RM640D—365—168T抽油机设计

盖立东

1、引言

异相型抽油机在国内各大油田乃至国外各油田都有广泛应用，它相较于常规抽油机具有显著的节电效果，降低了减速器峰值扭矩，达到了更好的平衡效果，提高了系统效率。本文将介绍在充分利用在产机型C640D-365-168T各零部件的基础上对RM640D-365-168T抽油机进行的设计以及两种机型的对比。

2、RM640D-365-168T抽油机设计

2.1总体方案

确定偏置角与几何参数，达到冲程、冲次的要求，尽量保证现有机型零部件的通用。

2.2几何参数的设计

为保证达到168”最大冲程以及结构件的通用性，抽油机前臂长A值与C640D-365-168T相同，定为5000mm，借用C640D-365-168T驴头，减速器中心距地面高度G、支架中座中心距地面高度H与C640D-365-168T相同，G值2820mm，H值6650mm。

减速器净扭矩Tn=

扭矩因数TF=

W—悬点载荷；B—结构不平衡重；M—最大平衡力矩；

C—游梁后臂长；θ—曲柄转角；τ—偏置角；

α—曲柄连杆夹角；β—连杆游梁夹角。

根据公式可以看出改变几何参数就可以改变扭矩因数，由此可以实现降低减速器峰值扭矩，所以目标函数是使上冲程扭矩因数最小。调节后臂尺寸，并要限制传动角在45°与145°之间，保证四连杆机构中曲柄的存在，合理运转，受力良好，防止连杆拉力过大，同时还要考虑整体结构尺寸并限制极位夹角。通过抽油机几何参数优化设计软件与抽油机优化设计软件计算选出最优的一组几何参数，由此便可定型抽油機几何结构尺寸。

整机结构示意图几何参数表

A C H G P I R1 R2 R3

5000 2900 6650 2820 3820 3500 1150 970 790

单位mm

2.3偏置角的确定

偏置角的常规选取在0°～12°之间，可以由均方根扭矩Te在此区间的最小值来确定偏置角。

经计算确定偏置角τ=8°。

2.4整体结构与部件结构的设计

2.4.1游梁设计

游梁采用与C640D-365-168T游梁相同的结构形式，只是后臂长度相比缩短350mm，如此保证了结构小件与焊接组对工装的通用性。

2.4.2支架设计

支架与C640D-365-168T支架相比，地脚连接水平距离加长450mm，高度不变。

2.4.3连杆设计

连杆与C640D-365-168T连杆相比，连接杆加长125mm，其他零件通用。

2.4.4底座设计

底座与C640D-365-168T底座相比，座体加长450mm，筒体等零部件通用。

2.4.5曲柄设计

曲柄偏置角为8°，曲柄销孔采用对称设计，根据冲程需要设计工作半径为1150mm，970mm，790mm，曲柄回转半径为2790mm。

2.4.6其他零部件

中央轴承座、尾轴承座、曲柄销总成、驴央轴承横梁、动力机座、皮带罩等其他零部件与C640D-365-168T通用，各部件经计算所得安全系数符合要求。

3.RM640D-365-168与C640D-365-168T的对比

3.1在相同井况下抽油机性能对比

下泵深度1300m，经计算结果如下：

RM640D-365-168T

抽油机模拟工况计算结果

冲 程 4.267m 上冲程峰值扭矩 44.843kN.m

最大载荷 77.25kN 下冲程峰值扭矩 39.042kN.m

最小载荷 34.58kN 最小净扭矩 -10.17kN.m

冲程损失 0.39m 均方根扭矩 22.5132kN.m

平衡力矩 130kN.m 平均扭矩 15.4221kN.m

平衡度 87.06% 周期载荷系数 1.4598

C640D-365-168T

抽油机模拟工况计算结果

冲 程 4.281m 上冲程峰值扭矩 61.179kN.m

最大载荷 80.02kN 下冲程峰值扭矩 56.995kN.m

最小载荷 35.76kN 最小净扭矩 -38.52kN.m

冲程损失 0.39m 均方根扭矩 34.389kN.m

平衡力矩 145kN.m 平均扭矩 15.4187kN.m

平衡度 93.16% 周期载荷系数 2.2304

通过以上的图表比较，可以看出在相同条件下RM640D-365-168T抽油机的减速器峰值扭矩比C640D-365-168T抽油机要低很多，上下冲程峰值扭矩下降25%左右，电动机所需功率减小。

3.2生产加工难度、整机重量对比

改变几何参数只引起部件结构尺寸变化，生产加工难度没有变化；两种抽油机整机重量差别不大，在成本上差别也不大。

4.结论

RM640D-365-168抽油机与C640D-365-168抽油机相比，具有节能、动力特性好等优点，降低了采油成本，生产成本增加很少，使用寿命与常规机型相同，拥有更好的市场前景。

（作者单位：大庆油田装备制造集团抽油机公司研究所）