科技情报开发与经济 文章编号：１００５—６０３３（２０１２）１８—０１３８—０３ ＳＣＩ－ＴＥＣＨ ｉＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ ２０１２年第２２卷第１８期 收稿日期：２０１２—０６—１０ 抽油机传动系统浅析 樊世耀 （山西省平遥减速器厂，山西平遥，０３１ｌｏｏ） 摘要：简述了抽油机传动系统存在的问题，通过对抽油机传动系统相关尺寸与参数 的分析研究，提出了实现传动系统高效节能的方法。 关键词：抽油机；传动系统；减速器；传动比；冲次 中图分类号：ＴＨ１３７ 文献标识码：Ａ 传动效率的提高对于抽油机传动系统的节能具有重要作 用。电动机、皮带、减速器为传动系统中的主要传动元件，它们的 传动效率决定着抽油机的传动效率，所以，在减速器的传动比提 着开采时间的延长，油井产量逐年降低，一部分油井目前使用的 抽油机冲次存在“大马拉小车”的现象，冲次快、产量低，油田采 油等于是在以电换油。 二是皮带用量大。一种型号为ＣＹＪＹ１２—５—７３ＨＢ的抽油机，其 冲次是４、５、６，电动机功率为４５ ｋＷ。４冲次时用四极电动机经皮 高后，皮带的传动效率能够稳定提高，电动机的效率也能提高。 当减速器的传动比为３０时，需采用八极电动机、选用１１根Ｂ型 带；当减速器的传动比为１００时，需采用四极电动机、选用４根Ｂ 型带。电动机和减速器承受的径向拉力差别是很大的，节能效果 明显。 带与减速器的总传动比为４００，减速器的传动比为３０，皮带的传 动比需要１２．５；传动不能满足使用。４冲次时用八极电动机经皮带 与减速器的总传动比为２００，减速器的传动比为３０，皮带的传动 比需要６．５，传动能满足使用。当采用八极电动机、选用１１根Ｂ型 带时，减速器的皮带轮直径达１ １００ｍｉｌｌ。由于皮带的寿命较短，一 个油田每年的皮带用量非常大，甚至需要专门建皮带厂。 三是皮带轮对轴的拉力大。如上所述，当选用１１根Ｃ型带 传递４５ ｋｗ功率时，对减速器输入轴和电动机的径向拉力是非 １抽油机传动系统存在的问题 抽油机传动系统存在的问题如下： 一是能源消耗大。大多数油田的采油工艺采用机械采油，电 动机经过皮带传动与专用减速器将运动和动力传给抽油机。随 用下述公式： 厂＝ ≤死 （４） 式中：，为剪应力，ｋＮ；Ｎ为剪力即水平推力，ｋＮ； 为贴角 焊缝的厚度，取截面直角的较小边，ｅｍ；∑ 为焊缝长度的总和， Ｔ ｌ Ｔ●， ｅｍ； 为允许剪应力， １１ ｋＮ／ｃｍ２。 求取 螺母Ｍ 结构见图７。 ＝ Ｓ＝等：３２．５ ｍｍ， ＝ ｔｇ３０。，则 ３２．５ｘＯ．５７７＝１８．７６ ａｍ＝１．ｒ８７６ ｅｌＴ！。 一｛ ｌ一 图７螺母结构图 将各参数代人式（４）中可得：∑‘严 ＝４１．２５ ｃｍ。 其止推和平衡作用必须进行严格、科学的分析和验算，确保大型 水泵机组稳定安全运行，防止不利工况发生时机组位移，进而损 坏相关部件。 参考文献 因螺栓为双边焊，故单个长度应不小于 ＝ ｝：２０．６３ ｃｍ。 若采用多个止推螺栓方案，则螺栓长度 可按比例缩短，此种方 案较实用。 ［１］钢结构设计手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，１９８２． ［２］武汉水利电力学院．水泵及水泵站ＥＭ］．北京：水利电力出版 社，１９８４． ５结论 （１）设置地脚螺栓防扭转卡盒既达到了一次浇筑方式的锚固 效果，又实现了二次浇筑方式的方便安装，克服了传统滑轨式安 装地脚螺栓的扭转，可谓一举三得。 （责任编辑：薛培荣） 第一作者简介：姚建福，男，１９７６年１月生，１９９５年毕业于 山西省水利学校水工建筑工程专业，助理工程师，现为运城市夹 马口引黄管理局北景水管站站长，山西省运城市夹马ＶＩ引黄局 北景灌溉中心，０４４０００． （下转第１５６页） （２）机座上平面的８个调位螺栓更适合大型机组的精调，满 足了规范及设计的精度要求。 （３）水泵机座上游的４号、５号调位螺栓在锁定投入运行后， １３８ 樊世耀抽油机传动系统浅析 常大的，容易造成设备损坏。 四是传动效率低、经济效益差。 五是电动机成本高。在没有张紧轮的情况下，皮带传动比范 围是小于等于７，也就是说只有１２冲次、１０冲次、８冲次才适用 四极电动机。大皮带轮的空问只有１２冲次、１０冲次才适用 四极电动机。只有８冲次、６冲次适用八极电动机；５冲次、４冲次 适用十六极电动机。极数多的电动机成本较高。 ２实现传动系统高效节能的方法 实现传动系统高效节能的方法是增大小带轮的直径与转 速。 增大小带轮的直径与转速可使单根皮带传动功率增加、效 率提高。以单根Ｂ型带为例，其小带轮直径、转速及其额定功率 的关系见表１。 表１ 不同小带轮直径与转速条件下的额定功率 （ｋＷ） ｌ条件 １２５ｍｉｌｌ 小带轮直径１８０ＩＢｍ ２５０ｉｎｍ 小 ２００ ｒ／ｍｉｎ ０．４８ ０．８８ １－３７ 轮 带 ４００ ｒ／ｍｉｎ ０．８４ １．５９ ２．５Ｏ 转 ８ｏ０ ｒ／ｒａｉｎ １．４４ ２．８１ ４．４６ 速 ｌ ６００ ｒ／ｍｉｎ ２－３３ ４．６８ ７＿２０ 实验数据表明：对于同一根Ｂ型皮带，当小带轮直径增加１ 倍时，额定功率增加３倍左右；转速增加１倍时，额定功率增加 １．６倍左右．／Ｊ、带轮直径增加１倍、转速增加８倍时，额定功率增 加近１５倍。因此，在设计时要考虑尽量增大小带轮的转速与直 径，这样才能获得高效节能的效果。 增大小皮带轮转速与直径的方法有以下３种： 一是加大抽油机减速器皮带轮直径，由于抽油机减速器底 座与减速箱之间的间隙较小，只能加大１００ ｍｍ左右，增大小皮 带轮直径的范围有限。 二是用低转速电机或变频器，这样做虽然增大了小皮带轮 直径，但小皮带轮转速降低，导致皮带线速度降低，使得单根皮 带传动功率及效率降低。 三是降低电机皮带轮直径，这样做虽可提高小皮带轮转速， 却减小了小皮带轮直径，皮带线速度还是降低，并因皮带包角过 小，皮带打滑或烧毁情况严重，使电机负荷加大，导致单根皮带 传动功率与效率降低。 实现传动系统高效节能的另一种方法是降低皮带的传动比。 总传动比等于皮带传动比与减速器传动比的乘积。目前，专 用减速器的减速比一般固定为３０，所以在采油现场主要靠改变 皮带传动的减速比来满足采油工艺的要求。 不同冲次要求下四极电动机经皮带与减速器的总传动比、 减速器传动比（简称减速比）及皮带传动比（简称皮带比）见表２。 表２不同冲次要求下四极电动机的总传动比、减速比及皮带比 冲次要求 项目 ２冲次 ３冲次 ４冲次 ５冲次 ６冲次 ８冲次 １０冲次 １２冲次 总传动比 ７５０ ５００ ４００ ３ｏ０ ２５０ ２００ １５０ １２５ 减速比 ３０ ３０ ３０ ３０ ３０ ３０ ３０ ３０ 皮带比 ２５ １６ １３ １０ ８ ６．５ ５ ４ 本刊Ｅ－ｍａｉｈｂｊｂ＠ｓｘｉｎｆｏ．ｎｅｔ 科技论坛 在减速器的传动比为３０的情况下，皮带的传动比分别为４、 ５、６．５、８、１０、１３、１６、２５时才能满足１２冲次、１０冲次、８冲次、６冲 次、５冲次、４冲次、３冲次、２冲次的要求。在没有张紧轮的情况 下，传动比最大范围是小于等于７。也就是说，只有１２冲次、１０ 冲次、８冲次才适用四极电动机。由于大皮带轮的空间，只有 １２冲次、ｌ０冲次才适用四极电动机，只有８冲次、６冲次适用八 极电动机，只有５冲次、４冲次适用十六极电动机。 若４冲次时四极电动机经皮带与减速器的总传动比为４００， 减速器的传动比为１００，皮带的传动比仅需要４，这时则减速器 的皮带轮直径选为１ １００ ｍｍ，电动机的皮带轮直径选为２７５ ｍｍ，就能满足传动要求。在功率要求方面，Ｃ型皮带皮带轮最小 直径为２７５ ｍｍ，转速为１ ４６０ ｒ／ｍｉｎ，单根带的额定功率（１０．７４ ｋＷ）５０ｉｌ上增量（０．６ ｋＷ）为１１．３４ ｋＷ。选用的４根ｃ型带所传递的 ４５ ｋＷ功率对减速器输人轴和电动机的径向拉力是非常小的。 因此，提高减速器的传动比就可以降低皮带传动比。 ３原减速器改进后的效益分析 ＸＫ系列双圆弧齿轮传动抽油机专用减速器是平遥减速器 厂生产的，该产品在原减速器基础上，将二级人字齿轮传动减速 器改为三级人字齿轮传动减速器，传动比为１００左右，且不用改 变刹车、配电箱等附件的位置。 ３．１传动数据 经过对现有的１３０多种３型、４型、５型、６型、８型、１０型、１２ 型、１４型、１６型抽油机的冲次进行的统计分析，发现最大冲次是 １５次和１４次（各有一种），其余都是１２次以下的，最小冲次是３ 次。当抽油机用四极电动机后，总减速传动比、减速比、皮带比的 关系见表３。 表３不同冲次要求下四极电动机的总传动比、减速比及皮带比 冲次要求 项目 ｌ５冲次 ｌ２冲次 １０冲次 ８冲次 ６冲次 ５冲次 ４冲次 ３冲次 总传动比 １ｏｏ １ ２（】 １５０ ２００ ２５０ ３００ ４００ ５００ 减速比 １ＯＯ １ｏｏ １００ １ｏｏ ｌＯＯ ｌｏ０ １ＯＯ １ＯＯ 皮带比 １ １．２ １．５ ２ ２．５ ３ ４ ５ ＸＫ系列双圆弧齿轮传动抽油机专用减速器的传动比为１００ 左右，装有油田引进的美国全浮动刮油器及特殊的润滑油路，采 用了世界先进的模块技术，是专门设计的节能抽油机减速器。 ３．２效益分析 ３．２．１节能效果提高 由理论计算可知，悬点负荷相同且ｌ２冲次时，需１８ ｋＷ功 率，而实际工作中，不论冲次多少，功率均为１８ ｋＷ，并选用相应 传动比的减速器，３冲次时，需４ ｋＷ功率，所配备的电动机比原 电机功率小，假设由１８ ｋＷ变为４ ｋＷ，即可节电约４．５ ｋＷ／ｈ，比 传统抽油机的节能效果提高３０％左右。 ３．２．２电网负下降 该产品所配电机输出功率比原电机功率小６０％～７５％，排除 线耗并考虑皮带轮的磨损因素，可较有效地减轻电网负荷。 ３．２．３抽油机使用寿命降低 由于间抽井、低产井为低效井，抽油机的冲次（６次）与井下 】３９ 科技情报开发与经济 文章编号：１００５—６０３３（２０１２）１８－０１４０—０４ ＳＣＩ—ＴＥＣＨ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ ２０１２年第２２卷第１８期 收稿日期：２０１２—０５—１５ 东瑞煤业有限公司瓦斯涌出预测分析 冯文彬 （山西煤炭运销集团安全生产监察局，山西太原，０３０００２） 摘要：根据东瑞煤业２号煤层、３号煤层瓦斯量及其涌出量之间的源汇关系．采用分 源法对东瑞煤业２号煤层和３号煤层瓦斯涌出量进行了预测研究。结果表明，东瑞煤 业瓦斯总储量为２６ ４２８万ｍ ，可抽瓦斯量为７ ９３０万Ｉｎ ；开采２号煤层二采区时矿井 最大瓦斯涌出量为２６．８７ ｍ３／ｍｉｎ，开采３号煤层时矿井最大瓦斯涌出量为１４．１３ ｍ３／ｍｉｎ。 关键词：瓦斯储量；瓦斯涌出；预测分析；东瑞煤业 中图分类号：ＴＤ７１３ 文献标识码：Ａ 矿井煤层瓦斯涌出量的预测方法主要有两类ｌｊ＿ｓ］：一是建 立在数理统计基础上的矿山统计预测法。统计预测法是一种传 统的预测方法，它根据瓦斯涌出统计规律来推算预测地区的瓦 斯涌出量，在具有相似的地质条件、开采方法时才可以应用。矿 山统计法存在着严重的应用局限性，难以保证预测结果的可靠 性。 二是以煤层瓦斯含量为基础参数的分源预测法。本文以东 瑞煤业２号煤层和３号煤层作为矿井瓦斯主要涌出源，这两个 煤层的瓦斯含量作为东瑞煤业煤层瓦斯含量，在此基础上进一 步分析其与涌出量之间的源汇关系，对２号煤层一采区和二采 区及３号煤层～采区的回采、掘进工作面瓦斯涌出量进行预测， 并分析这３个采区的瓦斯涌出量构成。 次９…７ ５ 液面及抽油泵充满系数不相适合，使抽油泵达不到最佳状态，该 冲次工作时，悬点载荷发生冲击变化，使抽油机各传动部位受力 不平衡，因此使抽油机寿命降低，达不到设计使用年限。 ３．２．４维护和作业费用降低 安装该产品后，减少了冲次，工作平稳，同时对抽油杆，抽油 应用ＸＫ系列双圆弧齿轮传动抽油机专用减速器，冲次明显 降低。