基于VB的游梁式抽油机TF、PR计算软件的设计与应用

杜伟龙，王宗宗，史鑫利

（1.河南信宇石油机械制造股份有限公司 河南 濮阳　457001；2.西南大学 重庆　400715）

基于VB的游梁式抽油机TF、PR计算软件的设计与应用

杜伟龙1，王宗宗1，史鑫利2

（1.河南信宇石油机械制造股份有限公司 河南 濮阳457001；2.西南大学 重庆400715）

扭矩因数和光杆位置因数是游梁式抽油机重要的参数指标，也是新抽油机选型和老抽油机运行方案调整的重要计算参数，对于测试和调整抽油机平衡，提高抽油机整体性能，延长抽油机使用寿命有着重要意义。为了解决实际计算中，计算参数多、中间量多、计算点多，算法本身较为繁琐的问题，本文基于VB设计并实现了游梁式抽油机扭矩因数和光杆位置因数的计算软件。实际应用表明，该软件具有操作简便、计算准确的特点，达到了设计要求。

扭矩因数；光杆位置因数；VB；计算软件

游梁式抽油机的扭矩因数和光杆位置因数由抽油机的四连杆尺寸和曲柄角共同决定。当抽油机的各项尺寸大小确定后，其在各个曲柄角度时的扭矩因数和光杆位置因数便随之确定。但在抽油机实际运行中，随着各部件的磨损和维修，抽油机四连杆的尺寸会发生变化，之前设定的各项尺寸参数和计算得出的数据不再真实地表现抽油机的目前状态，并且在不同尺寸下的扭矩因数和光杆位置因数在计算时参数多、中间量多、计算点多，加之算法本身较为繁琐，因此对其进行计算的工作量非常大。

因此，设计一款能够快速计算抽油机在各种情况下扭矩因数和光杆位置因数的计算软件将会为设计人员设计抽油机各项参数，维护人员快速判断抽油机平衡情况，以及抽油机经过平衡调整后各项参数值的重新计算提供快捷、准确的帮助。

1　研究背景

常规型游梁式抽油机结构简单，工作可靠，但驴头悬点运动加速度较大且平衡效果较差。而抽油机的平衡状态好坏直接影响抽油机四连杆机构运动性能、减速箱、抽油杆和电动机等组件的工作效率和使用寿命[1]。

通过扭矩因数和光杆位置因数的计算，结合油井示功图上、下冲程的载荷曲线，很容易得到在指定曲柄角时的光杆载荷和由纯光杆载荷产生的扭矩；也可进一步计算得出曲柄在指定旋转角度时的旋转平衡重最大扭矩和曲柄净扭矩，利用此方法，可以求得曲柄角从0°开始旋转一周每转15°共25个计算点的曲柄净扭矩，并依此绘制出能够反映曲柄轴扭矩随曲柄角的变化的扭矩曲线，通过与此种型号抽油机减速器极限扭矩作比较，即可判别出减速器是否超载，判断准确，结果直观，为判断抽油机是否平衡提供了理论基础[2]。此外，通过扭矩曲线还可确定电动机输出功率，检查功率的利用情况及利用均方根扭矩选择电动机功率。

使用近似公式或经验公式在计算时将抽油机悬点运动加以简化，并忽略了抽油机系统的惯性、游梁摆角、抽油机不平衡等因素，致使算法虽然简便但存在较大误差[3]，影响对抽油机平衡率的判断，因此不宜采用。扭矩因数的逐点计算法是计算曲柄轴扭矩的最基本方法，可适用于各种机型游梁式抽油机在任意平衡程度情况下的计算，可用于正在运转抽油机的扭矩诊断计算[4]。

2　定　义

2.1对符号的定义

文中其他使用到的参数及其意义在表1中加以说明[5]。

2.2计算公式

算法参考现行的《中华人民共和国国家标准：石油天然气工业 游梁式抽油机（GB/T 29021-2012）》标准，该标准于2012年12月31日发布，2013年7月1日开始实施。

2.2.1几何模型及几何关系式

常规型游梁式抽油机的几何模型如图1所示。

图1　常规型游梁式抽油机几何模型Fig.1　Geometric model of conventional beam pumping units

表1　数据说明Tab.1　Illustration of data

当sin ρ为负值时，ρ为负值。

2.2.2GB/T 29021-2012推荐计算公式

扭矩因数：

光杆位置因数：

3　软件设计

3.1设计环境

1）台式电脑、笔记本电脑均适用；

2）主频400 MHz以上的CPU；

3）至少600 M可用硬盘空间；

4）Microsoft Windows 98/NT/2000/XP/7操作系统；

本次软件的开发、运行和维护是在Windows 7 64位操作系统上实现的[6]，具体配置为：3.00 GHz CPU；4.00GB RAM，汇编系统使用的是Visual Basic 6.0。

