扭矩分析和平衡调整

减速器是抽油机的心脏，就其价格而言，它占全套抽油机设备的一半以上。在一定条件下，减速器的许用扭矩限制着油井生产时所采用的最大抽汲参数，也限制着保证大参数生产所需要的电动机功率。减速箱扭矩分析减速箱扭矩分析在曲柄位置θ的瞬间，单位悬点载荷在曲柄轴上产生的扭矩称为扭矩因数TF。扭矩因数TF的物理意义是单位悬点载荷在曲柄轴上产生的扭矩。其实质是表征抽油机的运动特性，即悬点位移随曲柄转角θ的变化率，其量纲是长度（单位m）。把悬点载荷扭矩Mp与平衡扭矩Mc之差称为净扭矩。减速箱扭矩分析cpMMMsin)(maxcbMWacBTFPTF净扭矩负荷扭矩平衡扭矩扭矩曲线抽油机运动规律实测示功图悬点载荷与曲柄转角的关系扭矩因数与曲柄转角的关系反映曲柄轴扭矩随曲柄转角的变化曲线称为曲柄轴扭矩曲线，简称扭矩曲线。减速箱扭矩分析减速箱扭矩分析扭矩曲线的应用由于悬点载荷和平衡机构造成的扭矩与电动机输入给曲柄轴的扭矩相平衡，因此，扭矩曲线除了可用来确定最大扭矩和检查是否超扭矩之外，还可以检查抽油机的平衡状况以及进行平衡计算、确定电动机输出功率，检查功率的利用情况及利用均方根扭矩选择电动机功率。（1）检查是否超扭矩当出现负扭矩时，说明减速箱的主动轮变为从动轮。如果负扭矩值较大，将发生从动轮冲击主动轮，从而降低齿轮寿命。这种现象常发生在不平衡、轻载荷或载荷突变的油井上。减速箱扭矩分析(2)判断及计算平衡在检验平衡和进行调整平衡的计算时，通常是以上、下冲程的峰值扭矩相等为标准，若上冲程峰值扭矩大于下冲程，即上重下轻，说明平衡不够，需要增大平衡扭矩；反之，则说明平衡过重，需要减小平衡扭矩。(3)功率分析减速箱输出的瞬时功率等于瞬时扭矩与曲柄角速度的乘积。可利用扭矩曲线求得减速箱的平均输出功率。由于通过悬点载荷计算扭矩时忽略了从曲柄到悬点的传动效率，因此，根据扭矩曲线计算得出的功也就是光杆功率。减速箱扭矩分析许用载荷曲线来显示减速箱或抽油机是否过载。cpMMMsin)(maxcbMWacBTFPTF净扭矩负荷扭矩平衡扭矩减速箱扭矩分析许用载荷曲线还可以显示抽油机与系统载荷是否匹配。常规抽油机玻璃钢杆前置型抽油机玻璃钢杆抽油机平衡不平衡造成的后果1.上冲程中电动机承受着极大的负荷，下冲程中抽油机带着电动机运转，造成功率的浪费，降低电动机的效率和寿命；2.由于负荷极不均匀，会使抽油机发生激烈振动，而影响抽油装置的寿命；3.破坏曲柄旋转速度的均匀性，影响抽油杆和泵正常工作。抽油机平衡平衡的基本原理:下冲程过程中以某种方式把抽油杆柱所放出的能量、电动机提供的能量储存起来，到上冲程时再释放出来帮助电动机做功。为使抽油机平衡，下冲程中需要储存的能量或上冲程中需要释放的能量是悬点载荷在上下冲程中所做功之和的一半。下冲程：dwmdAAA上冲程：wumuAAA平衡条件：mumdAA2udwAAAuA－上冲程悬点做的功muA－上冲程电动机做的功抽油机平衡平衡原则：电机在上下冲程中做功相等实际检验和调整平衡时：上下冲程电机电流峰值相等或减速器扭矩峰值相等方法：测量下行电流和上行电流比值，0.7～1之间平衡抽油机平衡国外在估算抽油机平衡状况和电机功率选择时，常使用周期载荷系数(cyclicloadfactor)的概念。周期载荷系数：扭矩或电流的均方根值与扭矩的平均值的比值。扭矩载荷比较平稳时，系数小，接近1；波动越大，系数越大，可能达到1.5-2.0。抽油机平衡nnCLFMMMMMMnn.../...2122221扭矩nnCLFIIIIIInn.../...2122221电流RODSTAR和XDIAG使用周期载荷系数计算需要的最小电机功率。地面设备传动效率取0.9。抽油机平衡sEffCLF*光杆功率最小电机功率电动机功率计算电动机的选择关系到电能的利用效率和能否充分发挥抽油设备与油层生产能力。目前国产抽油机所选配的电动机大多是高起动转矩系列的三相异步封闭式鼠笼型电动机。9549MnNm电动机功率与曲柄轴上的扭矩关系式为：抽油机平衡电机功率:mN冲次:n曲柄扭矩:M传动效率:9549nMNem)(2iieMM由于抽油机悬点载荷、电动机功率与曲柄轴扭矩是变化的，因此电动机选择的一般是根据扭矩的变化规律，按等值扭矩计算，即：等值扭矩Me：用一个不变化的固定扭矩代替变化的实际扭矩，使其电动机的发热条件相同，则此固定扭矩即为实际变化的扭矩的等值扭矩。抽油机平衡等值扭矩与最大扭矩之间的关系max707.0MMe作简谐运动时，扭矩呈正弦规律变化：max54.0MMe真实运动规律：max6.0MMe考虑到不平衡等因素，实际计算时建议采用：95496.0maxnMNm电动机功率：抽油机平衡