克服了由于皮带线速度降低、小皮带轮直径减小导致的单 根皮带传动功率和效率的降低，并延长了三抽设备（抽油机，抽 油杆，抽）的实际使用寿命，减少了修井次数，降低了电网负 荷。 参考文献 泵及光杆的冲次循环减少，磨损相应减少。工作频率降低，井下 部分出现问题的频率也相对降低，使维修、作业井次减少，有效 地降低了维护和作业费用。 总之，安装该产品后，减少了抽油机检修和停机次数，延长 ［１］陈宪侃．抽油机采油技术［Ｍ］．北京：石油工业出版社。２００４． ［２］张阳春．辆外石油钻采设备技术水平分析ＥＭ ３．北京：石油工 业出版社，２００１． 了工作时间，提高了产液量，且不用人工管理，不受气候、温度限 制，投资少，收益高，不用降低泵径，安装方便，使用寿命长，具有 较高的节能效果，是治理间抽井、低产井、低效井的最佳选择途 径。 ［３］罗仁全．游梁式抽油机节能机理及其典型构件分析［Ｍ］．东 营：中国石油大学出版社，２００７． ［４］郝婧．机械设计基础［Ｍ］．北京：航空航天大学出版社，２００７． （责任编辑：白尚平） 第一作者简介：樊世耀，男，１９６２年７月生，１９８５年毕业于 ４结语 ＸＫ系列双圆弧齿轮传动抽油机专用减速器的传动比为１００ 左右，加上皮带的传动比１．７、２．１、３，就能轻松达到常用传动比。 四极电动机经皮带与减速器的总传动比为１７０、２１０、３００，达到冲 太原工业大学机械制造专业，高级工程师，现任山西省平遥减速 器厂总工程师，山西省平遥县古城南路１３８号，０３ １ １００． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｏｉｌ Ｐｕｍｐｉｎｇ Ｕｎｉｔ’Ｓ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ＦＡＮ Ｓｈｉ－ｙａｏ ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｂｒｉｅｆｌｙ ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｓｏｍｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ｏｉｌ ｐｕｍｐｉｎｇ ｕｎｉｔ’ｓ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｔｉｃ ｒｅｓｅａｒｅｈ ｏｎ ｓｏｍｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｓｉｚｅｓ ａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｏｉｌ ｐｕｍｐｉｎｇ ｕｎｉｔ’ｓ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｓｏｍｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｒｅａｌｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ｏｆ ｈｉｇｈ ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ ｏｆ．ｏｉｌ ｐｕｍｐｉｎｇ ｕｎｉｔ’Ｓ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ． ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ：ｏｉｌ ｐｕｍｐｉｎｇ ｕｎｉｔ；ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ｓｐｅｅｄ ｒｅｄｕｃｅｒ；ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｒａｔｉｏ；ｉｍｐａｃｔ ｔｉｍｅ １４０
