抽油机平衡调整计算实例

抽油机平衡调整计算实例
下图是2003年5月27日12时44分在华北油田某厂永清工区A41-6井上，使用PMTS1.0抽油机系统效率测试仪测试的抽油机电能参数曲线及电能参数表。曲线从抽油机的下死点开始测试，前半部分为上行程，后半部分为下行程。从曲线上看，上行程的功率明显示高于下行程，从电能参数表也能看出这一点，上行程的平均功率为13.9kW，下行程的平均功率只有4.4kW，这说明抽油机井明显不平衡，需要进行平衡调整。为此使用PMTS2.5抽油机井系统效率测试及分析软件进行平衡分析。

该井的抽油机为YCYJ10-5-48HB型，最大冲程为5米，冲次为5.1次，最多可以安装8个平衡块，平衡块的宽度约为0.4m，平衡块移到最外侧时，重心位置到到曲柄轴心的距离是2.15m，平衡块移到最内侧时，重心位置到到曲柄轴心的距离是0.2m。
目前该井安装了4个平衡块，2个12kN平衡块位于最外侧（其重心位置到曲柄轴心的距离是2.15m），2个8kN平衡块的重心位置到曲柄轴心的距离是2.10m。该井的平衡如何进行计算和调整？下面列出几种不同的方法，供大家今后在实际工作中参考。

方法一：软件要求输入平衡块的重量G、块数N、和当前重心位置L，这里平衡块的重量G取平均值，当前位置L取加权平均值。则：N = 4 G = (12×2 + 8×2) ÷ 4 = 10 (kN) L = (2.15×12 + 2.1×8) ÷ (12 + 8) = 2.13 (m) 在输入上述数据后，则系统自动分析提出的平衡建议是：增加2个平衡块，使用平衡块总数为6个，重心位置1.62米。这里要求增加两个10kN平衡块，使总的最大平衡力矩Tsum达到： Tsum = 6×10×1.62 = 97.2 (kN·m) 目前已安装的4个平衡块的最大平衡力矩Tnow为： Tnow = 2×12×2.15+2×8×2.1 = 85.2 (kN.m) 如果不移动现有的4个平衡块，则另外增加的2个平衡块需要提供12kN.m的平衡力矩才能达到要求。如果使用10kN平衡块，则重心位置在L=12÷2÷10 = 0.6m处。同理可得：如果使用8kN的平衡块，重心位置在0.75m；如果使用12kN的平衡块，重心位置应在0.5m处。这种计算方法由于还要采用手工计算3块平衡块各自的相对位置，因此较为麻烦。
方法二：我们采用另外一种角度来考虑问题，即把不准备移动的平衡块和曲柄的作为一个整体看待。如果我们准备调整8kN的平衡块，就可以把12kN平衡块和曲柄作为一个整体,或者说它就是曲柄的一部分。这样的话，平衡分析的参数就变成了：N = 2，..G = 8kN，….L=2.1m 输入上述数据，则系统自动分析提出的平衡建议是：增加2个平衡块，使平衡块总数为4个，重心位置1.43米。总的平衡力矩T = 12×2.15×2 + 8×1.43×4 = 97.36 (kN) 这种方案可用下图来表示：

方法三：类似于方法二，把8KN平衡块和曲柄作为一个整体看待。这样的话，平衡分析的参数就变成了：N = 2，..G = 12kN，….L=2.15m 输入上述数据，则系统自动分析提出的平衡建议是：增加2个平衡块，使平衡块总数为4个，重心位置1.33米。总的平衡力矩T = 8×2.1×2 + 12×1.33×4 = 97.44 (kN) 这种方案可用下图来表示：

方法四：如果想使调整工作量最小，那么现有的8kN和12kN的平衡块都不必移动。这是只需把12kN平衡块、8kN平衡块和曲柄三者看作为一个整体就可以了。这时如果想增加2块8kN的平衡块，可以认为这2块8kN的平衡块已安装在位置为0的地方。这样的话，平衡分析的参数就变成了：N = 2，..G = 8kN，….L= 0m 输入上述数据，则系统自动分析提出的平衡建议是：平衡块外移0.76m，移到0.76m处。总的平衡力矩T = 8×2.1×2 + 12×2.15×2 + 8×0.76×2=97.36 (kN) 这种方案可用下图来表示：

方法五：如同方法四，使调整工作量最小，不想移动现有的8kN和12kN的平衡块，只增加2块12kN的平衡块。这样的话，平衡分析的参数就变成了：N = 2，..G = 12kN，….L= 0m 输入上述数据，则系统自动分析提出的平衡建议是：平衡块外移0.51m，移到0.51m处。总的平衡力矩T = 8×2.1×2 + 12×2.15×2 + 12×0.51×2=97.44 (kN) 这种方案可用下图来表示：

