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【摘要】鉴于油田普通游梁抽油机能耗高的特点及目前现有的液压抽油机换向振动大、结构复杂、寿命短等特点，研制了WCYJY改进型液压长冲程抽油机，该设备结构简单在节能、减振及系统可靠性方面取得了很好的效果。通过优化设计调节阀的开启时间有效减少在启动和换向时的振动和噪音。测试证明该型抽油机较普通游梁抽油机节电40%以上，较目前的液压抽油机减振效果更好，悬点载荷波动减小，运转更平稳。
【关键词】液压长冲程抽油机？天平式重力平衡？换向阀？调节阀？减振
抽油机在石油钻采工艺中的地位毋庸置疑[1]。针对我国油田开采的实际工况，高能耗的常规抽油机在开采稠油、低渗区块时很难满足生产的要求。因此，迫切需要一种能实现长冲程、低冲次的高效率、大载荷新型节能采油设备来更经济、更有效的开采我们低渗、特低渗、稠油、高含水油藏。基于这一点，液压长冲程抽油机应运而生，其研制和应用得到了较大的发展。
液压抽油机具有长冲程、低冲次、配用电机功率小、能耗低、性能可靠、安全性好、占地面积小，自重轻等特点。但针对液压长冲程抽油机的节能减振设计与效果分析中尚存在着诸多不足。本文中研制的WCYJY改进型液压长冲程抽油机采用天平式重力平衡、优化设计调节阀的开启时间等措施，以期实现系统减少换向冲击振动的目的。
1 抽油机结构、液压原理及工作原理
1.1 结构
图1是WCYJY改进型液压长冲程抽油机的结构图。
系统的执行器是抽油杆侧液压缸1和配重侧液压缸21。电动机14驱动油泵15，通过活塞杆伸缩驱动动滑轮，带动钢丝绳连接的抽油杆和配重箱上下往复运动，从而带动有杆泵往复运动进行采油。
蓄能器20的作用是在液压缸换向时，利用蓄能器气囊的压缩和膨胀来平稳液体流量的波动，从而达到减少管路中流量脉动的目的。配重箱12（图1） 的精确配重，可使左右油缸的工作负荷相等，实现抽油周期过程负荷恒定。三位四通换向阀4用于控制抽油杆侧液压缸1、配重侧液压缸21的运动方向及蓄能器储存液压马达压力油的双向释放控制。
节流阀3的作用是在抽油机换向前调节高压缸的压力实现减速运行，有效减少在换向时的振动和噪音。
由于节流阀的流量不仅取决于节流口面积的大小，还与节流口前后的压差有关，阀的刚度小，故适用于负载变化很小且速度稳定性要求不高的场合。而对于抽油机负载变化大及对速度稳定性要求高的节流调速系统，必须对节流阀进行压力补偿来保持节流阀前后压差不变，从而达到流量稳定。
2 关键技术
2.1 天平式重力平衡
通过调整配重实现精确平衡，平衡掉了抽油杆的重量和部分液柱重量。使做功负荷大大减少，从根本上提高系统效率30%左右。上、下冲程工作非常平稳，电流差只是各个环节的摩擦力造成的。
2.2 换向减速缓冲设计
本方案中，独特地调节阀设计，实现换向减速缓冲。通过精确控制溢流阀3的动作，来实现活塞动作的加减速缓冲，消除了换向时载荷的剧烈波动。
3 液压冲击振动与减振效果分析
对于特定的液压油和管道材质来说，要减小maxrP值，应加大管道的通流截面积以降低v 值。
3.2 由运动部件制动所产生的液压冲击
重力平衡可以根据需要增减配重，当活塞向下运动时，假设悬点载荷与外重力平衡箱相等，活塞杆的端部重力平衡箱和油缸推力同时作用，设总质量为m的运动部件在制动时的减速时间为t，速度的减小值为υ，则根据动量定律可近似地求得系统中的冲击压力p。
3.3 示功图对比分析
利用抽油井测试仪对改进型液压抽油机进行示功图对比分析，结果如图3所示。从图中可以发现改进设计后的悬点载荷峰值变化较之原型抽油机变化较大，但变化较为平缓，系统换向冲击特征明显减弱。
4 结论
基于抽油机换向减振这一目的，改进了WCYJY型液压长冲程抽油机，并对其进行改进后的振动分析。测试证明该型抽油机较普通游梁抽油机节电40%以上，节能效果保持稳定的同时，较目前的液压抽油机减振效果更好，悬点载荷波动减小，运转更平稳，具备较强的工程实用价值。
参考文献
[1] 杨敏嘉，常玉连.石油钻采设备系统设计[M].北京：石油工业出版社，2000
[2] 李汉兴.液压游梁式抽油机的三维设计、动力学仿真和结构有限元分析.西南石油学院硕士论文 （TE933-980039），1998： 9-18
