(3) 节约钢材； (4) 改善抽油机受力状况； (5) 加工质量要求高(如气包的密封性等)。
游梁平衡：游梁尾部加平衡重；
机械平衡 曲柄平衡(旋转平衡)：平衡块加在曲柄上；
复合平衡(混合平衡)： 游梁尾部和曲柄上都有平衡重。
(三) 平衡计算
1)复合平衡 平衡半径公式:
R
Wr
Wl 2
a b
r Wcb
X ub
Wb
c
b
r Wcb
Rc
Wc Wcb
2)曲柄平衡
平衡半径公式：
R
Wr
Wl 2
a b
r Wcb
r
X ub Wcb
Rc
Wc Wcb
图3-14 复合平衡 图3-15 曲柄平衡
3)游梁平衡
达到平衡所需要的游梁平衡块重:
Wb
(Wr
W1 2
)
a c
X ub
(四)抽油机平衡检验方法
1)测量驴头上、下冲程的时间
不同平衡方式的抽油机扭矩精确计算相关式
复合平衡抽油机：
M com
[a b
P
c b
Wb
(cos
c a
aA )] r sin g sin
Wc'r sin
曲柄平衡抽油机：
M cr
a b
P
r sin sin
Wcr sin
游梁平衡抽油机：
M wb
[a b
P
c b
Wb
(cos
c a
aA )] r sin g sin
下冲程： Amd Aw Ad
上冲程： Amu Au Aw 平衡条件：Amd Amu
Aw
Au
2
Ad
所以，为了使抽油机平衡，在下冲程中需要储存的能量 或上冲程中需要释放的能量应该是悬点在上下冲程中所做功 之和的一半。
(二)平衡方式
气动平衡
(1) 气包内的气体压缩与膨胀 (2) 多用于大型抽油机；
ψ
cos1 b2 L2 k 2 r 2 2kr cos( 0 )
2bL
360 [ ( 0 )]
图3-17 抽油机几何尺寸与曲销受力图
(三)悬点位移与曲柄转角的关系
抽油机运动规律 实测示功图
悬点载荷与曲 柄转角的关系
扭矩因素与曲 柄转角的关系
扭矩曲线
冲程百分数： PR b
d.在露天工作，要求电动机维护简单、工作可靠。
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。
电动机功率与曲柄轴上的扭矩关系式为：
Nr
Mn
9549
由于抽油机悬点载荷是变化的，所以电动机功率与传到曲柄
轴上的扭矩也是变化的，因此在变负荷条件下，电动机选择
的一般是根据扭矩的变化规律，按等值扭矩来计算，即：
根据国内油井扭矩曲线的峰值建立的经验公式： M maxIII 1800 S 0.202 S (Pmax Pmin )
三、电动机选择和功率计算
(一)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。 游梁式抽油装置的特点： a.负荷是脉冲的，而且变化大； b.启动条件困难，要求有大的启动转矩； c.所用的电动机功率不太大，但总的数量大；
推导要点：力矩平衡、三角几何关系
不同平衡方式的抽油机扭矩简化计算相关式
简化条件：忽略游梁摆角和游梁平衡重惯性力矩的影响。
复合平衡抽油机: 曲柄平衡抽油机： 游梁平衡抽油机：
M com
TF[P
(B
c a
Wb
)]
M c max
sin
Mcr TF(P B) Mcmax sin
M wbΒιβλιοθήκη TF[P(B3.功率分析 减速箱输出的瞬时功率: N() M ()
平均功率：
Nr
1
2
2
N ( )d
1
0
2
2 M d
0
4.效率分析
(五)最大扭矩计算公式
1.计算最大扭矩的近似公式
简化条件： (1) 抽油机悬点运动简化为简谐运动 (2) 忽略抽油机系统的惯性和游梁摆角的影响 (3) 最大峰值扭矩发生在曲柄转角为90时
图3-16 游梁平衡
平衡条件下上、下冲程所用的时间基本相等。
如果上冲程快，下冲程慢，说明平衡过量。
2)测量上、下冲程中的电流 平衡条件下上、下冲程的电流峰值相等。 如果上冲程的电流峰值大于下冲程的电流峰值，说明平衡不够。
二、曲柄轴扭矩计算及分析
(一)计算扭矩的基本公式
抽油过程中减速箱输出轴(曲柄轴)的扭矩M等于曲柄半径与 作用在曲柄销处的切线力T的乘积，即： M rT
M maxI
S 2
(Pmax
Ce
)
S 4
(Pmax
Pmin )
有效平衡值 Ce ：抽油机结构不平衡重及平衡重在悬点产生 的平衡力。它表示了被实际平衡掉的悬点载荷值。
Ce
B
c a Wb
b a
(WcbR
WcRc ) /
r
在平衡条件下：
Ce
( Pm a x
2
Pmin )
2.计算最大扭矩的经验公式 苏联拉玛扎诺夫于1957年提出： M maxII 300 S 0.236 S (Pmax Pmin )
c a Wb )]
扭矩因数：悬点载荷在曲柄轴上造成的扭矩与悬点载荷的比值。 TF Mp a r sin P b sin
抽油机结构不平衡值B：等于连杆与曲柄销脱开时，为了保持游 梁处于水平位置而需要加在光杆上的力。(方向向下为正)
(二)扭矩因数计算 TF Mp a r sin
P b sin
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。
(一)平衡原理
在下冲程中把能量储存起来，在上冲程中利用储存的能 量来帮助电动机做功，从而使电动机在上下冲程中都做相等 的正功。
Nr
Men
9549
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，
✓教学难点
1、扭矩因数的计算 2、电动机功率的计算及选择
➢教法说明：
课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的图形和曲线。
➢教学内容：
1. 抽油机平衡计算 2. 曲柄轴扭矩计算及分析 3. 电动机的选择和功率计算
一、 抽油机平衡计算
不平衡原因 上下冲程中悬点载荷不同，造成电动机在上、下冲程中所
做的功不相等。
b t
b —驴头在下死点位置时的 角
t—驴头在上死点位置时的 角
图3-18 濮1-3井扭矩曲线
—随φ角而变的b和K之间的夹角
1.净扭矩；2.油井负荷扭矩；3.曲柄平衡扭矩
(四)扭矩曲线的应用
1.检查是否超扭矩及判断是否发生“背面冲突”
2.判断及计算平衡
平衡条件：M u max M d max