方法六：这是对方法四的一种补充和完善。有些油田部门要求相同的平衡块放在一起，比如说增加的8kN平衡块要和原来的8kN平衡块放在一起，这时该如何计算呢？这时可以采用将12kN平衡块内移的方法来实现，如见下图：

方法四计算出的结果是将新增加的8kN平衡块放在0.76m处，实际上放在原来的8kN平衡块的内侧，重心位置在1.75m处。因为要保持总的平衡为矩不变，所以12kN平衡块的内移距离△X可以根据如下方程来计算。 8 kN × (1.75m - 0.76m) = 12kN × (2.15 - △X) 解得： △X=0.66m，即：L=2.15-0.66=1.49米。如下图所示：

方法七：和方法六一样，要求相同的平衡块放在一起，比如说增加的8kN平衡块要和原来的8kN平衡块放在一起，如果不想移动12kN的平衡块，这时该如何计算8kN平衡块的平均重心位置呢？这时可以将12kN平衡块与曲柄视为一体，想象另外2个8kN的平衡已安装在0m处，那么4个8kN平衡块的平均重心L=（2.1 + 0）÷ 2 = 1.05m处。平衡分析的参数就变成了：N = 4，..G = 8kN，….L=1.05m 输入上述数据，则系统自动分析提出的平衡建议是：外移平衡块0.38m，移到1.43米。这时只要同一侧的8kN平衡块的接缝对在1.43m处就可以了。重心位置在1.43m?怎么这么熟？仔细一看，这就是方法二的结果，只是平衡分析的输入参数不同罢了。
A41-6井最后采用的是方法六的结果，在2003年6月17日下午进行了平衡调整，下图是调整后重测的电力参数曲线及电能数据。从中可以看出，经过调整，上下冲程的平均功率均为9.2kW，达到了理想的平衡。

由于该井供液不足，调平衡时的停抽使井下液面得到恢复，所以刚开抽时能耗较高，体现不出节能效果，当时天色已晚，没有时间等待液面抽下去了。后来的油田工区的技术人员的测试证明通过调平衡该井节能0.7kW，达到了预测的节能效果。

抽油机平衡调整计算实例
下图是2003年5月27日12时44分在华北油田某厂永清工区A41-6井上，使用PMTS1.0抽油机系统效率测试仪测试的抽油机电能参数曲线及电能参数表。曲线从抽油机的下死点开始测试，前半部分为上行程，后半部分为下行程。从曲线上看，上行程的功率明显示高于下行程，从电能参数表也能看出这一点，上行程的平均功率为13.9kW，下行程的平均功率只有4.4kW，这说明抽油机井明显不平衡，需要进行平衡调整。为此使用PMTS2.5抽油机井系统效率测试及分析软件进行平衡分析。

该井的抽油机为YCYJ10-5-48HB型，最大冲程为5米，冲次为5.1次，最多可以安装8个平衡块，平衡块的宽度约为0.4m，平衡块移到最外侧时，重心位置到到曲柄轴心的距离是2.15m，平衡块移到最内侧时，重心位置到到曲柄轴心的距离是0.2m。
目前该井安装了4个平衡块，2个12kN平衡块位于最外侧（其重心位置到曲柄轴心的距离是2.15m），2个8kN平衡块的重心位置到曲柄轴心的距离是2.10m。该井的平衡如何进行计算和调整？下面列出几种不同的方法，供大家今后在实际工作中参考。

方法一：软件要求输入平衡块的重量G、块数N、和当前重心位置L，这里平衡块的重量G取平均值，当前位置L取加权平均值。则：N = 4 G = (12×2 + 8×2) ÷ 4 = 10 (kN) L = (2.15×12 + 2.1×8) ÷ (12 + 8) = 2.13 (m) 在输入上述数据后，则系统自动分析提出的平衡建议是：增加2个平衡块，使用平衡块总数为6个，重心位置1.62米。这里要求增加两个10kN平衡块，使总的最大平衡力矩Tsum达到： Tsum = 6×10×1.62 = 97.2 (kN·m) 目前已安装的4个平衡块的最大平衡力矩Tnow为： Tnow = 2×12×2.15+2×8×2.1 = 85.2 (kN.m) 如果不移动现有的4个平衡块，则另外增加的2个平衡块需要提供12kN.m的平衡力矩才能达到要求。如果使用10kN平衡块，则重心位置在L=12÷2÷10 = 0.6m处。同理可得：如果使用8kN的平衡块，重心位置在0.75m；如果使用12kN的平衡块，重心位置应在0.5m处。这种计算方法由于还要采用手工计算3块平衡块各自的相对位置，因此较为麻烦。
方法二：我们采用另外一种角度来考虑问题，即把不准备移动的平衡块和曲柄的作为一个整体看待。如果我们准备调整8kN的平衡块，就可以把12kN平衡块和曲柄作为一个整体,或者说它就是曲柄的一部分。这样的话，平衡分析的参数就变成了：N = 2，..G = 8kN，….L=2.1m 输入上述数据，则系统自动分析提出的平衡建议是：增加2个平衡块，使平衡块总数为4个，重心位置1.43米。总的平衡力矩T = 12×2.15×2 + 8×1.43×4 = 97.36 (kN) 这种方案可用下图来表示：

