维普资讯htp/www.cqvip.com 2002年第30卷第11期 高长乐等:调径变矩节能抽油机平街方隶研究 法推广使用。 A——游梁前臂长,mm 图1所示为新疆第三机床厂研制的调径变矩节 Mr动力机经减速器和连杆传递至游梁 能抽油机(专利号ZL92231916.6),是运用第 的力对O点的力矩,kN·mm; 类平衡创新方案研制成功的新型节能抽油机。 G—配重装置重力,kN; F——配重惯性力,kN; L——配重有效力臂 R——配重重心轨迹曲率半径 由于A是定值,悬点载荷对O点的力矩WA的 变化规律就完全由悬点载荷W的变化规律(即示 功图)决定;抽油机运转中配重的有效力臂L也 呈周期性变化,配重装置对O点的力矩(GL+FR) 与悬点载荷对O点的力矩WA镜像拟合得越好 Mr就越小,从而达到降低曲柄轴净扭矩峰值及电 动机功率,实现节能。对于不同井况和工况下千差 万别的悬点载荷,曲率半径R及力臂L均存在最 佳值和最佳变化区间,可通过调径变矩来实现。 2.调径变矩机理 图1调径变矩节能抽油机 图3所示调径销直径为0时,配重装置力臂L 1一悬绳器;2一驴头;3—游梁体;4—调径销 5—吊臂;6一配重箱;7一平衡块;8一防撞装 的运行轨迹为S,曲率为R;当装入直径为D的调 置;9一电动机;10一减速器;11一曲柄销 径销时,配重装置力臂L的运行轨迹变为S′,曲 这种抽油机的显著特点是取消了曲柄平衡,将率半径为R'。由此可见,曲率半径R及力臂L的 传统的直游梁设计成“P”形弯游梁,并分解成运行区间均发生了较大的变化,改变了配重装置的 “r”形游梁体与“I”形吊臂两段,吊臂为上大、位置,从而使配重装置的平衡力矩,尤其是最大平 下小变截面等强度梁,既节材又减小了迎风面积。衡力矩及位置可以在一个较大的范围内调整。针对 配重置于吊臂末端,相对游梁大幅下置便于安装和不同的悬点载荷曲线及其峰值载荷出现的不同位 调整,并且下置的幅度可调。针对不同的工况、井置,通过调变径销直径、变配重力矩,调整出最佳 况下的载荷都有较好的平衡效果,适用于中、低粘的R及L,达到比较理想的平衡效果。 度较深油藏的开采。 分析计算 1.游梁平衡分析 游梁受力简化如图2所示 调径销150m 死点 调径 图3调径变矩原理图 图2游梁受力简图 驴头上死点时,配重箱接近地面,小块配重 对铰支点O满足 (25kg/块)侧面插放在配重箱中,可轻松加减,并 WA+Mr-(GL+ FR)=0 装有防盗、防掉落机构。调径变矩抽油机的平衡调 式中W——悬点载荷,kN 整是通过加减配重和调径变矩相结合进行的,即2002年 第 3O卷 第 11期 高 长 乐 等 ： 调 径 变 矩 节 能 抽 油 机 平 衡 方 案 研 究 法 推 广 使 用 。 图 1所 示 为 新 疆 第 三 机 床 厂 研 制 的 调径 变矩 节 能 抽 油 机 (专 利 号 ZL92231916．6)， 是 运 用 第 一 类 平 衡 创 新 方 案 研 制 成 功 的 新 型 节 能 抽 油 机 。 图 1 调 径 变 矩 节 能 抽 油 机 l一 悬 绳器 ；2一 驴头 ；3一 游梁体 ；4一 调径 销 ； 5一 吊 臂 ；6一 配 重 箱 ；7一 平 衡 块 ；8一 防 撞 装 置 ；9一 电 动 机 ；10一 减 速 器 ；11一 曲 柄 销 这 种 抽 油 机 的显 著 特 点 是 取 消 了 曲 柄 平 衡 ，将 传 统 的 直 游 梁 设 计 成 “厂” 形 弯 游 梁 ， 并 分 解 成 “厂” 形 游 梁体 与 “，” 形 吊 臂 两 段 ， 吊 臂 为 上 大 、 下小变截 面等 强度 梁 ，既 节材 又减 小 了迎 风面 积 。 