[3] 薄涛.中国液压抽油机的发展概况与技术水.钻采工艺，2002（2）喜，马汝建.液压抽油机运动特性分析.石油矿场机械，2000，29 （3）： 35-36
[5] 李汉兴，贺麦红，刘旭辉等.液压游梁式抽油机的三维动力学特性仿真.石油机械，2001，29 （6）： 7-9
【关键词】液压长冲程抽油机？天平式重力平衡？换向阀？调节阀？减振
抽油机在石油钻采工艺中的地位毋庸置疑[1]。针对我国油田开采的实际工况，高能耗的常规抽油机在开采稠油、低渗区块时很难满足生产的要求。因此，迫切需要一种能实现长冲程、低冲次的高效率、大载荷新型节能采油设备来更经济、更有效的开采我们低渗、特低渗、稠油、高含水油藏。基于这一点，液压长冲程抽油机应运而生，其研制和应用得到了较大的发展。
液压抽油机具有长冲程、低冲次、配用电机功率小、能耗低、性能可靠、安全性好、占地面积小，自重轻等特点。但针对液压长冲程抽油机的节能减振设计与效果分析中尚存在着诸多不足。本文中研制的WCYJY改进型液压长冲程抽油机采用天平式重力平衡、优化设计调节阀的开启时间等措施，以期实现系统减少换向冲击振动的目的。
1 抽油机结构、液压原理及工作原理
1.1 结构
图1是WCYJY改进型液压长冲程抽油机的结构图。
系统的执行器是抽油杆侧液压缸1和配重侧液压缸21。电动机14驱动油泵15，通过活塞杆伸缩驱动动滑轮，带动钢丝绳连接的抽油杆和配重箱上下往复运动，从而带动有杆泵往复运动进行采油。
蓄能器20的作用是在液压缸换向时，利用蓄能器气囊的压缩和膨胀来平稳液体流量的波动，从而达到减少管路中流量脉动的目的。配重箱12（图1） 的精确配重，可使左右油缸的工作负荷相等，实现抽油周期过程负荷恒定。三位四通换向阀4用于控制抽油杆侧液压缸1、配重侧液压缸21的运动方向及蓄能器储存液压马达压力油的双向释放控制。
节流阀3的作用是在抽油机换向前调节高压缸的压力实现减速运行，有效减少在换向时的振动和噪音。
由于节流阀的流量不仅取决于节流口面积的大小，还与节流口前后的压差有关，阀的刚度小，故适用于负载变化很小且速度稳定性要求不高的场合。而对于抽油机负载变化大及对速度稳定性要求高的节流调速系统，必须对节流阀进行压力补偿来保持节流阀前后压差不变，从而达到流量稳定。
2 关键技术
2.1 天平式重力平衡
通过调整配重实现精确平衡，平衡掉了抽油杆的重量和部分液柱重量。使做功负荷大大减少，从根本上提高系统效率30%左右。上、下冲程工作非常平稳，电流差只是各个环节的摩擦力造成的。
2.2 换向减速缓冲设计
本方案中，独特地调节阀设计，实现换向减速缓冲。通过精确控制溢流阀3的动作，来实现活塞动作的加减速缓冲，消除了换向时载荷的剧烈波动。
3 液压冲击振动与减振效果分析
对于特定的液压油和管道材质来说，要减小maxrP值，应加大管道的通流截面积以降低v 值。
3.2 由运动部件制动所产生的液压冲击
重力平衡可以根据需要增减配重，当活塞向下运动时，假设悬点载荷与外重力平衡箱相等，活塞杆的端部重力平衡箱和油缸推力同时作用，设总质量为m的运动部件在制动时的减速时间为t，速度的减小值为υ，则根据动量定律可近似地求得系统中的冲击压力p。
3.3 示功图对比分析
利用抽油井测试仪对改进型液压抽油机进行示功图对比分析，结果如图3所示。从图中可以发现改进设计后的悬点载荷峰值变化较之原型抽油机变化较大，但变化较为平缓，系统换向冲击特征明显减弱。
4 结论
基于抽油机换向减振这一目的，改进了WCYJY型液压长冲程抽油机，并对其进行改进后的振动分析。测试证明该型抽油机较普通游梁抽油机节电40%以上，节能效果保持稳定的同时，较目前的液压抽油机减振效果更好，悬点载荷波动减小，运转更平稳，具备较强的工程实用价值。
参考文献
[1] 杨敏嘉，常玉连.石油钻采设备系统设计[M].北京：石油工业出版社，2000
[2] 李汉兴.液压游梁式抽油机的三维设计、动力学仿真和结构有限元分析.西南石油学院硕士论文 （TE933-980039），1998： 9-18
[3] 薄涛.中国液压抽油机的发展概况与技术水.钻采工艺，2002（2）喜，马汝建.液压抽油机运动特性分析.石油矿场机械，2000，29 （3）： 35-36
[5] 李汉兴，贺麦红，刘旭辉等.液压游梁式抽油机的三维动力学特性仿真.石油机械，2001，29 （6）： 7-9