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1、热烈欢迎各位领导专家莅 临 指 导!,智能型长冲程抽油机,介绍,尊敬的各位领导、各位专家：河南思科石油环保设备有限公司研制的智能型长冲程抽油机，在河南油田进行了现场工业性试验、推广应用，达到了预期目标，取得了良好效果。下面向各位领导、专家汇报一下几年来抽油机研制和应用情况，请多提宝贵意见，以便我们进一步优化和改进，更好地推广应用。,许昌思科实业有限公司成立于2003年，位于河南省许昌市经济开发区瑞祥路西段，占地面积75亩。2011年融资扩充，更名为河南思科石油环保设备有限公司，注册资本1000万元。公司主要致力于石油钻测采设备、化工设备、石油钻测采零部件制造和销售为主，以机械加工、修理和配件销
2、售为辅，集研发设计、生产经营于一体的石油机械制造企业。公司整合多年在变频控制、永磁电机领域研发产品的资源优势，通过与西门子公司的通力合作，融合当今两项世界范围的高科技技术，进行一体化的开发应用，研制开发了一种新型的石油工程产品智能型长冲程抽油机，以节能、便捷、高效的突出特点深受石油工人们的喜爱。公司将立足现在，放眼未来，实施全球化发展战略，精益生产，持续创新，积极推行“客户满意工程”，不断完善服务系统，以顾客满意为标准，以零缺陷为最高目标，持续改进，为顾客提供一流的产品和服务，共同分享“诚信双赢”成功合作带给的喜悦。,公司简介,目 录,整机主要技术参数,技术创新,结构原理,主要特点,概述,节能
3、机理分析,下一步工作初步设想,概 述,概 述,常规游梁式抽油机具有结构简便、操作简单、皮实可靠等优点，但同时也存在能耗高、效率低、安装维修工作量大、冲程短等缺点，特别是在开采稠油、深层、高含水油田，不能实现经济、有效地开采。综合各油田的要求及常规游梁式抽油机存在的问题，我公司研制开发新型抽油机，目的是为了降低能耗，方便操作，降低成本，这也是油田和抽油机生产厂家的共同愿望。,概 述,1、产品设计思路,概 述,概 述,我国面临长期能源、资源问题，节能降耗任务十分紧迫，“十一五”规划纲要提出了单位GDP能耗下降20%左右的具体指标。中石化、中石油也先后制定了节能降耗发展战略，大力推广节能装备和节能技
4、术。目前，我国大部分油田进入开发后期，油井供液量普遍不足，节能、提高采油效益成为采油企业的必然要求。油田迫切需求长冲程、低冲次、节能和性能稳定的采油装备，而惯用的常规抽油机在长冲程、低冲次运行工况下能耗大，没有优势。,概 述,2、研究意义,近年来，许多采油机械生产厂家尝试开发长冲程、低冲次的塔式抽油机，大多采用传统电机带动减速机做正反向旋转，并且长期不间断的连续运行，轴承润滑和齿轮疲劳问题无法得到保障，使运行可靠性降低，寿命缩短。还有一些生产厂家开发的其他类型的抽油机，在现场使用中存在诸多方面的问题,节能效果也不够显著，推广应用情况不是太理想。,概 述,2、研究意义,智能型长冲程抽油机，属于机
5、电一体化装备，是现代数字控制技术与直线抽油方式的完美结合。具有结构合理、运转平稳、噪声低、传动链短、系统效率高和安全可靠等优点。,概 述,2、研究意义,概 述,概 述,宽带（联组带)传动系统的研究；低速大扭矩电机研究；可靠的电气控制系统研究；安全制动系统研制；安全可靠并便于修井作业的机架研制；整机可靠性系统研究。,概 述,3、主要研究内容,概 述,概 述,整机矢量控制系统与驱动电机有机结合、稳定运行；动力传动系统的可靠稳定运行；整机智能化控制系统的运行可靠性及对现场工况的适应性；实现简单快捷地调整运行参数，使抽油机与油井井况达到最佳匹配；完善的安全保障系统确保抽油机正常情况下平稳运行、异常情况
