長沖程低耗材新型節能抽油機

董德崗　汪坤　曾祥端　馬洋波　韓東穎

設計理念：

國內外所開發的多種抽油機中，長沖程抽油機占有很大的比例。傳統的長沖程抽油機品種繁多，有前置式抽油機、大擺角游梁式抽油機、雙驢頭抽油機、游梁式雙井抽油機、鏈條式無游梁抽油機、漸開線天輪抽油機、曲柄連桿式無游梁抽油機等。其中游梁式為提高沖程長度往往要制造成高大型，其他類型的抽油機也普遍存在效率低、耗材高、結構復雜的弊端，所以長沖程低耗材新型節能抽油機還處于探索階段，尚不成熟。

目前許多油田的開發已進入中后期，長沖程節能抽油機的設計和應用將進入到一個全新的階段。而低耗材節能型抽油機能極大降低油田的開發成本，在國際油價低迷的背景下，能實現效益的最大化。

設計模型，解決方案、思路

1.根據動滑輪組改變力的大小與運動速度的原理，我們小組對多個滑輪組進行了測試。實驗采用規格：內徑30mm的滑輪若干，通過改變滑輪組的個數和安裝位置，可以實現不同程度的增程效果，并測試了在實現兩倍沖程時，模擬重物的運動規律和電動機的負載情況。

2.在對上述實驗效果的評估中，我們發現采用滑輪組的增程和節能效果不明顯，因此對實物模型進行了較大的改進，即采用分級提升的原理替代滑輪組增程原理，并對分級提升的動力轉換系統與懸繩器的間接提升系統進行了兩次實驗。

（1）動力轉換系統

實驗采用四個相同規格的齒輪、電磁鐵、電動機、光軸、軸承支座等。

動力轉換系統原理：通過電磁鐵的電磁力，使游動齒輪分別與固定光軸齒輪A和B嚙合，實現動力的轉換。我們通過多次實驗和不斷改進，基本實現了動力轉換的問題。

（2）懸繩器的間接提升系統

我們初步對懸繩器的分級提升系統進行了測試，但因懸繩器部位體積龐大，電磁鐵作用力不均衡，容易造成裝置的晃動，且結構設計上存在明顯不足，在后期的工作中我們進行了改動，將木塊換成了橡膠塊，克服了晃動問題。

3.針對齒輪組和電磁鐵的動力換向系統穩定性不足的問題，我們組又采用了電磁離合器制動換向的裝置，并對裝置進行了實驗測試。電磁離合器制動換向系統原理與上述原理相似，采用兩組電磁離合器替換掉齒輪組和電磁鐵結構，通過電磁離合器的通電與斷電，可以非常靈敏地實現傳動軸的制動，即達到絞車A與B實現間歇工作的目的。實驗測試顯示，采用電磁離合器的制動換向裝置，實驗效果明顯，穩定性較好。

4.為了能夠使裝置自動化運行，我們添加了一個計時開關來控制電路，經試驗，運行狀況較好。

工作原理總結

這種抽油機采用一個下特殊懸繩器和一個上懸繩器，三個絞車，通過絞車的交替工作，帶動兩個懸繩器交替工作，來完成光桿的上沖程運動和下沖程運動，從而實現數十米的長沖程，依靠平衡系統的上下直線運動實現運動過程中的能量轉換。這種抽油機高度比傳統長沖程抽油機低一半以上，體積和質量更是大大減小，可靠性高，操作、維修方便，造價亦有大幅度下降。

責編/武爽endprint