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        齒條式抽油機在油田試驗效果研究

        2018-10-26 08:50:18張波李文平張楠中國石油長慶油田第一采油廠
        石油石化節(jié)能 2018年9期
        關(guān)鍵詞:游梁油桿沖程

        張波 李文平 張楠(中國石油長慶油田第一采油廠)

        目前石油現(xiàn)場大量應(yīng)用的抽油設(shè)備是眾所周知的游梁式抽油機,這種抽油機存在著能量傳遞效率低、電動機能量利用率低、沖程不能大幅度提高等缺點或不足。在同等懸點載荷、減速器扭矩的情況下,沖程長的抽油機造價要高。根據(jù)油井產(chǎn)液量大小、動液面深淺、含水率及原油黏度大小等因素統(tǒng)籌考慮。小泵、深抽要考慮抽油機額定懸點載荷的滿足。油田現(xiàn)場開展在152-20油井試驗安裝了長環(huán)形齒條抽油機(簡稱齒條機),通過針對設(shè)備結(jié)構(gòu)、工作原理以及現(xiàn)場生產(chǎn)工況分析,并與同型號普通游梁式抽油機的節(jié)能測試對比,計算了現(xiàn)場齒條抽油機的實際節(jié)能效果。

        1 設(shè)備構(gòu)造及傳動原理

        1.1 設(shè)備構(gòu)造

        齒條式抽油機[1]基本結(jié)構(gòu)是包括傳動部分、換向部分、剎車部分、機架部分、懸掛部分。傳動部分在機架下半部,換向部分在機架內(nèi)部,懸掛部分在機架頂部,剎車部分在機架下半部的環(huán)形齒條式抽油機。其傳動部分的輸入軸上設(shè)有鏈輪、鏈輪箱體、鏈輪箱體內(nèi)部裝置有鏈輪、鏈條、上部的傳動軸上裝置有鏈輪、扶正輪、軌跡齒輪、導(dǎo)向輪,其傳動部分的輸入軸上設(shè)有鏈輪、鏈輪箱,鏈輪現(xiàn)內(nèi)裝置有鏈輪、鏈條、鏈輪,鏈輪箱上部的傳動軸有鏈輪,齒輪與齒條相嚙合,齒條裝置在換向架的內(nèi)部。換向架的兩側(cè)裝置有滑座.換向架的頂部連接負(fù)載膠帶,下端連接懸掛器,滾筒固定在機架頂部,軌跡齒輪與齒條相嚙合。具體構(gòu)造圖見圖1。

        圖1 齒條抽油機構(gòu)造

        1.2 工作原理

        環(huán)形齒條[2]固定在平衡塊上,電動機輸出的旋轉(zhuǎn)經(jīng)過皮帶傳動到減速器,減速器輸出軸端裝有小齒輪和導(dǎo)向輪,小齒輪轉(zhuǎn)動的同時可以和減速器、導(dǎo)向輪在水平軌道內(nèi)沿水平方向平動,在導(dǎo)向輪的導(dǎo)向作用下,小齒輪和環(huán)形齒條始終保持良好嚙合。

        電動機低速轉(zhuǎn)動時小皮帶輪帶動大皮帶輪帶動驅(qū)動傳動輪,帶動曳引帶和光桿實現(xiàn)抽油,傳動效率高,整個沖程運動平穩(wěn)、動載荷及慣性載荷小。其工作主結(jié)構(gòu)中沒有傳動皮帶、減速機等機械傳動機構(gòu),其功能部件由安裝在頂端的電動機組成,在電動機轉(zhuǎn)子上裝有分別掛懸點載荷和平衡重的皮帶,依靠換向開關(guān)和變頻控制器實現(xiàn)電動機的正反轉(zhuǎn)和調(diào)速,以實現(xiàn)抽油機的功能。齒條抽油機[3]由于簡化掉了其它抽油機所用的機械傳動環(huán)節(jié),使它自身具備了高效率的基礎(chǔ)條件,傳動鏈短,能較好地利用平衡重的平衡功能,有利于自身節(jié)能,同時具有長沖程有利于減小相對沖程損失而提高泵效。

        1.3 特點評價

        齒條抽油機承受的懸點載荷和載荷差幅度小[4],可降低抽油機的裝機容量,延長抽油機的使用壽命。抽油桿承受的最大載荷和交變載荷降低,可降低抽油桿的彈性變形量,增加抽油泵柱塞的有效行程,提高泵效。齒條抽油機抽油桿[5]承受的最大載荷和交變載荷降低,使得抽油桿承受的應(yīng)力和應(yīng)力幅值降低,可延長抽油桿的使用壽命。

        2 現(xiàn)場節(jié)能測試

        現(xiàn)場開展針對齒條機和普通游梁式抽油機的測試對比試驗,通過重點分析齒條機電力波動曲線和電能參數(shù)統(tǒng)計,得到相關(guān)測試參數(shù)的對比詳細(xì)結(jié)果,分別見圖2,圖3,表1。

        圖2 電能參數(shù)測試曲線

        圖3 152-20井電能參數(shù)統(tǒng)計

        表1 參數(shù)測試對比結(jié)果

        3 測試效果分析

        3.1 節(jié)能率計算

        取值按SY/T 6422—20167的規(guī)定執(zhí)行。當(dāng)電網(wǎng)采取無功補償時,應(yīng)從補償端計算電動機的電源變壓次數(shù)。在油田抽油機電動機都在3次變壓以后,取0.09。選取在有效功率相同情況下,用輸入功率與輸出功率的不同值進(jìn)行計算。見表2。

        3.2 齒條機平衡效果分析

        該齒條機現(xiàn)場安裝了132個平均重量為0.1 kN的平衡塊,總重量為9.6 kN;日耗電54.1 kWh,上電流8.4 A,下電流6.7 A,功率平衡度0.88,均方根電流7.05 A,圖4中曲線也對應(yīng)表明該齒條機滿足平衡要求。

        圖4 平衡效果分析

        4 結(jié)論

        1)齒條抽油機抽油過程中上下沖程在換向期間才有短時間的加減速度,因而其動載較小,對應(yīng)的電流基本上是一條直線,表明工作狀態(tài)平穩(wěn),具有良好的工作穩(wěn)定性能。

        表2 節(jié)能測試對比結(jié)果

        2)齒條機由于主要工作部分采用齒輪配合齒條機構(gòu),使抽油機自身重量得到了減少,減少了抽油機的鋼材用量,同時也把游梁抽油機的可靠性簡化了。實現(xiàn)同等沖程長度時,該機自身高度大大減小,提高了裝機的穩(wěn)定性,提高了抽油機的安全性。

        3)齒條機有限度的改變最大、最小載荷的峰值,提高三抽工藝的適應(yīng)性,延長檢泵周期,齒輪傳動本身比其他運動機構(gòu)具有較高的傳動比,結(jié)構(gòu)簡單縮短傳動鏈,提高了傳動效率,同時減少作用于軸上轉(zhuǎn)矩和變化幅度,減少電動機功率,達(dá)到比同型普通游梁抽油機節(jié)能的效果。

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