C-456D-305-120型特殊平衡效應抽油機研發

賈淑敏

（大慶油田裝備制造集團抽油機公司，黑龍江大慶163400）

C-456D-305-120型特殊平衡效應抽油機研發

賈淑敏

（大慶油田裝備制造集團抽油機公司，黑龍江大慶163400）

優化整機幾何參數，通過增大減速器中心高、增加曲柄回轉半徑等幾何參數重新設計優化的手段,在不增加整機重量的情況下，滿足用戶要求。

最大平衡效應；扭矩因數

0 引言

隨著大慶油田裝備制造集團國際市場的開發，近年來出口抽油機大部分集中在北美市場。為了適應北美市場抽油機客戶的特殊要求，滿足客戶的實際生產需要，進行了符合北美市場規范和API 11E標準規范的抽油機新結構開發。對進一步鞏固和擴大市場份額，加大出口抽油機的市場競爭能力，創造更大的經濟效益具有重要的意義。

2011年初美國用戶對抽油機提出了新的要求，要求C-456D-305-120型號抽油機有效平衡效應ECB達到21000lbs，而現有C-456D-305-120抽油機能夠達到的有效平衡效應ECB為19770lbs，無法滿足用戶需求。為滿足不同客戶對抽油機的不同需求，確保裝備制造集團出口抽油機在國際市場上占有一席之地，并不斷加大出口抽油機的市場份額，提高出口抽油機產品質量，加快集團發展，必須對現有機型進行改進設計。

1 研究方法

最大平衡光桿效應ECB是將曲柄置于90°位置時最大旋轉平衡力矩反映在光桿上的平衡效果，公式M＝·（W－B），式中M為最大旋轉平衡力矩為扭矩因數，B為結構不平衡重，W為光桿效應。結構不平衡重是在連桿和曲柄銷脫開時，為保持游梁處于水平位置加在光桿上的力，抽油機幾何參數確定后該值是定值。因此若想提高ECB獲得最大平衡力矩，最佳辦法是改變扭矩因數。研究方法如圖1所示。

圖1 研究方法

圖2 抽油機四連桿幾何參數

2 方案設計

抽油機扭矩因數是在給定曲柄轉角時，由四連桿機構尺寸決定的純光桿載荷扭矩被純光桿載荷來除所得的值。也就是說四連桿機構尺寸大小直接關系到抽油機扭矩因數。抽油機四連桿尺寸幾何參數如圖2所示。

扭矩因數：

表1 方案對比分析表

式中，β為C和P之間的夾角，α為P和R之間的夾角。

若想滿足用戶ECB要求，實現最大平衡力矩增大，必須增加曲柄回轉半徑。

方案一：加大幾何參數：采用上一檔次C-456D-305-144抽油機幾何參數，改變游梁前臂，其他參數不變，滿足抽油機沖程、ECB要求。

方案二：改變現有C-456D-305-120抽油機幾何參數，游梁前臂不變，加大曲柄半徑、游梁后臂、連桿長度，滿足抽油機ECB要求。

具體參數變化見表1。

對比方案一、二可見，兩種方案的ECB均達到設計要求。方案二與方案一比較，抽油機整機輪廓尺寸小，整機重量輕。比較A/C值，方案一A/C=1.24，方案二A/C= 1.23，在相同的懸點載荷下，A/C比值越小，連桿力就越小，橫梁及其軸承、橫梁軸承座固定螺栓、連桿、曲柄銷軸、曲柄銷軸承等零部件的載荷也相應減小，支架頂部載荷也越小。

表2 光桿扭矩因數對比分析

綜上所述，選擇方案二作為抽油機設計的幾何參數更為合理。

3 推廣應用前景及經濟效益預測

C-456D-305-120型抽油機48臺已發運美國市場，到達使用現場，安裝使用狀況良好。該機型的開發，為出口抽油機增加了型譜，無論是在抽油機的結構方面還是在抽油機的性能方面都得到了用戶的認可。為出口抽油機的市場占有量提供了良好的保障。國內海拉爾地區的抽油機出現了不平衡現象，其中一個重要原因，就是平衡重量偏小，平衡力矩不夠，該機型的開發，就是在不增加整機重量的的情況下，實現了最大的平衡效應，這種設計方法的創新對該地區的抽油機或者其他類似的產品開發有借鑒意義。

4 結論

1）解決C-456D-305-120抽油機ECB值小的關鍵技術是優化設計。在保證整機性能基礎上，進行幾何參數優化，減小重量，降低成本，保證抽油機整機輪廓尺寸不擴大或不變，游梁擺角不變，增加減速器中心高，加大曲柄回轉工作半徑，增長平衡重平衡力臂長度，增大最大旋轉平衡力矩，降低扭矩因數，滿足ECB要求。

2）北美市場API系列C456D-305-120出口抽油機的開發不僅為裝備制造集團抽油機產品打入國際市場提供可靠的技術支持與保障，為我們占領更多的國際市場份額提供了寶貴的經驗，讓我們對國外市場環境與市場需求有了更深入的了解，同時也為我集團提高了國際知名度，帶來了新的經濟增長點。

（編輯：立 明）

TE 933

B

1002－2333（2014）04－0275－02

賈淑敏（1982—），女，工程師，從事產品設計工作。

2014-03-07