王海滨(大庆油田有限责任公司第五采油厂)
游梁式抽油机作为一种油田常用举升设备,工作时承受带冲击性的周期交变载荷[1-2]。常规游梁式抽油机的平衡方式是加装平衡块来消减抽油机上下冲程的载荷差,但由于平衡块产生的扭矩不能完全消除负载扭矩,抽油机存在扭矩不平衡现象并因此造成抽油机减速箱输出轴扭矩波动大,电动机输出功率处于波动状态、效率降低和轴功率过高,导致了抽油机能耗高[3-6]。某油田通过抽油机的复平衡技术平抑电动机扭矩负荷曲线的波峰和波谷,进一步提高抽油机系统工作效率,取得了较好的节能效果。
该技术在现有常规抽油机上改造,具体实施方案为:在原来抽油机减速箱两侧的输出轴处各增设大链轮,大链轮通过链条分别与对应的小链轮链接,小链轮套装于二次平衡曲柄轴上。小链轮和二次平衡曲柄安装在原抽油机底座上,配套有刹车系统、链条胀紧器,其转速由大、小链轮齿数控制。当大链轮带动小链轮旋转时,小链轮带动二次曲柄及其上的平衡重转动(图1)。
图1 抽油机复平衡装置
抽油机复平衡技术利用转速是原抽油机2倍,平衡重是原抽油机1/6的二次平衡装置平缓抽油机减速箱输出轴扭矩,使抽油机的载荷曲线呈微小波动形态,使转矩趋于稳定,提高系统效率,实现抽油机的高效节能。如图2,一次平衡后输出扭矩较大,二次平衡装置扭矩曲线起到了抽油机全周期的“削峰填谷”的作用,通过二次平衡后,总输出扭矩值高降低升,扭矩差进一步缩小,降低了抽油机运行载荷波动。
图2 抽油机二次平衡后输出扭矩
现场对10口CYJY10-3-37HB抽油机井进行改造,改造成本5000元/口,从图3中可以明显的看出,CYJY10-3-37HB型抽油机扭矩曲线的波动比较大,不但有很高的“峰值”载荷,而且有很深的“谷值”载荷,净扭矩处于波动状态,通过复平衡后,二次平衡后的净扭矩波动变缓,功率曲线上体现的是“削峰填谷”的结果(表1)。
从应用全周期在平衡技术试验前后数据对比可以看出,电动机有功和无功功率均降低、功率因数升高、吨液百米耗电降低,平均吨液百米耗电节电率30%以上。电动机功率和损耗得到降低,降低了能耗。
图3 相位角为30°时CYJY10-3-37HB抽油机输出轴扭矩曲线
综上,试验10井次,每天共可节电511.92 kWh,按照电价0.637 1元/kWh计算,日节约电费326.14元,10口井设备改造共投50 000元,投资回收期为153天,有较高的经济效益。
表1 试验井措施效果对比
1)抽油机复平衡技术利用转速是原抽油机2倍,平衡重是原抽油机1/6的二次平衡装置平缓抽油机减速箱输出轴扭矩,使抽油机的载荷曲线呈微小波动形态,使转矩趋于稳定,提高系统效率,实现抽油机节能。
2)现场试验10口井,电动机有功和无功功率均降低、功率因数升高、吨液百米耗电降低,吨液百米耗电节电率30%以上,有较高的经济效益。
3)通过应用复平衡技术,电动机功率和损耗得到降低,降低了能耗,是一种行之有效的节能手段。
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