一种新型抽油机的研究

DOI:10.19475/j.cnki.issn1674-957x.2019.04.027

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一种新型抽油机的研究

唐培新

（中石化四机石油机械有限公司，荆州434024）

摘要：本文介绍了油田使用的对称平衡式抽油机的工作原理和控制方法，重点阐述了对称平衡式抽油机的机械结构。关键词：抽油机；配重箱；变频器；悬绳

0引言

随着国民经济的快速发展，国家对煤炭、石油等能源的需求日趋增大。石油作为一种重要的自然能源，其开采量的高低对国民经济的影响非常巨大。

本论文中阐述的对称平衡式抽油机，是由我国自行研制的石油设备。此设备以三相鼠笼式交流电机作为驱动单元，以可编程控制器作为控制单元，配合机械传动和变频器等元件实现抽油动作。

1对称平衡式抽油机的组成

此设备主要是由机械部分和电气控制两部分组成。

机械系统包括上平台、支架和底座；控制柜包括执行各种动作的按钮、交流接触器、中间继电器、变压器、变频器等控制元件。整机示意图如图1所示。

1-固定导轨2-丝杠3-安装底盘4-控制柜5-支架6-交流电

机7-小联轴器8-平衡杆9-大联轴器10-滚轮图1对称平衡式抽油机结构示意图

其中上平台包括交流电机、制动装置、大小联轴器、平衡杆、滚轮等机械部件。交流电机提供正反转运动能量，通过控制柜内的可编程控制和变频器对交流电机的各种动作进行控制；大小联轴器和平衡杆的作用是将交流电机的转轴同滚轮的轴承进行硬性连接；滚轮中做出了一个长方———————————————————————

作者简介：唐培新（1963-），男，工程师，1989.07毕业于湖北广播

电视大学机械制造工艺及设备专业，2010.06毕业于

常州大学工商管理专业（本科），现从事物资供应管理工作。

形的槽，槽子中放入四排硬质橡胶块，每排橡胶块之间通过压板进行固定。橡胶块的形状如图2所示。

图2橡胶块结构示意图

控制柜包括：变频器、可编程控制及其扩展模块、交流接触器等电器元件。变频器实现交流电机的启动和正反转，可编程控制器控制交流接触器和变频器完成各种动作。

2工作原理介绍

所谓对称平衡是指在滚轮上装有四根钢丝绳，钢丝绳被安装在橡胶块的半圆形凹槽中，钢丝绳的一端通过悬绳器固定住油杆，另一端固定在配重箱上。加载在滚轮上的力基本保持平衡，电机启动后，只需要很小的力就可以提升油杆或者放下油杆，配重箱的重量可根据油井的情况调整。

设备安装好后，可通过丝杠调整机体的位置，保证悬绳器、四根钢丝绳和油杆处于垂直对中状态；开机后，通过控制柜上的操作面板手动调整抽油机的上下冲程位置和上下冲程速度，由于交流电机中加入了测速装置，此设备的上下冲程是可以任意设定的，并被控制在上下接近开关范围之内。

3机械结构介绍

井口边上装有两块1.5米高的混泥土基础，固定导轨被安放在基础上，安装底盘、支架、上平台被依次安放在固定导轨上，并通过八根长螺栓固定于基础上。

安装底盘被固定在支架上，底盘下面设计了四个可滑动的轮子，通过丝杠可以调整支架的位置，用来调整悬绳器和井口对中。

在支架上安装了两个电磁式接近开关，接近开关起到上下限位保护的作用，冲程的上下位置就控制在两个接近开关安装位置范围内；接近开关的另一个作用是控制电机和电液制动装置，如果配重箱触碰到接近开关，接近开关的输出信号就控制电机停止，同时制动器抱紧电机；支架