6、下安全可靠。,概 述,4、技术关键,概 述,概 述,通过对抽油机驱动电机、控制系统的研究，研制出低速大扭矩同步电机，配合矢量变频控制系统，使抽油机实现大功率启动、小功率运行。,概 述,5、主要技术成果,驱动电机及其控制技术,通过对传动系统的改进研究，应用一级减速及钢丝绳组(宽带)柔性传动技术，缩短了传动链，提高传动效率10%左右，并降低了整机运行噪声，经现场实测噪声仅50dB。,概 述,5、主要技术成果,高效柔性传动技术,节能抽油机采用智能化控制系统，该系统具有多种运行参数可调，系统运行状态实时显示及故障原因自查等功能。,概 述,5、主要技术成果,智能化控制技术,本项目根据机构运行的机理，研究
7、出了可靠的安全制动系统，使整机运行安全、可靠，有效防止光杆断裂等井口侧失载引起的人机事故。,概 述,5、主要技术成果,安全制动及其控制技术,整机已取得国家知识产权局专利授权。,概 述,5、主要技术成果,自主知识产权,概 述,5、主要技术成果,已获奖励,目 录,整机主要技术参数,技术创新,结构原理,主要特点,项目概述,节能机理分析,下一步工作初步设想,整机主要技术参数,目 录,主要技术参数,技术创新,结构原理,主要特点,项目概述,节能机理分析,下一步工作初步设想,制动系统,平衡装置,结构原理,控制系统,扶正装置,动力系统,结构原理,上冲程悬点载荷=抽油杆在液柱中的重力液柱重力下冲程悬点载荷=抽油
8、杆在液柱中的重力平衡重=抽油杆在液柱中的重力半个液柱重力曳引带驱动力为半个液柱重力换向时，惯性载荷较小，如此往 复运动，带动抽油泵抽油。,1,驱动装置,结构原理（联组带）,2,减速皮带轮,3,带轮,4,导向轮,5,联组带,6,悬绳器装置,7,光 杆,8,井口装置,9,离心式限速器,10,平衡箱,11,制动钳,12,制动转向盘,1,驱动装置,2,减速宽带轮,3,挂角宽带滚筒,4,导向滚筒,5,宽带组,6,悬绳器装置,7,光 杆,8,井口装置,9,离心式限速器,11,制动钳,结构原理（皮带式）,12,制动转向盘,10,平衡箱,本机的工作原理是：电机驱动一级皮带减速轮；通过减速轮同轴上的驱动轮和导向
9、轮驱动钢丝绳组(宽带)。钢丝绳组(宽带)一端和平衡箱连接，另一端通过悬绳器悬挂光杆。电机转动时，系统通过安装在机架中部的霍尔元件，自动检测到平衡箱位置，并反馈给控制系统，控制系统控制电机带动悬点负荷作上下平稳运动。运行过程中利用光电信号检测平衡箱的运动位移，来消除运动过程中的累积误差。,结构原理,目 录,整机主要技术参数,技术创新,结构原理,主要特点,项目概述,节能机理分析,下一步工作初步设想,主要特点,永磁同步电机最显著的特点就是低转速、大扭矩。电机通过皮带驱动传动带轮装置，无需减速机构。公司拥有基于多领域分析与仿真的开发手段，对电机及控制系统进行应力场分析，电磁场分析和温度场分析及仿真。确
10、保开发出来的电机及驱动系统的最优化，同时最大限度的缩短设计和开发周期，在最短的周期内提供给客户最好的产品。,主要特点,公司研发的永磁同步电机,与常规12型游梁式抽油机相比节能达30%。装机功率对比，常规12型游梁式抽油机的装机功率为4575kW，本机仅为30kW。电流峰值对比，常规12型游梁式抽油机的电流峰值在7284A左右；本机现场试验时使用电流峰值在4849A左右（冲程为4.8米，冲次为4次的情况下）。日耗电量对比，常规游梁抽油机吨液耗电量为5.9412.30度，日耗电平均为340440度；本机现场试验时吨液耗电量平均为3.656度，日耗电平均为106140度。,主要特点,1、节能高效，经
11、济性好,主要特点,整机应用人机工程学原理设计；控制系统实现智能化，可人机对话；利用触摸屏调整各项参数并显示运行过程中的实时数据、故障等信息；实现多参数的远程联网监控，减轻维修人员的劳动强度。修井作业时可自由旋转导轮，让出修井位置。具有任意速度曲线设定的功能，实现了无级变速控制，使冲程、冲次任意调整。,主要特点,2、操作简便、以人为本,主要特点,由于驱动装置均安装在塔架顶部的驱动平台上，平衡箱运行于封闭的塔架内，能够有效减少对周围居住的人、畜误伤害。在发生抽油杆断裂事故时，平衡箱下方设有制动系统，可以实现平衡箱的安全制动，避免井口侧失载所引起的人机事故。基座设有防坠减震弹簧，能够保证平衡箱缓冲着