配重 置 于 吊臂 末 端 ，相 对 游 梁 大 幅下 置 便 于 安 装 和 调 整 ，并 且 下 置 的 幅 度 可 调 。针 对 不 同 的 工 况 、井 况 下 的 载 荷 都 有 较好 的 平 衡 效 果 ，适 用 于 中 、低 粘 度 较深 油 藏 的开 采 。 分 析 计 算 1．游 梁 平 衡 分 析 游 梁 受 力 简化 如 图 2所 示 。 图 2 游 梁 受 力 简 图 对 铰 支 点 0满 足 WA +Mr一(GL+FR) = 0 式 中 一 悬 点 载 荷 ，kN； A—— 游 梁 前 臂 长 ，mm； — — 动力 机 经 减速 器和 连 杆 传递 至 游梁 的 力 对 0 点 的 力 矩 ，kN ·mm； G— — 配 重 装 置 重 力 ，kN； F— — 配 重 惯 性 力 ，kN； — — 配 重 有 效 力 臂 ，mm； R— — 配 重 重 心 轨 迹 曲 率 半 径 ，mm。 由于 A是 定 值 ，悬 点 载 荷 对 0点 的 力 矩 WA 的 变 化 规 律 就 完 全 由悬 点 载 荷 的 变 化 规 律 (即 示 功 图 ) 决 定 ；抽 油 机 运 转 中 配 重 的 有 效 力 臂 也 呈 周 期 性 变 化 ，配 重 装 置 对 0点 的力 矩 (GL+FR) 与悬 点载 荷 对 0 点 的 力 矩 WA镜 像 拟 合 得 越 好 ， 就越小 ，从 而达 到 降低 曲柄 轴净 扭矩 峰值 及 电 动机 功 率 ， 实 现 节 能 。对 于 不 同 井 况 和工 况 下 千 差 万 别 的 悬 点 载 荷 ，曲 率 半 径 及 力 臂 均 存 在 最 佳 值 和最 佳 变 化 区 间 ，可 通 过 调 径 变 矩 来 实 现 。 2．调 径 变 矩 机 理 图 3所 示 调 径 销 直 径 为 0时 ，配 重 装 置 力 臂 的运 行 轨 迹 为 ．s， 曲率 为 R； 当装 入 直 径 为 D 的调 径 销 时 ，配 重 装 置 力 臂 的 运 行 轨 迹 变 为 S ， 曲 率 半 径 为 R 。 由此 可 见 ， 曲 率 半 径 R 及 力 臂 的 运 行 区 间 均 发 生 了 较 大 的变 化 ，改 变 了配 重 装 置 的 位 置 ，从 而 使 配 重 装 置 的 平 衡 力 矩 ，尤 其 是 最 大 平 衡 力 矩 及 位 置 可 以在 一 个 较 大 的范 围 内调 整 。针 对 不 同 的悬 点 载 荷 曲 线 及 其 峰 值 载 荷 出 现 的 不 同 位 置 ，通 过 调 变 径 销 直 径 、变 配 重 力 矩 ，调 整 出最 佳 的 R及 ，达 到 比较 理 想 的 平 衡 效 果 。 图 3 调 径 变 矩 原 理 图 驴 头 上 死 点 时 ，配 重 箱 接 近 地 面 ，小 块 配 重 (25kg／块 ) 侧 面插 放 在 配 重 箱 中 ，可 轻 松 加 减 ，并 装有 防盗 、 防掉 落 机 构 。调 径 变 矩 抽 油 机 的 平 衡 调 整是 通 过 加 减 配重 和 调 径 变 矩 相 结 合 进 行 的 ， 即 ： 维普资讯 http://www.cqvip.com