八杆式长冲程抽油机设计

吕志鹏　吴帮雄　姚稳　邱洋　马贺雨　邓家善　张飞

【摘 要】本文以普通10型弯游梁抽油机冲程为基础进行设计，以增大抽油机冲程为出发点，通过增加两根杆，增大了钢带的运动距离，从而增大了悬点冲程。经验证，原型抽油机冲程为2.92m，新型抽油机冲程增加至6.23m，冲程得到极大的提高。

【关键词】八杆式；长冲程；抽油机

中图分类号： TE933.1 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）35-0114-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.35.047

Design of Eight-bar Long Stroke Pumping Unit

LV Zhi-peng WU Bang-xiong YAO Wen QIU Yang MA He-yu DENG Jia-shan ZHANG Fei

（School of Mechanical Engineering， Yangtze University， Hubei Jingzhou 434023， China）

【Abstract】Based on the stroke of the ordinary 10-type curved beam pumping unit， this paper designs the pumping unit to increase the stroke. By adding two rods， the moving distance of the steel strip is increased， thus the suspension stroke is increased. It has been proved that the stroke of the prototype pumping unit is 2.92 m and that of the new type pumping unit is increased to 6.23 m， which greatly improves the stroke.

【Key words】Eight-bar type； Long stroke； Pumping unit

目前广泛应用的采油机械设备是四杆机构游梁式抽油机，这种抽油机优点是结构简单、工作可靠、适于野外全天候作业，其缺点是运动冲程短而快，泵效低、耗能高，同时也不能满足指定油井对特殊抽油设备的要求。因此设计制造长冲程游梁抽油机是我国抽油机的发展方向。

1 设计方案

1.电动机，2.皮带，3曲柄平衡配重，4曲柄，5.齿轮减速器，6.塔架，7.连杆，8.游梁平衡配重，9.传动三角连杆配重，10.传动三角连杆1，11.顶杆1，12.顶杆2 ，13.拉杆，14.钢带，15.滑轮，16.游梁，17.驴头，18.滚子，19.锁绳器，20.抽油杆

图1 八杆式长冲程抽油机结构简图

以增大抽油机冲程为出发点，在普通10型弯游梁抽油机的基础上加了两根杆，这两根杆通过各自的一端相互铰接，另外的两个端点分别铰接于三角连杆的顶端和游梁上，三角连杆末端与游梁尾端链接，同时通过顶杆与塔架铰接，通过曲柄运动带动游梁和顶杆推动三角连杆往后运动，在保证满足工作强度的情况下将钢丝绳接到新增顶杆2和拉杆铰接处，这样冲程得到大大增加，从而设计出一种八杆式长冲程抽油机，如图1所示。

2 工作原理

电动机的高速旋转经皮带及齿轮减速器减速后使齿轮减速器的输出轴获得低速转动；曲柄的一端与减速器的输出轴固联，曲柄的另一端与连杆的一端通过轴承相连接；连杆的一端与曲柄的一端通过轴承相连接，连杆的另一端则与游梁的一端通过轴承相连接；游梁的中部通过轴承安装在塔架的顶端，游梁的一端通过轴承与连杆连接，游梁的另一端固定安装驴头；齿轮减速器输出轴的低速转动通过曲柄和连杆带动游梁做上下往复运动，从而使驴头也随之做上下往复运动；传动三角连杆下支点安装在游梁后臂上，传动三角连杆的中支点与顶杆1的一端通过轴承相连接，传动三角连杆的上支点与拉杆的一端通过轴承相连接；顶杆1的一端与传动三角连杆的中支点相连接，顶杆1另一端通过轴承安装在塔架中部；顶杆2的一端与拉杆通过轴承相连接，顶杆2另一端通过轴承安装在塔架顶端；在驴头的上端通过轴承安装有滑轮，在驴头的前沿部分通过轴承安装有滚子；钢丝绳的一端通过轴承固定安装在拉杆与顶杆2的连接处，钢丝绳的另一端绕过滑轮和驴头与锁绳器固定连接。游梁与驴头做上下往复摆动时，钢丝绳也沿驴头的前沿做上下运动，从而通过锁绳器带动抽油杆上下运动；另一方面，当游梁做上下往复摆动时，安装在塔架上的顶杆1推动传动三角连杆，传动三角连杆通过拉杆带动顶杆2，使顶杆2与游梁做同向转动，拉动钢丝绳，从而增大了钢丝绳的运动距离，达到增大冲程的目的；在驴头的上端安装的滑轮和在驴头的前沿部分安装的滚子有利于减小钢丝绳与驴头之间的摩擦；在游梁与连杆相连接的一端安装有游梁平衡配重，在传动三角连杆的下支点一端安装有传动三角连杆平衡配重，它们可以用来平衡部分井下载荷和游梁的重力矩以使齿轮减速器输出轴的扭矩趋于平衡，从而使整个抽油机运行平稳。

该抽油机以普通10型弯游梁抽油机为基础设计而来，由于平衡配重的调整和冲程的增加，使该抽油机达到12型抽油机的抽油能力。与原抽油机相比，在抽取相同体积的油时消耗的电能大大减少。抽油机冲程S=6.23m。

3 性能分析

（1）该抽油机机以普通10型抽油机设计而来，由于游梁做上下往复摆动，通过传动三角连杆与拉杆作用，使顶杆2拉动钢带，从而增大了钢带的运动距离。经验证，在未经改进之前冲程为2.92m，改进之后冲程增加至6.23m，冲程得到大的提高；

（2）在驴头的上端安装的滑轮和在驴头的前沿部分安装的滚子，同时有利于减小钢带与驴头之间的摩擦，即减少了不必要的摩擦损耗功率，达到节约能源的效果；

（3）在游梁一端以及传动三角连杆的下支点一端安装传动三角连杆平衡配重，以此来平衡部分井下载荷和游梁的重力矩，使齿轮减速器输出轴的扭矩趋于平衡，从而使整个抽油机运行平稳。

（4）由于采用长冲程、低冲次抽油方式，这样可以减少抽油杆和油管之间的机械磨损、磨损较均匀，有利于减轻电动机负荷，提高抽油杆使用寿命。

4 結束语

八杆式长冲程抽油机采用弯游梁结构可以适应多种不同油井，从而达到高效采油。同时由于本抽油机所加杆件均采用后置，并且充分考虑了工作强度要求，运行稳定牢靠，因此可适用于各种环境下的石油开采。

【参考文献】

[1]万邦烈.采油机械的设计计算[M].石油工业出版社，1988.

[2]郑满圈.游梁式抽油机运动规律的多体动力学分析[J].石油机械，2006，34（5）：22-24.

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