12、陆，运行过程中安全、可靠。,主要特点,3、运行平稳、安全可靠,主要特点,3、运行平稳、安全可靠,电控柜内采用可靠性强、安装维护简单的电气元件，满足了油田野外恶劣环境的需求，确保整机可靠运行。在突然停电、光杆断裂、产液量不足和误操作的情况下电控系统检测到故障后自动安全停机。,主要特点,节能抽油机具有匀速运行段长，上、下行速度分别可调的特点。从而实现了在工作时根据不同井况分别调整上、下行速度，达到“慢下快上”的工作模式，提高了抽油泵的充满系数和工作效率。此外运动加速度小，减少了抽油杆的弹性伸长量，增加了抽油泵的有效工作行程。在同等冲程的情况下，冲程损失量只有游梁式抽油机的1/41/6左右（游梁式抽
13、油机的加速度一般最大要达到3m/s2，而节能抽油机加速度只有0.5m/s2）。,主要特点,4、机采系统效率提高，使用寿命延长,长冲程，低冲次的抽汲方式，能够有效地减少油泵、油管盘根盒及抽油杆的磨损次数，同时也有效地减少了油管及抽油杆的弹性变形次数。另外，由于运行过程中加、减速较低，大幅减轻了油管及抽油杆的弹性变形量，有效的延长了井下油管、抽油杆、光杆和抽油泵等设施的使用寿命。不但降低了油田的辅助作业费用，而且还相应的增加了油井的有效采油时间。,主要特点,4、机采系统效率提高，使用寿命延长,主要特点,5、占地面积小，油井维护、修井作业简便,主要特点,节能抽油机的占地面积只有常规抽油机的一半左右。
14、不仅可以节约用地，而且还可以降低抽油机的基础制作成本。此外在一些地形情况比较复杂的地方还可以为油井维护、修井作业等工作留下更多的操作空间。,目 录,整机主要技术参数,技术创新,结构原理,主要特点,项目概述,节能机理分析,下一步工作初步设想,技术创新,智能控 制系统,动力传动系统,机架翻转装置,平衡箱安全 制动系统,动力传动系统是利用低速大扭矩同步电机，经过一级皮带减速;采用柔性钢丝绳(宽带)传动使整机具有过载保护，避免了刚性冲击。,技术创新,动力传动系统,技术创新,智能控 制系统,动力传动系统,机架翻转装置,平衡箱安全制动系统,1、可人机对话，可实现冲程、冲次无级调节；2、可监控冲程、冲次、电
15、流、频率、转矩、输出功率、抽油杆运行速度与时间等屏幕显示，可实现远程监控；3、自动判断光杆是否失重，实现紧急停机；4、对电机实施全程自动控制，并具有超载、欠载（失载）、过热、缺相、短路保护，故障记忆等功能；,技术创新,智能控制系统,技术创新,智能控制系统,动力传动系统,机架翻转装置,平衡箱安全制动系统,技术创新,平衡箱安全制动系统,本机世界首创了平衡箱安全制动系统，该系统由以下几部分组成：顶部的离心式机械双向动作限速器；底部的制动转向盘；平衡箱下的安全制动钳，最大可制动14吨的平衡箱。,平衡箱安全制动工作原理：通过连接在平衡箱的钢丝绳即时追踪平衡箱的运行速度，当平衡箱运行速度超过限定速度时，离
16、心式机械限速器动作，制动钢丝绳，同时限速器上的电磁遥控行程器动作，反馈信号，使电机制停，利用平衡箱的加速下行的惯量，通过钢丝绳的另一端拉紧装在平衡箱上的安全制动钳，抱刹导轨，利用摩擦力制动平衡箱，实现平衡箱的安全制动，避免井口侧失载引起的事故。（诸如抽油杆或光杆疲劳裂断、卡泵拉断，光杆卡瓦夹持光杆失效，造成配重侧突然以自由落体加速冲下，带动断掉的抽油杆、光杆或光杆卡瓦加速上冲，引起外甩，造成伤人和损坏设备的严重后果）,技术创新,平衡箱安全制动系统,技术创新,智能控 制系统,动力传动系统,机架翻转装置,平衡箱安全制动系统,修井作业工位让开装置：涨紧轮和导向轮轮架通过和机架连接的轴进行旋转，卸掉载
