试论游梁式抽油机的节能技术

黄兆丹 罗爱武 董飞飞 张清露

河南油田第一采油厂双河采油管理区 河南南阳 474780

一、游梁式抽油机的工作原理和能耗分析

1.工作原理

游梁式抽油机的工作原理是动力机经由传动皮带将高速旋转运动传递到减速箱，做三轴减速，后由曲柄连杆将动力机产生的高速旋转运动转变为使游梁上下摆动的垂直运动，最后悬绳器通过抽油杆带动抽油泵柱塞上、下循环往复运动，将原油汲取上来。

2.能耗分析

电动机损耗：包含各种热损失，摩擦损失以及材质损失。电动机功率越大，铜损越大，影响抽油机平衡。经测算，多数抽油机仅能达到最佳状态的六七成，具有巨大节能潜力。

传动损失：机械摩擦传动损耗与润滑条件和抽油机平衡有关。但目前使用的传动皮带转动效率高，在润滑条件好的状态下节能空间有限。

减速箱损失：主要有减速箱的齿轮与轴承之间的摩擦造成。减少减速箱损失最关键在于润滑，润滑不足不仅会使能耗上升，还会加速齿轮跟轴承的磨损，缩短使用寿命。

换向及平衡损失：在换向结构一定的条件下，能量损耗较小，运行速率高，节能空间不大，而平衡方式的选择不同，对扭矩曲线的峰值有重要影响。

二、游梁式抽油机的节能指标和思路

1.节能衡量指标

（1）电控技术水平

包含电动机特性，负荷率，功率因素等指标。目前游梁式电动机主要通过改良电源频率，机械性能来提高节能水平。

（2）光杆载荷

由抽油机本身的运动性能影响，可以通过改变抽油机的结构，以降低光杆最大载荷值，实现节能的目的。

（3）曲柄轴净扭矩

由抽油机的平衡性能影响，改善平衡性的主要方法是改变抽油机平衡方式，如由原来游梁，曲柄及复合平衡改为连杆，随动等新的平衡方式。

2.节能思路

（1）通过改进抽油机的结构来实现节能

这种思路的重点在于完善抽油机四杆机构的优化设计和改进抽油机平衡方式来使曲柄轴净扭矩曲线的形状以及大小得到调节，获得波动更平稳，负扭矩更小的理想效果，降低抽油机的周期载荷数，提高电动机运作效率，达成节能目的。

（2）通过改变动力机的工作特性来实现节能

目前游梁式抽油机所使用的动力机大多数都是电动机，使用高转差率或者超高转差率电动机从理论上有利于动力机的节能。但根据文献[1]的测算，虽然使用高转差率和超高转差率的电动机减小了电流和功率曲线的平均值，但是高转差率电动机的工作效率要低于常规使用的转差率电动机，同时超高转差率电动机的高价也是阻碍此种节能方法推广的因素。

（3）通过增加抽油机的转动惯量来实现节能

此种节能思路旨在通过增肌抽油机的转动惯量来发挥其动能均衡的作用，降低电动机所要承受的扭矩波动量，实现节能。然而现今条件下，动力机多数依然采用常规转差率电动机，输出转速变化和抽油机的动能变化都很小，所以单纯依靠动能的变化来均衡所承受扭矩的波动，效果不是十分理想。

三、游梁式抽油机的节能技术

1.电动机及曲柄

电动机的改造是节能技术的重中之重，主要有以下四种改造方法：

（1）人为改变电动机的机械特性，柔性配合其负荷特性，从而提高系统运行效率。

（2）从设计上改变电动机的机械特性，（如使用高转差电动机和超高转差电动机）从而改善电动机与机杆泵整个系统的配合，减少系统能耗。

（3）换用高效节能电动机，扩大高效区范围，提高电动机效率，降低装机功率，从而减少电动机损失

（4）采用节能型抽油机电动机控制装置（如可控硅调压式节能控制器，变频节能控制器等），对电动机的电压进行动态调节和无功补偿，降低网络电能损失。

2.平衡方式

平衡对能量损失产生较大的影响，作为节能的重点，可采取多种形式，通过游梁偏置，调径变矩下偏等平衡方式的合理运用能够在不同程度上降低扭矩曲线的峰值，减小曲线波动。

3.传动皮带

可推广联组传动皮带各种的能量损失更小，动力大，摩擦系数小，丢转少，且能够明显减小带轮的直径与宽度，传动各种的能量损失更小。

4.抽油杆柱

对于井液黏度较大的油井，可以利用冲程长，冲次低的工况降低抽油杆的运动速度，采用能降低井液黏度的措施，降低抽油杆柱和液柱之间的摩擦力，对于井筒坡度较大或者井筒弯曲程度较大的油井，可以将扶正器安装在抽油杆上，以减少杆管之间的摩擦损耗。

5.抽油泵

选取合适柱塞泵筒之间的间隙，在不增加柱塞泵筒摩擦力的条件下，缩小液体漏失量，采用耐磨耐冲击质地坚实，开关性能良好，水力损失小的阀球和阀座，降低抽油泵部分的能耗。

总结

本文从游梁式抽油机的工作原理，耗能分析和节能指标出发，沿着改造思路寻求游梁式抽油机的节能技术，给出了节能建议。各油田可根据油井实际情况进行抽油机节能改造提高负载率和功率因数，改善采油区电能紧张局面，减少开采成本，实现健康可持续发展。

[1]张清林.抽油机的现状、发展方向及其节能技术的探索[J].科技创新导报，2008(2)：97—97．

[2]周封，胡洋，孙志刚.抽油机节能方法与变频技术合理应用研究[J].节能技术，2010，28(3)：218=221．

[3]王贵生.胜利油田节能技术发展现状与展望[J].节能，2010(3)：53—56．