新型游梁式抽油机平衡块调节器

杨长伟++李鹏++吴法旺++商青山++包银祥

摘 要：抽油机工作时的平衡状况直接影响四连杆机构、减速箱和电动机的工作效率和使用寿命。因此，采油生产管理中时常需要根据抽油机的工况对其平衡状态进行调节。为解决游梁式抽油机在进行平衡块调节时工作效率低、劳动强度大和安全系数低等实际问题，根据曲柄凹槽和平衡块的结构特点进行了游梁机平衡块调节器的研制。新型平衡块调节器主要由杠柄、铰链、主体、下档杆、滑块、上档杆、弹簧、调节螺母、挡板等九部分组成。现场应用表明：新型平衡块调节器优化了调节抽油机平衡的操作步骤，具有结构紧凑、操作简便效率高、安全可靠劳动强度低的显著特点，它的研制与使用能减少抽油机停机作业时间，提高采油时率。

关键词：游梁式抽油机 平衡块 调节器 研制与应用

中图分类号：TE933.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（a）-0051-02

1 问题提出

为确保设备的合理运行，游梁式抽油机井在日常管理工作中，通常需要根据地下和地面的工况变化对抽油机的平衡状况进行合理调整。游梁机调平衡是采油生产的日常工作之一，也是设备节能降耗的重要手段，它主要通过改变平衡块位置来实现抽油机的平衡。特别是油田进入后期开发，对抽油机井的日常管理和设备的节能降耗工作更加精细，调参工作也更加频繁。调整平衡块的工序通常是：抽油机断电停机、佩戴安全带、操作人员上机拆卸锁块和固定螺丝、调节平衡块、进行平衡率测试、紧固平衡块固定螺丝与锁块、取下安全带离开抽油机、合闸开抽、运行正常后离开抽油机。《中国石油天然气集团公司职业技能鉴定-采油工》考核标准规定：调整抽油机冲次应在60 min内完成，而生产现场调查统计显示，目前游梁机调平衡平均停井时间约72 min，与操作标准60 min存在一定差距，而且调整过程需要两人以上配合完成。由于没有专用调整工具，抽油机的平衡调整操作既费时又费力，而且存在一定的安全隐患[1-2]。

2 要因分析

2.1 平衡块质量大

现场使用的平衡块重量为1 000 kg，实测曲柄与平衡块间摩擦系数在0.45～0.65之间，取摩擦系数为最小值0.45时，移动平衡块所需要的水平推力为：F0=μN=μmg=0.45×1000×10=4.5（kN）。由此可见，由于平衡块质量大需要多人才能对其进行移动。但是，该因素客观存在，不是导致抽油机平衡调整工作耗时长的主要因素。

2.2 操作空间狭小

游梁机平衡块的调节属于高空作业范畴，其操作空间狭小，最多可容纳三人站在曲柄和减速箱上进行操作，操作难度大，费时费力。由于其操作空间狭小是无法改变的事实，因此，该因素也不是抽油机平衡调整工作耗时长的主要因素。

2.3 技能水平差异

在调平衡的过程中存在操作不熟练、配合不协调等因素导致调整时间长的问题。该因素可通过加强技术培训，强化实践操作训练来提高操作者技能水平，也不是抽油机平衡调整工作耗时长的主要因素。（如图1）

2.4 缺乏专用工具

生产现场对平衡块的调整主要依靠人力大幅度晃动平衡块，再用撬杠向前撬动以克服平衡块与曲柄的摩擦力向前移动，其耗时占调平衡全过程耗时的80%以上，由于晃动平衡块容易碰撞游梁机连杆，对人、机都具有潜在的安全隐患。因此，缺乏专用调整工具是抽油机平衡调整操作劳动强度大、耗时长等主要因素。

3 平衡块调节器的研制

3.1 设计原理

根据省力杠杆原理（见图2）。动力臂大于阻力臂，平衡时动力小于阻力。当力臂的长度（以支点O为分界线）大于阻力臂的长度时，这便是省力杠杆。设动力臂为L1，阻力臂为L2，当L1大于L2时即为省力杠杆，即：F1×L1=F2×L2，L1>L2，F1

3.2 主要组成

新型平衡块调节器主要由杠柄1、铰链2、主体3、下档杆4、滑块5、上档杆6、弹簧7、调节螺母8、挡板9等部分组成（见图3）。

3.3 工作原理

使用新型平衡块调节器时，将调节器主体放入曲柄凹槽内，并使上档杆6架在曲柄凹槽上平面，确保调节器尾端悬于凹槽内。将调节器总成置于需要顶动平衡块的合适位置后，向前推动杠柄1，杠柄1下端的凸轮与平衡块端面接触，平衡块产生向前移动的趋势，在铰链2力的传递作用下调节器框架产生向后运动的趋势，其上两侧面的楔形滑块则向前移动并与凹槽内壁产生摩擦力，杠柄1向前推动力越大，契形滑块与凹槽内壁的摩擦力也越大，因此，可以确保调节器在使用时其框架主体不能向后产生位移。当连续推动杠柄时，平衡块在凸轮作用下随即不断地向前移动，从而实现平衡块的位置调节。

4 现场应用

新型游梁式抽油机平衡块调节器研制成功后在生产现场进行了数次应用试验（见图4、表1），结果表明：调平衡时间从原来的72 min减少到57 min左右，达到考核标准规定“调整抽油机冲次应在60 min內完成”的要求。新型平衡块调节器不仅缩短了抽油机调平衡块耗时，而且降低了劳动强度。由于不再需要晃动平衡块，因此，降低了安全事故隐患。

5 结语

新型平衡块调节器优化了调节抽油机平衡的操作步骤，具有结构紧凑、小巧实用便于携带、操作简便、劳动强度低、工作效率高和安全可靠的显著特点，它的研制与使用能缩短调平衡耗时，减少抽油机停机作业时间，提高采油时率。

参考文献

[1] 张学木，张怀亭，张勇峰.游梁式抽油机调平衡工具的研制[J].石油机械，2007（5）：64-65.

[2] 刘明皓.常规游梁式抽油机自动平衡调节装置[J].石油机械，2012（7）：100-102，105.

[3] 张吉洪，张磊，陈磊，等.可调式抽油机平衡块移动装置[P].中国专利：CN201120405460.4，2012-06-13.

[4] 吴宗泽.机械设计师手册[M].2版.北京：机械工业版社，2010.