新型傳動抽油機設計與研究

【摘要】抽油機是油田用量最大的耗能設備。本文通過對新型傳動抽油機進行結構方案設計，使得該機構能夠大大降低運動能耗，達到節能的目的。

【關鍵詞】：新型傳動抽油機；節能

1.新型傳動抽油機研究的背景

在油田開采中，抽油機使用量大，市場前景廣闊。但抽油機是油田最大的耗能設備，能源浪費問題嚴重。因此，對抽油機提出了更高的要求。抽油機是有桿抽油系統的地面動力傳動設備，是構成“三抽系統”的主要組成部分。抽油機的產生和使用己經有了一百多年的歷史[1]。發展至今，抽油機的種類主要分為游梁式抽油機和無游梁式抽油機兩大類。就目前國內油田而言，在機械采油井中，游梁抽油機仍為主要機型，它以結構簡單、制造容易、可靠性高、耐久性好、維修方便、適應現場工況等優點，在采油機械中占有舉足輕重的地位。但是，它的主要問題是能耗大，效率低。

通過改變結構，設計新型抽油機來提高其效率，可達到節能目的具有遠大發展前景[2]。本課題研究的新型傳動抽油機，主要是利用齒輪齒條傳動取代了原來游梁抽油機的四連桿機構。這種傳動方案不但簡化了機械傳動過程，也能有效地提高效率，而且加大沖程時整機外形尺寸和重量都增加得很少，特別是抽汲參數可無級調整，為實現自動控制及滿足采油工藝要求提供了條件，是一種有發展前途的新型抽油機。

1.1.本課題具體研究內容

近幾年來，抽油機節能問題已日益引起人們的重視，國內的許多生產廠家正在不斷地應用新技術，通過進行結構優化設計和改進平衡方式等，實現抽油機節能的目的，減小能源消耗，降低采油成本，己經有一大批新型的抽油機相繼投入油田開采。新型傳動抽油機取締了常規游梁式抽油機的四連桿結構，齒輪齒條機構可以獨立完成傳動和換向功能。

本論文具體研究內容：

1.1.1.新型傳動抽油機方案結構設計，及抽油機工作原理；

1.1.2.新型傳動抽油機運動分析；

1.1.3.新型傳動抽油機動力評價。

2.新型傳動抽油機總體方案

長期以來，我國油田開發主要采用的游梁式抽油機。盡管游梁式抽油機可靠耐用，但其運行效率低、能耗大，使得原油開發成本高，不能適應“節能降耗”發展的需求，而且常規型抽油機難以實現長沖程和大負荷。因此各種新型的無游梁式抽油機應運而生，相繼問世，本文將介紹一種以齒輪齒條機構為傳動機構的抽油機，該抽油機具有傳動結構簡單，效率高，系統可靠性高的優點，并可以實現沖程、沖次、上下沖程時間在額定范圍內連續可調的抽油機的設計。

2.1.新型傳動抽油機結構方案

2.2.新型傳動抽油機的工作原理

新型新型傳動抽油機直接安裝到井口上，抽油桿桿貫穿齒條內通道，在齒條頂部通過抽油桿夾持器與齒條固定，抽油桿在齒條內部沒有滑動。電機通過減速箱驅動主動齒輪，從而帶動齒條與抽油桿上下循環的做往復運動。每個沖程中，齒條通過沒入到充滿潤滑油的油池里進行潤滑。

2.3.新型傳動抽油機方案的結構特點

2.3.1.新型傳動抽油機利用齒輪齒條傳動取代了原來游梁抽油機的四連桿機構，縮短了抽油機的傳動鏈，提高了傳動效率。與鏈條換向式抽油機相比，鏈條式抽油機結構復雜，換向機構壽命極短，沖程、沖次調節困難。與直線電機抽油機比較，直線電機抽油機盡管功能獨特，智能化程度高，但是它的制造、使用成本太高，是常規抽油機的六到七倍，新型傳動抽油機在可以實現沖程、沖數無級調整，上下沖程勻速運動的基礎上，制造使用成本小于常規抽油機的成本。

2.3.2.出于抽油機節能考慮，可以對抽油機懸點運動規律進行專門的設計。為了克服慣性損失，抽油機需要配置較大的功率。

2.3.3.傳統的抽油機平衡依據的原理均是使電機上下沖程做功相同，或使抽油機減速箱曲柄軸上下沖程輸出最大扭矩相同。而本項目所設計的抽油機的平衡系統采用了一種超級電容功率平衡方式對抽油機工作進行平衡。其原理是在通用抽油機電路中增設了超級電容儲能模塊與充放電控制單元，將抽油機下沖程產生的重力能量以電能的形式存儲，并在抽油機上沖程釋放、做功。

2.3.4.由于新型傳動抽油機采用了齒輪齒條機構，不需要外部的運動形式轉換機構，所以機架設計成一種一體式結構，這種設計結構簡單，占地面積小，理論排量適應范圍寬，便于控制，具有較好的適應性，能適應多種自然地理條件抽油的需要。

3.結論

本文提出了齒輪齒條傳動抽油機的設計方案，研制了新的抽油機系統結構，提高了系統效率，使抽油機的工作性能和節能指標都有了很大的提高。

結束語

近年來國、內外有關專家研制了許多新型抽油機。但抽油機以后的發展趨勢主要向高適應性、低能耗、自動化和智能化方向發展。希望我的研究能帶給這個這個行業更多效益、更多便捷。

參考文獻

【1】萬仁博. 采油技術手冊[M]. 北京：石油工業出版社，1993. 57～89.

【2】楊敬源，張曉光. 抽油機節能發展趨勢探索[J].科技創新導報，2008，（27）：110-112.