本文摘要：摘要：游梁式抽油機(jī)平衡調(diào)整長期處于固定平衡且人工調(diào)整狀態(tài)，受井況變化及人工巡檢頻次影響，長期處于不平衡狀態(tài)，不僅人工調(diào)整費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且影響抽油機(jī)運(yùn)行效率，長期存在因平衡導(dǎo)致的高能耗問題。太陽能儲能自動調(diào)平衡式改造方式，在常規(guī)游梁式抽油機(jī)尾
摘要：游梁式抽油機(jī)平衡調(diào)整長期處于固定平衡且人工調(diào)整狀態(tài)，受井況變化及人工巡檢頻次影響，長期處于不平衡狀態(tài)，不僅人工調(diào)整費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且影響抽油機(jī)運(yùn)行效率，長期存在因平衡導(dǎo)致的高能耗問題。太陽能儲能自動調(diào)平衡式改造方式，在常規(guī)游梁式抽油機(jī)尾部掛接一個(gè)尾游梁，設(shè)計(jì)依靠太陽能儲能驅(qū)動的游標(biāo)式平衡重，通過平衡配重游標(biāo)向前或向后移動可以實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)平衡度的自動調(diào)整。現(xiàn)場應(yīng)用表明，改造后平衡方式適應(yīng)產(chǎn)能范圍廣、平衡度調(diào)節(jié)范圍大、安全平穩(wěn)可靠，與抽油機(jī)抽汲同步運(yùn)行平衡效果好，峰值扭矩能下降40.7%，有功功率降低1.087kW，系統(tǒng)效率提高7.9%，有功節(jié)電率可達(dá)到43.1%，日節(jié)電26.1kWh，年節(jié)電9391kWh。
關(guān)鍵詞：抽油機(jī);自動平衡;太陽能;峰值扭矩
游梁式抽油機(jī)運(yùn)行過程中懸點(diǎn)負(fù)荷變化是不均勻的，而且懸點(diǎn)運(yùn)動的加速度和速度變化又加劇這種不均勻性，傳統(tǒng)平衡調(diào)整方式是調(diào)整平衡塊在曲柄上的位置，消除無用功，使電動機(jī)、減速箱的負(fù)荷變化均勻[1]。但目前游梁、曲柄平衡包括下偏杠鈴平衡均屬于靜態(tài)平衡，平衡塊杠鈴位置固定不動，導(dǎo)致其力臂變化有限，平衡節(jié)能效果不足[2-3]。通過自動平衡設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)運(yùn)行過程中平衡重力臂自動調(diào)節(jié)，動態(tài)平衡，使節(jié)能效果顯著增強(qiáng)。
1技術(shù)原理
太陽能儲能自動平衡抽油機(jī)，采用在尾游梁上安裝游標(biāo)式配重塊，配重游標(biāo)依靠太陽能運(yùn)行，太陽能電池板給蓄電池充電，蓄電池帶動直流電動機(jī)驅(qū)動配重游標(biāo)自動前后移動調(diào)節(jié)配重力臂，從而在不停機(jī)的情況下自動調(diào)整抽油機(jī)平衡度，使抽油機(jī)平衡度始終保持在較高水平[4-5]。
2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
太陽能儲能自動平衡尾游梁裝置由尾游梁和地面控制系統(tǒng)組成。其中尾游梁可采取懸掛的方式固定在抽油機(jī)游梁尾部，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)自動平衡功能的太陽能游標(biāo)均安裝在尾游梁上。
1)尾游梁。尾游梁由尾游梁主體和游標(biāo)組成，游標(biāo)套接在尾游梁主體的梁體上[9-10]。尾游梁尾部設(shè)置配重塊，用于調(diào)節(jié)超出游標(biāo)運(yùn)行范圍以外所需的平衡塊重量及力矩。游標(biāo)式尾游梁采取掛接方式安裝在游梁尾部，不用敷設(shè)任何電線電纜和傳感器。
2)太陽能游標(biāo)。游標(biāo)控制箱及蓄電池組采用兩側(cè)模塊化安裝。太陽能游標(biāo)兩側(cè)設(shè)置太陽能電池板。蓄電池采用2塊12V、50Ah串聯(lián)組成，電壓為24V直流電源。電動機(jī)為24V、120W低速大扭矩?zé)o刷直流電動機(jī)。游標(biāo)兩端分別安裝限位開關(guān)，游標(biāo)觸發(fā)限位開關(guān)后停止動作，實(shí)現(xiàn)可靠的限位保護(hù)功能。
3)控制系統(tǒng)。地面控制系統(tǒng)采取無線通信方式發(fā)出的控制信號，控制游標(biāo)配重的移動。
3尾游梁受力分析
