浅谈天轮式抽油机的采用与发展

摘 要：对于我们现在使用的抽油机常规游梁式抽油机，就其和天轮式抽油机比较，为了更好地提高石油的产量，本文对天轮式抽油机的特点及发展进行了阐述。改良结构，提高了传动系统的效率和可靠性。主传动系统的动力源采用开关磁阻电机，结合电控。不仅节约能源，扩大了使用范围。增加了移机机构，为抽油机的维修提供了一个新的途径。

关键词：抽油机；传动系统；移机机构

石油作为全世界的能源之一，随着现代化的发展，每个国家都有着大量地需求。如果本国开采的石油产业大幅提高，将会减少对国外石油地进口，可以减少经济成本。在我国，也经常看见在田间地头正在作业的抽油设备，但设备的先进程度也决定油量地开采，再加上资源地不断开发及数量的减少，对石油开采也增加了一定的难度。總体来看我国的抽油机产品已发展到一定的高度、但还有待继续提高，对将来的新型现代化发展的潜力也很大。采用天轮式抽油机可以提高石油地开采。

一、天轮式抽油机的工作原理

天轮式属于有杆抽油系统：通过地面驱动装置驱动抽油杆和转子产生旋转运动，将地下石油升到地面。

（1）主传动系统：主传动是由开关磁阻电动机、联轴器、减速器、天车轮及天车轮支座所组成。在开关磁阻电动机的驱动下，在弹性联轴器和减速器联动下，天车轮转动并带动抽油杆工作；当转动到所需冲程距离之后，开关磁阻电机制动停车；在规定的时间，电机带动天车轮反向旋转，使抽油杆回到起始工作位置从而完成一个冲次的往复行程。

（2）自动移机系统：由于油田的工况比较恶劣，再所难免，油井会发生故障。而常规游梁抽油机采用的是整体移机，这样既麻烦，又降低工作效率，极其不便。基于以上的一些情况，采用了自动移机系统。自动移机系统是由回转天轮支座和天轮底座组成，在回转天轮底座上支撑着传动系统。输出轴上装有柱销齿轮，柱销齿轮与天轮底座上的柱销相啮合使回转天轮支座在天轮底座上旋转，并带动传动系统旋转，当传动系统达到50度左右时，让开维修井口 ，行程开关切断，移机动作完成。这样，即可腾出修井所需作业空间；在完成修井作业后，反行程回到起始工作位置，抽油机进入正常工作状态。

二、天轮式抽油机的性能特点

与常规型游梁式抽油机相比，采用曲柄平衡方式，可根据油井的实际负荷，采用翻转式，调节平衡的范围也很大。

（一）新型天轮式抽油机结构简单、强度高、工作可靠

（1）结构简单。新型天轮式抽油机相当于游梁式抽油机的变型产品，在原有结构的基础上进行了改良。在天轮中采用了天平式平衡原理，优化了许多传动件的设计，不仅保持了同游梁机结构简单的特点，但可大大提高了采油的技术水平。

（2）强度高。由于采用天平式平衡原理，平衡率高达95%100%，而游梁机的平衡率只能达到70%，新型天轮式抽油机平衡效果好，动载荷较小，运转时比较平稳、冲击载荷几乎为零，所以受力得到控制，其相应的反复抵抗能力增强。

（3）工作的可靠性高。新型天轮式抽油机换向同游梁机一样采用了标准化的四连杆构，在换向时不受冲击载荷，相对可靠性就可提高。 也提高了钢丝绳的使用寿命。

（二） 新型天轮式抽油机构件损坏率低，操作、维修管理方便，费用低

（1）新型天轮式抽油机在使用过程中零件不易损坏。这是由于其结构特征及其较远冲程、冲次较小，机器内部运转速度较慢，零件运动副间磨擦速度低，所以消耗热量小也就会使磨损减小；冲程长会使其比普通游梁机的冲次减小2-3倍，所以说新型天轮式抽油机不易出现故障，所以减少维修率。

（2）新型天轮式抽油机在使用时操作灵活、便于维修和管理。

（3）由于新型天轮式抽油机不易损坏，所以用于维修保养方面的费用会大幅度降低。设备本身采用好的钢材，受力合理，零件不易损件，冲击载荷几乎为零，起动工作平稳，抗疲劳强度较高，所以说无特殊情况，正常维护保养的话，维修的费用在几百元左右，设备寿命会超出15年以上。

（4）新型天轮式抽油机比游梁机重量轻，成本低，效率高。

（5）新型天轮式抽油机能耗低，与同型号的游梁机比，为节能产品。新型天轮式抽油机比同型号游梁机的电动功率配备下降30%以上。由于新型天轮式抽油机是靠天平式平衡原理，所以在运转平稳，没有冲击载荷，平衡度非常好，这就降低了减速器输出轴的峰值扭矩。增加了抽油机的提升能力，减少抽油机无用功的消耗，这使没有用的能量损耗减少。

三、天轮式抽油机的发展

（一） 朝着大型化方向发展

随着人类科技的不断发展，人们对石油的需求量大大增加。我国也不能只靠进口，所以对发展我国的石油开采一定也要大规模的开发。这都需要设备的大型化。所以天轮式抽油机的结构即采用长冲程抽油方式，就其特点来说，抽油效率高，设备寿命长，运行过程中动载荷小，排量较稳定，经济实用，符合现代化，大型化的要求。

（二）朝着低能耗方向发展

为了减少能耗，降低成本且提高经济效益，这些年来国外也研制了许多不同类型的节能型抽油机。而天轮式抽油机装机容量小，较同机型游梁机节电40%～50%，就观全球，它的发展前景相当可观。

（三）朝着高适应性方向发展

在能源紧缺且需求量大增的情况下，就要求现代的抽油机适应性强，使用范围广。例如适应各种自然地理和地质构造条件抽油的需要；适应各种成分石油抽油、各种类型油井、深井抽油、长冲程抽油、节电、精确平衡的需要；适应无电源和优化抽油的需要；向这些方向发展。

（四）朝着长冲程无游梁方向发展

（五）朝着自动化和智能化方向发展

自动化及智能化已成为现代各行业的发展目标，这也是全球都在不断开发和研究的目标。国外先进国家均研制了自动化抽油机，增加了保护和报警功能，自动控制部分尤为显现。天轮式抽油机采用了一系列电气控制系统：其功能还不完善，需要进一步提高与改善，使其朝自动化和智能化方向发展。

参考文献：

[1]王焕庭，李茅华，徐善国.机械工程材料.大连理工出版社，20008.

[2]巩云鹏，田万禄，张祖立，黄秋波.机械设计课程设计，东北大学出版社.200012.

[3]孙恒，陈作模.《机械原理》第五版.高等教育出版社，19965.

[4]齐占庆.《机床电气控制技术》 第三版.机械工业出版社，20069.

作者简介：鲍彦玲（1974-），女，蒙古族，辽宁阜新人，讲师，教师，主要从事机械加工和数控技术教育工作。