超越离合器在游梁抽油机中的应用研究
发布时间：2012-07-31
来源：中国自动化网
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游梁抽油机
导读：
摘要：曲柄平衡抽油机的平衡力矩与抽油机悬点栽荷形成的力矩不能很好匹配，曲柄轴出现负扭矩，致使电机负荷波动很大，耗能过高。在电机输出轴上加装超越离合器是一种对抽油机平衡进行改造的新技术，一方面可以避免...
摘要：曲柄平衡抽油机的平衡力矩与抽油机悬点栽荷形成的力矩不能很好匹配，曲柄轴出现负扭矩，致使电机负荷波动很大，耗能过高。在电机输出轴上加装超越离合器是一种对抽油机平衡进行改造的新技术，一方面可以避免抽油机反拖电机发电，另一方面使抽油机能脱开电机的阻力而加速运行，从而实现提高系统效率和增产的作用。
关键词：抽油机；超越离合器；系统效率；l效果
1 超越离合器的工作原理
国内外各油田用的游梁式抽油机多数采用曲柄平衡方式，曲柄平衡装置所产生的平衡力矩是按固定的正弦曲线规律变化的，与抽油机悬点载荷形成的力矩不能很好配合，不能有效平衡，致使抽油机的电机负荷波动很大，耗能过高。现场测试表明，尽管抽油机达到最佳平衡，曲柄轴仍然有负扭矩存在，这时抽油机带动电动机发电，发出的电消耗在电网中，造成用电系统的附加能量损耗，这是导致常规抽油机能耗高的原因之一[1-3]。
为提高抽油机系统效率，国内外研制了多种新型节能抽油机，如双驴头抽油机，调径变矩抽油机，二次平衡抽油机和曲柄动态平衡抽油机等，这些抽油机在运动学与动力学上比常规抽油机有所改进，使曲柄轴净扭矩波动变小，峰值降低，达到了节能效果，但是电机发电问题依然没有得到彻底解决。在电机轴上安装超越离合器，能够完全杜绝抽油机电机的发电现象，从而实现提高系统效率和增产的用。
在抽油机的电机小皮带轮上安装超越离合器，抽油机在曲柄的转速超过电机传递的转速时，电机驱动部分便与曲柄等从动部分之间自动地脱开；当从动部分的转速低于电机转速时，离合器又无冲击地啮合连接。脱开时，机电系统形成瞬间脱离（电机空载），曲柄、平衡块与抽油杆柱发生短暂超越（或加快），抽油杆柱的刚性增强，井下各种弹性冲击得以抑制或减缓。
2 加装超越离合器的抽油机井应用效果分析
2．1 抽油机平衡得到改善
在对抽油机井管理中，一般认为上下冲程电流的最大值之比在8O ～120 之间就是平衡的。现场应用发现，许多平衡很好的井在安装超越离合器以后出现了大幅度超越现象，说明以前调整的平衡块位置是不合适的，用上下冲程电流的最大值之比来判断平衡是不可靠的。
抽油机在调整平衡块后，可以将系统平衡维持一段时间，但随着时间的推移，复杂的井下运动条件又会引起荷载的变化，导致抽油机再度不平衡。所以说，抽油机在绝大多数时间内是处于不平衡的状态。抽油机安装超越离合器后，可以根据曲柄角速度变化直观观察出抽油机平衡状态，避免了电流法判断抽油机平衡的缺陷。
2．2 柱塞冲程等数据对比
2005年对河南油田的一些抽油机安装超越离合器前后的示功图对比，发现一个共同的现象（表1）：①加载段和卸载段变陡，冲程损失减少，示功图图形饱满；② 固定凡尔开启后的上行段载荷波动减缓、趋于平直。说明上下行程的凡尔启闭滞后现象有所改善，柱塞与光杆运行同步性趋好，泵效提高；上行段的震荡载荷被有效削减，杆柱运行的平稳性增强。
2．3 产液量及泵效对比
四口井安装离合器后实际产液量、产油量都有提高，T6—155实际液量和油量几乎翻倍，并且是安装第二天就开始明显变化，T6—135井7月 7日实际产液量已经超过4Om³。各井报表数据对比参见表2。从对比结果看，4口井安装后不同程度地增液、增油，说明离合器的确具有增液增油的功效。
3 节电率与系统效率对比分析
分别在2005年6月14日和7月6日对4口安装超越离合器的油井进行跟踪监测，并根据监测数据以及报表上的日产液量、动液面等数据对吨液百米有功耗电量、综合节电率和系统效率、系统效率提高等主要考核参数进行计算。
计算结果是：4口井对比综合节电率分别为6.72℅、8.15℅、25.7℅ 和36.57℅，平均综合节电率l9．28℅。
根据实际监测到的能效数据和报表上的日产液量、动液面、油套压等，计算得到4口井平均系统效率提高5．54％。对此，我们依据SY／T5226—1996《机械采油井系统效率测试方法》简要分析如下：
在含水率几乎不变时，单井系统效率与产液量、有效扬程成正比，而有效扬程又与动液面、油套压的差值又成正的线性关系。在近期没有地质措施和临井工作制度变化时，动液面不会有太大的波动，而4口井的油套压差值分别增加了0.2、0.3、0.4和0.5MPa，因此，4口井日产液量都应该有不同程度增加。
如此看来，超越离合器动态平衡技术不同于其它单一的节能技措，如何选取动液面和产液量是考核节能和系统效率的指标计算中至关重要的环节。
4 结论
（1）游梁抽油安装超越离合器后，避免了电机发电现象，消除了电机的阻力，曲柄平衡块可以更好地起到蓄能作用。试验的4口井平均节电l9℅，达到了节能的目的。
（2）游梁抽油机安装超越离合器后，产液量增加，泵效提高。
（3）游梁抽油机安装超越离合器后，可以更直观地判断平衡情况。
参考文献
1 曹玉泉，姜羡英，孙福才．关于抽油机电机发电运行状态的探讨LJ]．石油矿场机械，1994，23（2）：7～11
2 薄保中，杨新海，宋志平．抽油机电能平衡测试中的几个问题[J]．标准化报道，2000，21（2）：33～35
3 张继震，马广杰，孙景丽．游梁抽油机的用电发电与节电[J]．石油矿场机械，2001，30（4）：36～38
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