為保證改造尾游梁受力均勻以及改造部位強(qiáng)度，對尾游梁進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。在額定扭矩及電動機(jī)自身重力作用下，在尾游梁自身重力以及游標(biāo)平衡重作用下，最大應(yīng)力發(fā)生在尾游梁根部(與游梁連接處)，最大應(yīng)力為113.7MPa，按照屈服強(qiáng)度830計(jì)算，安全系數(shù)7.29(830/113.7)，變形量極小，滿足強(qiáng)度要求，改造后也不會改變常規(guī)游梁使用強(qiáng)度。
4應(yīng)用情況及效果
現(xiàn)場可采取兩種方式進(jìn)行改進(jìn)平衡效果達(dá)到節(jié)能目的：一是采取游標(biāo)行程與抽油機(jī)井沖程同步的方式進(jìn)行平衡;二是采取游標(biāo)定位置的平衡方式，即游標(biāo)依據(jù)抽油機(jī)井的平衡狀態(tài)采取固定任意位置的方式進(jìn)行節(jié)能平衡。為驗(yàn)證抽油機(jī)井自動平衡改造的平衡效果，試驗(yàn)時(shí)分別測試游標(biāo)固定位置平衡以及與沖程同步行程方式兩種狀態(tài)下的能耗和載荷情況。游標(biāo)平衡重固定時(shí)測量，游標(biāo)位于尾游梁低端、中部及低端，分別比改造前節(jié)電33.37%、34.13%和33.95%，系統(tǒng)效率分別可提高6.9、7.4、7.3個(gè)百分點(diǎn)，1#井游標(biāo)固定不同位置平衡效果對比。
對應(yīng)抽油機(jī)每個(gè)沖程運(yùn)行，通過太陽能儲能單元控制游標(biāo)配重運(yùn)行。游標(biāo)運(yùn)行的不同行程下，最大有功節(jié)電率可達(dá)到43.1%，1#井游標(biāo)動態(tài)平衡狀態(tài)下平衡效果見表2。通過電流監(jiān)測可見，峰值電流由最高11.2A下降到6.9A，折算扭矩峰值比常規(guī)曲柄平衡下降40.7%，極大改善平衡效果，2#井太陽能儲能型自動平衡改造效果曲線。按游標(biāo)行程0.5m運(yùn)行計(jì)算，平均有功降低1.087kW，日節(jié)電26.1kWh，年節(jié)電9391kWh。
電力論文范例：電能計(jì)量自動化系統(tǒng)在電力營銷中的應(yīng)用
5結(jié)論
1)抽油機(jī)太陽能儲能自動平衡尾游梁改造，依靠太陽能控制配重游標(biāo)，可實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)在每個(gè)沖程內(nèi)的動態(tài)平衡調(diào)整，能夠極大改善無法滿足平衡條件的老舊抽油機(jī)的運(yùn)行需求。改造成本低，運(yùn)行可靠，可作為今后油田開展碳中和節(jié)能的有效方式之一。
2)抽油機(jī)太陽能儲能自動平衡尾游梁改造的游標(biāo)有效行程長，調(diào)節(jié)平衡度范圍大。現(xiàn)場應(yīng)用表明，能有效改善抽油機(jī)井的平衡運(yùn)行狀況，有效降低峰值扭矩，折算扭矩峰值比常規(guī)曲柄平衡能下降40.7%。
3)在改善抽油機(jī)平衡效果的同時(shí)，該技術(shù)起到了較好的節(jié)能降耗效果。游標(biāo)運(yùn)行的不同行程下，最大有功節(jié)電率可達(dá)到43.1%。測試表明，平均有功功率降低1.087kW，系統(tǒng)效率提高7.9%，日節(jié)電26.1kWh，單井年節(jié)電9391kWh。
參考文獻(xiàn)：
[1]王偉，檀朝東，王辛涵，等.抽油機(jī)井平衡設(shè)計(jì)及調(diào)整技術(shù)綜述[J].中國石油與化工，2011(2)：59-61.
[2]張紅梅，袁文熙，姜小兵.淺析常規(guī)游梁式抽油機(jī)節(jié)能途徑[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011(8)：19-24.
[3]薛禮.抽油機(jī)自動平衡改造技術(shù)在北部過渡帶應(yīng)用效果分析[J].華東科技，2013(6)：287.
[4]曾亞勤，王林平，劉一山，等.QSY型抽油機(jī)智能平衡調(diào)整裝置的設(shè)計(jì)[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2012，34(7)：153-156.
[5]張波.種儲能自平衡機(jī)構(gòu)在抽油機(jī)上的應(yīng)用[J].石油石化節(jié)能，2017(8)：19-21.
[6]趙明明.油機(jī)井太陽能自平衡改造方法研究及試驗(yàn)[J].石油石化節(jié)能，2016(5)：4-5.
[7]郭慶榮，鄒祥城，韓民強(qiáng).陽能儲能自平衡抽油機(jī)[J].石油科技論壇，2017(S1)：38-140.
作者：戰(zhàn)永生
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