.3.上、下冲程中，抽油机减速器输出轴净扭矩的均方根值最小
目前还没有具体的标准来评判这三种准则到底谁好谁坏，不过可以这样考虑：输出轴的负扭矩和峰值扭矩是影响减速箱寿命的主要元素，而第三准则中的均方根扭矩则是影响电动机功率的主要元素，于是可以通过综合考察这三个参数来判定平衡效果。
4.机械平衡方式的选择
在选择机械平衡方式时，除了考虑K的限制外，还应考虑下列要求：
4.1.从减少轴承、减速箱和连杆的载荷考虑，可减少曲柄平衡重、加大游梁平衡重。
4.2.从节约平衡重制作材料考虑，采用游梁平衡比较好，因为组合式的曲柄平衡重比较难做，而且在矿区，笨重的平衡重运输也较困难。
4.3.从使用方便问题考虑，增加曲柄平衡重比较容易实现，因为在曲柄上移动平衡重比起在游梁末端装卸平衡重要方便些。
5.结束语
由上面介绍的内容可以看出，由于常规游梁抽油机在结构方面的限制，想绝对达到平衡状态是不太可能的，针对这一点，很多国内外的学者尝试过游梁抽油机的基础上进行技术改造。
游梁抽油机是最早开发、应用最广、使用数量最多的机型，只要能合理改善其平衡效果，解决其能耗高的难题，这种机型会越来越广泛地被应用到各大油田中去，同时也会带来良好的社会效益和经济效益。
参考文献
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[2]马武，张力，刘健，张凯. 论常规型游梁式抽油机的机械平衡[J]. 新技术新工艺. 2013（3）：4-5.
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