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高原环境下大功率柴油机燃烧性能分析及功率恢复研究

宁创；刘文；李妍

（北京北方车辆集团有限公司，北京100072）

摘要：中国的高原面积非常广阔，这就使得高原地区运行着大量的动力设备。高原地区的大气压力相对较，环境温度的变化非常

大，环境条件较为恶劣，直接影响柴油机的运行性能。为了能够改善大功率柴油机的高原性能，发挥大功率柴油机原机型燃烧系统基

础作用，针对燃烧室的廓形、燃烧室的喉口半径、燃烧室的涡流比等相关参数开展优化研究，最终明确平原环境下优化功率，高原环境下在一定程度上恢复燃烧系统的功率参数。

关键词：高原环境；大功率柴油机；燃烧性能；功率恢复

DOI:10.19475/j.cnki.issn1674-957x.2019.04.028

0引言

中国地域辽阔，高原与山地的分布非常广阔，特别是中国四大高原区，总体而言，在我国海拔超过1000米高原面积占中国总面积58%，而海拔超过2000米高原面积占中国总面积的33%，其中以青藏高原最具有代表性，青藏高原的平均海拔超过了4000米，青藏高原面积占了中国国土总面积的25%。从目前来看，中国大量的民用工程机械、军用柴油动力设备、农业机械等在高原地区运行，海拔高度越高，平均气温下降，空气密度减少，再加上超强日照辐射、干燥气候、降水量降低等气候条件直接影响大功率———————————————————————作者简介：宁创（1989-），男，广西陆川人，助理工程师，研究方向

为智能装配。

柴油机设备的性能。考虑到高原地区使用环境较为特殊，

那么就需要做好相关研究工作，促使高原地区工程机械有效发挥动力性能，尽可能满足军事装备的需求。

1增压中冷柴油机物理属性1.1气缸

气缸作为柴油机中不可少的重要零部件之一，其是由活塞顶面、缸盖以及缸套等构成的一种可变空间，所以也有人将气缸视为一种柴油机的独立热力系统。通常来看，假设某瞬间气缸内气体状态保持不变，也就是气缸内的气体压力、气体成分、气体温度保持不变。那么，在柴油机的整个工作和运行的过程中，随着活塞的往复运动，气缸内的状态也会随之改变，这就要求做好缸内的状态计算工作。

内侧垂直焊接了两根圆管，配重箱两

侧的导轮就镶嵌在圆管中，方便配重箱沿着圆管上下活动。

上平台中依次安装了滚轮、大小联轴器、制动装置和电机，并且彼此的中心在一条水平线上，电机启动带动滚轮做正反转运动。控制系统上电后，制动装置处于打开状态，当现场出现故障或者停电的情况，制动装置能有效地抱紧电机，防止油杆被拔出或者冲底。

4控制系统的介绍

此设备的电控系统主要包括：变频器、可编程控制器（PLC）、交流接触器、变压器、模拟信号转换器、接近开关、电机尾部测温测速装置等电器元件。

操作面板示意图如图3所示。控制系统上电后，首先需要对冲程进行调整，将“自动/手动”档位开关选择到手动位置，按住“上行冲程”按钮，油杆被提升到一定高度，由于交流电机尾部装有测速装置，电机带动油杆行走的垂直距离就通过可编程控制器被记录下来。确定好上行冲程高度后，松开“上行冲程”按钮，调整上冲程动作结束。下冲程调整过程和上冲程一样，不再累述。然后将“自动/手动”档位开关选择到自动位置，按下“启动”按钮后，油杆就在上下冲程范围内往复运动，实现抽油动作。

控制面板中的上下行速度旋钮是两个滑动变阻器，滑

图3操作面板示意图

动变阻器输出的电压信号送入变频器中，实现了上下冲程

速度的分别调整。

5总结

对称平衡式抽油机已经在大庆、胜利、克拉玛依等全国几家大型油田投入使用。由于采用变频和可编程控制器控制，该设备的耗电量明显比普通的磕头机要低；由于冲程的范围和上下速度均可调，面板上控制按钮少，使得该设备的操作非常的简单。

受到平衡式抽油机自身结构的限制，设备在安装的时候比较麻烦，特别是油杆下行，带动配重箱上升，配重箱的振动对支架内的钢管冲击非常大，并且容易出现配重箱脱离钢管的现象。

参考文献：

黄健，黄筱调.游梁式抽油机主体机构节能的优化[1]张连汉，

设计[J].石油机械，1987，15（11）：16-20.

[2]王守民，陈文华，张为鄂.国产节能型游梁式抽油机的性能对比分析[J].机电工程，2001，18（6）：80-82.