方法三：类似于方法二，把8KN平衡块和曲柄作为一个整体看待。这样的话，平衡分析的参数就变成了：N = 2，..G = 12kN，….L=2.15m 输入上述数据，则系统自动分析提出的平衡建议是：增加2个平衡块，使平衡块总数为4个，重心位置1.33米。总的平衡力矩T = 8×2.1×2 + 12×1.33×4 = 97.44 (kN) 这种方案可用下图来表示：

方法四：如果想使调整工作量最小，那么现有的8kN和12kN的平衡块都不必移动。这是只需把12kN平衡块、8kN平衡块和曲柄三者看作为一个整体就可以了。这时如果想增加2块8kN的平衡块，可以认为这2块8kN的平衡块已安装在位置为0的地方。这样的话，平衡分析的参数就变成了：N = 2，..G = 8kN，….L= 0m 输入上述数据，则系统自动分析提出的平衡建议是：平衡块外移0.76m，移到0.76m处。总的平衡力矩T = 8×2.1×2 + 12×2.15×2 + 8×0.76×2=97.36 (kN) 这种方案可用下图来表示：

方法五：如同方法四，使调整工作量最小，不想移动现有的8kN和12kN的平衡块，只增加2块12kN的平衡块。这样的话，平衡分析的参数就变成了：N = 2，..G = 12kN，….L= 0m 输入上述数据，则系统自动分析提出的平衡建议是：平衡块外移0.51m，移到0.51m处。总的平衡力矩T = 8×2.1×2 + 12×2.15×2 + 12×0.51×2=97.44 (kN) 这种方案可用下图来表示：

方法六：这是对方法四的一种补充和完善。有些油田部门要求相同的平衡块放在一起，比如说增加的8kN平衡块要和原来的8kN平衡块放在一起，这时该如何计算呢？这时可以采用将12kN平衡块内移的方法来实现，如见下图：

方法四计算出的结果是将新增加的8kN平衡块放在0.76m处，实际上放在原来的8kN平衡块的内侧，重心位置在1.75m处。因为要保持总的平衡为矩不变，所以12kN平衡块的内移距离△X可以根据如下方程来计算。 8 kN × (1.75m - 0.76m) = 12kN × (2.15 - △X) 解得： △X=0.66m，即：L=2.15-0.66=1.49米。如下图所示：

方法七：和方法六一样，要求相同的平衡块放在一起，比如说增加的8kN平衡块要和原来的8kN平衡块放在一起，如果不想移动12kN的平衡块，这时该如何计算8kN平衡块的平均重心位置呢？这时可以将12kN平衡块与曲柄视为一体，想象另外2个8kN的平衡已安装在0m处，那么4个8kN平衡块的平均重心L=（2.1 + 0）÷ 2 = 1.05m处。平衡分析的参数就变成了：N = 4，..G = 8kN，….L=1.05m 输入上述数据，则系统自动分析提出的平衡建议是：外移平衡块0.38m，移到1.43米。这时只要同一侧的8kN平衡块的接缝对在1.43m处就可以了。重心位置在1.43m?怎么这么熟？仔细一看，这就是方法二的结果，只是平衡分析的输入参数不同罢了。
A41-6井最后采用的是方法六的结果，在2003年6月17日下午进行了平衡调整，下图是调整后重测的电力参数曲线及电能数据。从中可以看出，经过调整，上下冲程的平均功率均为9.2kW，达到了理想的平衡。

由于该井供液不足，调平衡时的停抽使井下液面得到恢复，所以刚开抽时能耗较高，体现不出节能效果，当时天色已晚，没有时间等待液面抽下去了。后来的油田工区的技术人员的测试证明通过调平衡该井节能0.7kW，达到了预测的节能效果。