3.2软件设计流程

计算软件[7-9]的工作流程如图2所示。

图2　计算软件工作流程Fig.2　Work flow chart of the calculation software

3.3软件功能

3.3.1查询模式

在软件的“查询模式”工作页面下（如图3所示）提供了CYJ5-2.1-13HF、CYJ6-2.1-18HF、CYJ6-2.5-18HF、CYJW7-2.5-26HF、CYJ8-3-37HF 5种型号的抽油机以供选择，用户可以在“抽油机型号”中选择需要查询的抽油机型号，确定需要计算的曲柄角范围后，单击“开始计算”按钮，便可得到计算结果；用户若点击“返回”按钮，返回初始界面，用户可重新选择计算模式。

其中，在“查询模式”中系统包含的抽油机类型及其各项尺寸参数如表2所示：

表2　“查询模式”下抽油机类型及其尺寸参数Tab.2　Types and size parameters of beam pumping units in query mode

图3　“查询模式”工作界面Fig.3　Working interface of query mode

3.3.2自定义模式

3.1.1 犬类脊索断裂构建低压力型容量超负荷模型 这类模型的优点为：(1)操作者易控制二尖瓣反流量和反流程度；(2)无需开胸手术；(3)不影响心包膜；(4)易复制；(5)所有的二尖瓣附属物均保持完整，即使二尖瓣反流非常严重。缺点是会引发急性二尖瓣反流，进而导致与人类脊索断裂导致的二尖瓣反流一致的症状，但是和临床上逐渐发生的二尖瓣反流的症状表现存在差异[7-9]。

在软件的“自定义模式”工作页面下（如图4所示），需要用户分别输入A、C、P、R、K、H、I、G的值以及确定需要计算的曲柄角范围，单击“开始计算”按钮，便可得到计算结果；用户若点击“返回”按钮，返回初始界面，用户可重新选择计算模式。

图4　“自定义模式”工作界面Fig.4　Working interface of user-Defined

3.3.3数据导出

当用户在“查询模式”或“自定义模式”下点击“开始计算”按钮后，系统进入如图5所示的计算结果显示界面，若点击此页面中的“输出结果”按钮，系统将会在F盘中生成一个名为“计算结果.txt”文件，如图6所示，文件中保存与结果输出界面中文本框相同的内容，以便用户保存或进一步进行数据的处理。

图5　结果显示界面Fig.5　Working interface of results display

图6　结果输出界面Fig.6　Working interface of results output

4　结　论

《游梁式抽油机扭矩因数、光杆位置因数计算软件》软件目前已在河南信宇石油机械制造股份有限公司抽油机一厂使用，相比于之前手工计算面临的参数多、中间量多、重复计算多、易出错等问题，本软件具有运算准确、便捷方便的优势，很大程度地提高了工作效率，降低了设计、开发成本。参考文献：

[1]刘颖.在役游梁式抽油机优化设计的研究[D].大庆：大庆石油学院，2007.

[2]廖绪兵.游梁式抽油机扭矩软测量系统研究与开发[D].武汉：武汉理工大学，2010.

[3]冯立，吴虞，才庆.抽油机扭矩计算模型建立及求解方法[J].油气田地面工程，2012（6）:17-19.

[4]孙东，齐光峰，范路，等.游梁式抽油机扭矩曲线平衡测试新方法[J].石油仪器，2012（1）:8-10，97.

[5]中国国家标准化管理委员会.GB/T 29021.石油天然气工业 游梁式抽油机[S].中国标准出版社，2013.

[6]吴永正，刘云鹏，谢海玮，等.基于VB6.0的游梁式抽油机设计计算软件开发[J].石油工业计算机应用，2011（3）:55-57.

[9]张海俊，史忠植.自主计算软件工程方法[J].小型微型计算机系统，2006（6）:1077-1082.

[10]商娟叶，张丽敏.云计算平台在高校的开发与应用研究[J].电子设计工程，2012（10）:140-142.

[11]胡云，赵林靖，李建东.软件无线电中π／4-DQPSK突发信号位定时算法[J].电子科技，2005（6）:2-4.

Design and application of TF、PR calculation software in beam pumping units based on VB

DU Wei-long1，WANG Zong-zong1，SHI Xin-li2
（1.Henan Xinyu Petroleum Machinery Manufacturing Co.，Ltd.，Puyang 457001，China；2.Southwest University，Chongqing 400715，China）

The torque factor and coefficient of polished rod position are important parameters of beam pumping units，and also significant calculation parameters in new pumping units model selection and current pumping units scheme adjustment，thus have important sense to test and adjustment of the pumping units balancing，improve the overall performance of the pumping units，and extend the service life of the oil pumping machine.In order to solve the problems of multi-parameters，multiintermediate variables，multi-calculation points and the essentially complicated algorithm in actual calculation，the design and realization of torque factor and coefficient of polished rod position in beam pumping unit calculation software based on VB is designed in this paper.The actual experiment and application show that this software has the advantages of simple operation，calculation accurate，and reached the design requirements.

torque factor；coefficient of polished rod position；VB；calculation software

TN06

A

1674－6236（2016）01-0048-04

2015-04-02稿件编号：201504019

国家重大科技成果转化项目（［2011］1322）；国家发改委资源节约和环境保护资金项目（20110905）

杜伟龙（1989—），男，山东德州人，硕士，助理工程师。研究方向：石油机械设计、钻采设备自动化。