抽油機(jī)全周期復(fù)平衡技術(shù)在油田的應(yīng)用

王海濱（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

游梁式抽油機(jī)作為一種油田常用舉升設(shè)備，工作時(shí)承受帶沖擊性的周期交變載荷[1-2]。常規(guī)游梁式抽油機(jī)的平衡方式是加裝平衡塊來消減抽油機(jī)上下沖程的載荷差，但由于平衡塊產(chǎn)生的扭矩不能完全消除負(fù)載扭矩，抽油機(jī)存在扭矩不平衡現(xiàn)象并因此造成抽油機(jī)減速箱輸出軸扭矩波動(dòng)大，電動(dòng)機(jī)輸出功率處于波動(dòng)狀態(tài)、效率降低和軸功率過高，導(dǎo)致了抽油機(jī)能耗高[3-6]。某油田通過抽油機(jī)的復(fù)平衡技術(shù)平抑電動(dòng)機(jī)扭矩負(fù)荷曲線的波峰和波谷，進(jìn)一步提高抽油機(jī)系統(tǒng)工作效率，取得了較好的節(jié)能效果。

1 實(shí)施方案及工作原理

1.1 實(shí)施方案

該技術(shù)在現(xiàn)有常規(guī)抽油機(jī)上改造，具體實(shí)施方案為：在原來抽油機(jī)減速箱兩側(cè)的輸出軸處各增設(shè)大鏈輪，大鏈輪通過鏈條分別與對應(yīng)的小鏈輪鏈接，小鏈輪套裝于二次平衡曲柄軸上。小鏈輪和二次平衡曲柄安裝在原抽油機(jī)底座上，配套有剎車系統(tǒng)、鏈條脹緊器，其轉(zhuǎn)速由大、小鏈輪齒數(shù)控制。當(dāng)大鏈輪帶動(dòng)小鏈輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，小鏈輪帶動(dòng)二次曲柄及其上的平衡重轉(zhuǎn)動(dòng)（圖1）。

圖1 抽油機(jī)復(fù)平衡裝置

1.2 工作原理

抽油機(jī)復(fù)平衡技術(shù)利用轉(zhuǎn)速是原抽油機(jī)2倍，平衡重是原抽油機(jī)1/6的二次平衡裝置平緩抽油機(jī)減速箱輸出軸扭矩，使抽油機(jī)的載荷曲線呈微小波動(dòng)形態(tài)，使轉(zhuǎn)矩趨于穩(wěn)定，提高系統(tǒng)效率，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的高效節(jié)能。如圖2，一次平衡后輸出扭矩較大，二次平衡裝置扭矩曲線起到了抽油機(jī)全周期的“削峰填谷”的作用，通過二次平衡后，總輸出扭矩值高降低升，扭矩差進(jìn)一步縮小，降低了抽油機(jī)運(yùn)行載荷波動(dòng)。

圖2 抽油機(jī)二次平衡后輸出扭矩

2 現(xiàn)場實(shí)施情況

現(xiàn)場對10口CYJY10-3-37HB抽油機(jī)井進(jìn)行改造，改造成本5000元/口，從圖3中可以明顯的看出，CYJY10-3-37HB型抽油機(jī)扭矩曲線的波動(dòng)比較大，不但有很高的“峰值”載荷，而且有很深的“谷值”載荷，凈扭矩處于波動(dòng)狀態(tài)，通過復(fù)平衡后，二次平衡后的凈扭矩波動(dòng)變緩，功率曲線上體現(xiàn)的是“削峰填谷”的結(jié)果（表1）。

從應(yīng)用全周期在平衡技術(shù)試驗(yàn)前后數(shù)據(jù)對比可以看出，電動(dòng)機(jī)有功和無功功率均降低、功率因數(shù)升高、噸液百米耗電降低，平均噸液百米耗電節(jié)電率30%以上。電動(dòng)機(jī)功率和損耗得到降低，降低了能耗。

圖3 相位角為30°時(shí)CYJY10-3-37HB抽油機(jī)輸出軸扭矩曲線

綜上，試驗(yàn)10井次，每天共可節(jié)電511.92 kWh，按照電價(jià)0.637 1元/kWh計(jì)算，日節(jié)約電費(fèi)326.14元，10口井設(shè)備改造共投50 000元，投資回收期為153天，有較高的經(jīng)濟(jì)效益。

表1 試驗(yàn)井措施效果對比

3 結(jié)論

1）抽油機(jī)復(fù)平衡技術(shù)利用轉(zhuǎn)速是原抽油機(jī)2倍，平衡重是原抽油機(jī)1/6的二次平衡裝置平緩抽油機(jī)減速箱輸出軸扭矩，使抽油機(jī)的載荷曲線呈微小波動(dòng)形態(tài)，使轉(zhuǎn)矩趨于穩(wěn)定，提高系統(tǒng)效率，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)節(jié)能。

2）現(xiàn)場試驗(yàn)10口井，電動(dòng)機(jī)有功和無功功率均降低、功率因數(shù)升高、噸液百米耗電降低，噸液百米耗電節(jié)電率30%以上，有較高的經(jīng)濟(jì)效益。

3）通過應(yīng)用復(fù)平衡技術(shù)，電動(dòng)機(jī)功率和損耗得到降低，降低了能耗，是一種行之有效的節(jié)能手段。

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