文档介绍：第四节抽油机的平衡计算
当抽油机没有平衡装置时,由于上、下冲程中悬点载荷不均衡,满足上冲程负载要求的电动机在下冲程中将做负功,从而出现抽油机不平衡现象。不平衡将造成电动机功率的浪费,降低电动机的效率,缩短电动机及抽油装置的寿命,破坏曲柄旋转速度的均匀性。
一、平衡原理
电动机在上、下冲程中都做正功且做功相等。
方法便是在抽油机游梁后臂上加一重物,在下冲程中让抽油杆自重和电机一起来对重物做功,而在上冲程时,则让重物储存的能量释放出来和电动机一起对悬点做功。
由
上式表明,为了使抽油机平衡运转,在下冲程中需要储存的能量应该是悬点在上、下冲程中所做功之和的二分之一。
二、平衡方式
为了使抽油机工作达到平衡状态,在下冲程把抽油杆自重做的功和电机输出的能量储存起来所采取的形式,称之为平衡方式。
目前常用的平衡方式有气动平衡和机械平衡。气动平衡是通过游梁带动的活塞压缩气包中的气体,把下冲程中做的功储存成为气体的压缩能。在上冲程中被压缩的气体膨胀,将
储存的压缩能转换成膨胀能帮助电动机做功。
机械平衡是以增加平衡重块的位能来储存能量,而在上冲程中平衡重降低位能来帮助电动机做功的平衡方式。
机械平衡有三种类型,即游梁平衡、曲柄平衡和复合平衡。
1) 游梁平衡是在游梁尾部加平衡重,适用于小型抽油机。
2) 曲柄平衡(旋转平衡)是将平衡重加在曲柄上。这种平衡方式便于调节平衡,并且可避免在游
梁上造成过大的惯性力,适用于大型抽油机。
3) 复合平衡(混合平衡)在游梁尾部和曲柄上都加有平衡重,是上述两种方式的组合,多用于中型抽油机。
三、平衡计算
计算所需要的平衡物的重量或确定一定平衡重量重物的位置。
悬点在上、下冲程中所做的功分别为:
故:
对于不同平衡方式,所需要重物的重量也不同。
1. 游梁平衡
下冲程抬高的距离为:
对于游梁平衡,重物在下冲程中所储存的能量为:
将其代入上式中可得平衡条件下重物的重量为:
——抽油机本身的不平衡值,是折算到游梁平衡块重心位置上的附加平衡力。
2. 曲柄平衡
其重物在下冲程中所储存的能量为:
又由于
和
曲柄平衡通常是通过改变平衡半径来调节平衡。