6.5.1 抽油机平衡在线视频

同学们好

从本节开始

我们介绍抽油机的平衡扭距和功率

首先在这一节中我们介绍抽油机的平衡

抽油机为什么会出现不平衡的问题

我们来看一下

在整个抽油机上下冲程的过程中

它受到的载荷有静载荷和动载荷

只是从静载荷的角度

通过我们前面的学习可以知道

因为游动阀的开启和固定阀的开启关闭

使得在上冲程的时候

杆柱受到了

杆柱的重力和液体的重力作用

在下冲程的时候只受到了

杆柱的重力的作用

因此上下冲程

有一个比较大的载荷的差别

我们也学习了悬点的最大载荷

和最小载荷的计算方法

也就是说

在这种静载荷的不平衡的基础之上

叠加上了动载荷的影响

使整体的抽油机的受力状态

出现了一个非常大的不均匀的情况

这样的一种不均匀的受力状态

在上下冲程的运行中

出现了什么样的一种现象

就是在上冲程的时候

悬点受到了最大载荷力的作用

这个时候曲柄连接的连杆

在旋转的过程中

它要提供非常大的一个拉力的作用

才能使得

抽油杆柱

以及柱塞上端的液体一起向上运动

而在下冲程的过程中

悬点受到杆柱的拉力的作用向下运行

这种向下的运行

对于曲柄这个地方来说

它不但不用提供主动的拉力作用

相反

它会在杆柱下行的过程中

被动地绕着曲柄轴旋转

这样的一种运动

非常类似于我们开车的时候

在上坡中

电动机会输出非常大的扭矩作用

而在下坡的时候

不但不需要电机做功

相反

下坡中重力还会使得汽车自动下行

因此在上下冲程过程中悬点载荷的不同

造成了电动机在上下冲程中

所做的功不相等

这样的一种情况就会造成抽油机

出现不平衡的这样一种现象

抽油机的不平衡会带来什么样的后果

我们来举一个例子

大家都见过

这是一种在建筑业上

常见的打夯机的模型

打夯机的运转过程

是一个不均匀旋转的过程

也就意味着

它是一种不平衡的旋转的过程

这种不平衡就导致了整个的机器

产生了强烈的震动

而打夯机正是利用了这种震动

去铺平道路

抽油机在旋转的过程中

如果不平衡的现象出现

整个的系统也会发生类似的震动

对于整个的抽油机的运转

产生非常不安全的情况

总的来说

因为抽油机的不平衡的情况

带来的后果之一就是下冲程中

抽油机带着电动机运转

造成了功力的巨大的浪费

降低了电动机的效率和寿命

其次就是负荷极不均匀的使抽油机

发生剧烈的震动影响抽油机的寿命

这一点刚才我们的打夯机的例子

已经证明了这一点

第三

就是破坏了曲柄旋转速度的均匀性

影响了整个抽油杆和抽油泵的正常工作

正是因为有这样的一些不平衡

以后的后果

我们就需要想办法

如何使得抽油机

在这种状态之下

通过改变结构去实现

抽油机的平衡状态

平衡的原理是什么

看到这个示意图

我们就可以想到

比正常的一个抽油机

这个地方多了一个重物

多了这个重物的目的

其实就是为了储存和释放能量用的

如果我们实现这样的一种效果

也就是在下冲程中

将多余的能量储存起来

储存的能量在上冲程中给释放出来

这样的一种情况就可以充分的利用了

我们储存的能量

使得上下冲程

抽油机的做功是相等的

对于这个示意图来说

在下冲程的时候是如何储存能量的

它是通过抽油杆在悬点位置

向下运行做的功加上电机带动着曲柄

在这个位置所做的功

这两个功的组成就合成了使得重物抬高

通过势能储存了这一部分的能量

在上冲程中

重物下行

悬点上移

这时候对于悬点这个位置

受到的载荷力的作用

向上移动所需要做的功是谁来提供的

一部分是由电机提供的

它带动游梁向下移动

使得悬点上移

另外一部分就是由重物下移提供的

在上冲程中重物向下移动

储存的能量

就通过势能转换的方式释放出来

提供给悬点

带动抽油杆和液体向上移动

这就是下冲程和上冲程的做功的变化

这样的一种做功

它的平衡条件是什么

对于电机来说

我们期望的是达到这样的一种状态

也就是在下冲程的时候

和上冲程的时候

使得电机的输出功是相等的

达到了这样的一种相等的状态

我们就认为整个的抽油机

在上下冲程中是平衡的

把它的平衡做功的问题

和平衡条件带入之后

我们整理出

这样的一个非常重要的平衡条件

这个平衡条件就是说我们储存的能量

应该等于二分之两个做功的和

哪两个做功

分别的就是悬点在上冲程和下冲程中

所做的功的合成

也就是说为了使抽油机平衡

在下冲程中需要储存的能量

或者是上冲程中需要释放的能量

应该是悬点载荷在上下冲程中

所做功之和的一半

实现平衡的条件

我们需要对抽油机的结构做一些改变

这种平衡方式我们称为机械平衡

机械平衡最常见的一种方式就是

游梁式的平衡

游梁平衡是在游梁的后端加入平衡重

加入平衡重之后

靠这个平衡重的

上移和下行来储存能量和释放能量

机械平衡另外的一种方式是曲柄平衡

如果说对于大型抽油机在游梁上

加入平衡重有不安全因素的话

我们将平衡重加在了曲柄的位置上

这种低部位的旋转

使得平衡产生

第三种的机械平衡

就是所谓的混合平衡

或者叫复合平衡

是在游梁上和曲柄上分别加上了平衡重

这样的一种方式对于我们调节平衡来说

就提供了多种的手段

除了以上我们介绍的这三种

机械平衡的方式之外

另外还有一种叫做气动平衡

这种气动平衡

是在游梁的下端加入一个气缸

在下冲程中气缸内的气体

被压缩储存的能量

在上冲程中

气缸内的气体膨胀

将储存的能量释放出来

靠了这种气体的压缩和膨胀的方式

来储存能量和释放能量

这就是气动平衡

相对于机械平衡来说

气动平衡对于大型抽油机

它可以节省钢材

同时这种平衡方式在加工的时候

需要有比较高的加工精度

原因就在于气缸的密封性要非常的良好

这就是本节我们介绍的主要内容

同学们再见