17、荷，涨紧轮向下旋转，导向轮向上旋转，这时导向轮可避开井口1200，为修井让出作业空间。,技术创新,机架翻转装置,目 录,整机主要技术参数,技术创新,结构原理,主要特点,项目概述,节能机理分析,下一步工作初步设想,节能机理分析,节能机理,采用天平式对称平衡方式，平衡效果好,节能抽油机运动时产生的悬点动载荷很小,减短了传动链，提高了整机机械效率,采用长冲程、低冲次模式提高了泵效,大功率启动，小功率运行,由两者示功图的对比可以看出：本机的示功图是规则的平行四边形，电动机能耗低、效率高，工作电流大幅减小。游梁式抽油机的示功图是不规则平行四边形，电动机始终在能耗高、效率低的状态下运行。而游梁式抽油机上行
18、作正功,下行作负功,回馈电流冲击电网，使供电品质恶化。,1、采用天平式对称平衡方式，平衡效果好,节能机理分析,节能机理分析,节能机理,采用天平式对称平衡方式，平衡效果好,节能抽油机运动时产生的悬点动载荷很小,减短了传动链，提高了整机机械效率,采用长冲程、低冲次模式提高了泵效,大功率启动，小功率运行,节能长冲程抽油机有匀速运动段，速度图是一种梯形速度图。游梁式抽油机没有匀速运动段，速度图是一种正弦曲线运动图，始终处于加、减速运动状态，没有等速段。节能长冲程抽油机的匀速段长，加速度只有0.5m/s2，动载荷小；游梁式抽油机没有匀速段，加速度最大值一般达到3m/s2左右，动载荷大。,2、运动时产生的
19、悬点动载荷很小,节能机理分析,由此可以看出，在同一种工况下本机的最大悬点载荷小于游梁式抽油机的最大悬点载荷。由于有效降低了系统惯量，悬点载荷明显下降，动载部分的降低减小了系统的启动力矩及抽油杆的弹性变形。二者比较可以看出本机运行更加稳定、高效、合理、节能。,2、运动时产生的悬点动载荷很小,节能机理分析,2、运动时产生的悬点动载荷很小,游梁式抽油机上行作正功,下行作负功,回馈电流冲击电网，使供电品质恶化。因此，在实际运行中，一般12型游梁式抽油机的使用电流平均在6070A左右，而同一类型的油井节能长冲程抽油机的使用电流平均在1835A左右，使用电流的大幅减小，实际用电量大幅减少。,节能机理分析,
20、节能机理分析,节能机理,采用天平式对称平衡方式，平衡效果好,节能抽油机运动时产生的悬点动载荷很小,减短了传动链，提高了整机机械效率,采用长冲程、低冲次模式提高了泵效,大功率启动，小功率运行,常规游梁式抽油机的机械传递路线是：高速电机皮带两级减速器四连杆机构悬点。节能长冲程抽油机的机械传递路线是：低速大扭矩电机皮带驱动轮悬点。两者相比，节能长冲程抽油机，传动链显著缩短，省去了四连杆机构和减速箱，机械传动效率得到明显提高。,3、缩短了传动链，提高了整机机械效率,节能机理分析,节能机理分析,节能机理,采用天平式对称平衡方式，平衡效果好,节能抽油机运动时产生的悬点动载荷很小,减短了传动链，提高了整机机
21、械效率,采用长冲程、低冲次模式提高了泵效,大功率启动，小功率运行,该机实现了大功率启动、小功率运行，运行功率可调，配合高过载能力的矢量控制变频器，实现了输出力矩的最佳匹配，功率因数达到0.98，高效节能。,节能机理分析,4、大功率启动，小功率运行,节能机理分析,节能机理,采用天平式对称平衡方式，平衡效果好,节能抽油机运动时产生的悬点动载荷很小,减短了传动链，提高了整机机械效率,采用长冲程、低冲次模式提高了泵效,大功率启动，小功率运行,节能长冲程抽油机采用长冲程、低冲次模式运行，且可实现“慢下快上”的工作方式，从而提高了抽油泵充满系数和工作效率。吨液耗电量随之下降，达到了节能效果。,5、采用长冲程、低冲次模式提高了泵效,节能机理分析,节能机理分析,现场应用,检验报告,测试报告,目 录,整机主要技术参数,技术创新,结构原理,主要特点,项目概述,节能机理分析,下一步工作初步设想,1、进一步与用户结合，研究节能抽油机与不同油井工况的合理匹配，实现最佳节能效果；2、优化结构设计，实现模块化生产、模块化安装；3、深化电气控制系统研究，进一步提高可靠性、适应性、经济性，降低综合成本；4、进一步开展系列化研究，满足不同工况不同要求用户的个性化需求。,下一步工作初步设想,谢谢大家!请多提宝贵意见!,
