抽油机自调微平衡装置的研制与应用

2014-03-18王群章施珠华陈杨

石油天然气学报 2014年10期

王群章，施珠华，陈杨

王飞，庞显峰（中石化河南油田分公司第一采油厂，河南桐柏474780）

游梁式抽油机由于其结构简单、技术成熟、性能稳定、操作维护方便等特点，成为油田机械采油的主要设备。但是游梁式抽油机平衡度直接影响到抽油机的能耗。当抽油机平衡度不在80%～110%范围之内时，有可能造成电机的负荷不均衡导致电机温度升高，并且会对减速箱、曲柄销和曲柄销轴承等机械零部件造成损坏，影响其使用寿命，同时平衡度又影响曲柄旋转速度的均匀性，进而影响井下杆泵工作。因此，调平衡工作在游梁式抽油机运行管理中显得尤为重要［1］。

河南油田第一采油厂现有的游梁式抽油机的平衡大多数采取曲柄平衡块调节，对于平衡块调到头却依然不平衡的抽油机则采取复合调平衡方式，但是由于这2种调节方式操作过程复杂，劳动强度大，费工费时，已不能满足油井生产参数调整的需要。为此研制出了抽油机自调微平衡装置，进行了现场试验并取得了较好的效果。

1 抽油机自调微平衡装置技术分析

1.1 结构组成

抽油机自调微平衡装置是安装在抽油机游梁上的一套辅助平衡系统。该系统由导轨、调节机构（调节电机、减速机、链轮链条等）、行走机构（行走轮、托架、平衡轴等）、锁紧装置（刹车电机、偏心轴、凸轮、刹车块等）、平衡机构（平衡箱、平衡块等）、控制系统组成，其结构示意图见图1。

1.2 工作原理

自调微平衡装置是在曲柄平衡的基础上［2］，通过辅助平衡装置改变游梁平衡重的位置，实现自动调平衡。调平衡操作时，当控制柜上显示的上、下行电流不平衡时通过调整按钮，调整游梁上的辅助平衡装置，使游梁上的平衡重前移或后移（最大移动距离3m），当上下电流基本一致时，按动锁紧按钮，锁紧行走机构，完成平衡调节。该装置是动态调平衡装置，在抽油机运行过程中即可完成平衡调节。

图1 抽油机尾平衡结构示意图

1.3 创新技术

该装置主要是针对曲柄平衡方式的游梁式抽油机而设计的，抽油机的型号不同，该装置的大小和结构也有所不同。

1）该装置结构简单、维护方便、安全可靠。该装置的传动结构采用链条传动，传动平稳，移动距离长，安全可靠，安装维护方便；另外该装置的平衡块为转动式的，并且所有的平衡块安装在一根轴上，这样也就将所有配重块的重量集中到导轨的某一个点上，进而产生最大的有效力矩。

2）该装置具有电动锁紧功能。该机构通过齿条和齿块锁紧进而将配重块和导轨无间隙地锁紧在一起，避免因微动摩擦和撞击而造成部件的过早损坏，延长使用寿命［3］。

3）该装置具有自锁和互锁功能。当锁紧机构处于锁紧状态时，行走机构电机处于不工作状态，避免因工人误操作而导致设备损坏，只有当锁紧机构处于松开状态时，行走机构才能工作。

4）该装置在抽油机运行过程中即可完成平衡调节，节约时间，提高工作效率，减少停机时间。

2 现场试验及应用情况

2012年底抽油机自调微平衡装置研制成功后，在河南油田第一采油厂魏岗油矿魏190井上进行了现场试验。该井电动机功率22kW，电压为1140V，平衡调到头后抽油机平衡度仅为59．1%；该井安装自调微平衡装置后，抽油机平衡度由59．1%调到93．3%，机采系统效率由30．99%提升到35．93%，日节电148kW·h。2013年在江河油矿双7-138井和双8-128井上进行了推广应用，取得了良好的效果。由表1可以看出，该装置具有较好的节能效果，平均平衡度由68%提高到92．5%，平均节电率达到9．96%。利用该装置减轻了工人的劳动强度。常规调平衡是靠调整曲柄上平衡块的位置或复合平衡改造来实现的，需要吊车配合，劳动强度大。应用自调微平衡装置后，只需1名工人操作，可以快速、动态地调整平衡，随时保证抽油机的平衡度保持在最佳位置。另外，该装置稳定可靠，安全性高，彻底克服了过去抽油机调平衡时存在的安全风险。