聚驱油田有杆泵抽油系统效率计算方法研究 第4页
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第3章 有杆泵抽油系统效率分级测试方法
3.1 总效率的分级
3.1.1 总效率的分级
（3-1）
3.1.2 地面效率的分级
（3-2）
式中 为有效载荷系数； 为抽油机一深井泵装置地面效率； 为电动机效率； 为皮带减速箱效率； 为四连杆机构效率。
3.1.3 井下效率的分级
（3-3）
式中 为抽油机一深井泵装置井下效率； 为盘根盒效率； 为抽油杆效率； 为深井泵效率； 为油管柱效率。
于是系统总效率可由下式表达
（3-4）
3.1.4 能量平衡方程
由根据能量平衡方程式可知，任意一个部件的能量平衡方程式为：
（3-5）
式中： ——任意一个部件输入功率，
——任意一个部件输出功率，
——任意一个部件能量损失，
所以，其效率表达式为：
（3-6）
由以上可知，只要知道某一部件的输入能量、输出能量或能量损失，便可得知该部件的效率 。
3.2 系统效率测试原理与测试方法
目前现场应用的公式不够精确，要想获得精确的计算结果，需要进行现场实测。
3.2.1 分级效率测试的布点分析
3.2.1.1 布点分析
图3-1 分级效率测试布点简图
为了测试抽油机—深井泵装置系统的总效率与各分效率，可在此系
图3-1 分级效率测试布点简图
为了测试抽油机—深井泵装置系统的总效率与各分效率，可在此系统布点9点处，如图所示（图3-1），测点1位于电动机动力输入处，测量有关电机参数，以计算驱动抽油机的电机实耗电量（输入能量）。使用有功电度表—秒表法可确定电动机的输入功率 ，即 。此外，还可测输入的电流电压及电机功率因数。用抽油机上、下冲程的最小电流与最大电流之比，可确定抽油机的平衡度，使抽油机平衡的目的是使电机负荷尽可能达到均匀，以便减少耗电量，功率因数可直观的体现电机的有功功率。测试点2是电动机的输出轴，测试电动机输出轴的扭矩与转数，以计算电动机的输出功率。测试点3是减速箱输出轴，测试其扭矩与转速，以计算减速箱输出功率。测试点4位于悬绳器处，在该处用动力示功仪可测得光杆示功图（光杆载荷与位移关系曲线）。根据所测示功图的面积、力比、减程比，可求得光杆功率。测试点5是深井泵，在它的吸入口和排出口分别安装振弦压力计，测试深井泵吸入口和排出口压力，以计算深井泵输出功率。测试点6、7、8是管柱结构。测试点9位于井口处，测试油井动液面、油压、套管压力和油井产液量，以计算有效功率，油井动液面用动力回声仪测量，此处由于井筒内泡沫段可造成假液面现象，因而测试易产生误差。
3.2.1.2特殊模拟测试
根据以上测试点5、6、7、8所得到的数据，可分别求得深井泵输出功率和整个系统的有效功率。因而，由全部9个测试点可确定出6部分的功率。显然，用6部分功率来求抽油机井的系统的7个部分效率是不可能的。因为井口盘根盒的耗功及井下抽油杆的耗功还没有确定，即四连杆机构经油杆在油管中往复运动损失的功率。现场对这两种功率的测试有较大困难，因而采用模拟测试的方法来解决。
（1）盘根盒耗功测试
盘根盒的耗功测试是在实验室进行的，实验装置图如下（图3-2）：用一根短管把两个盘根盒连接起来，管上安装有压力管通过油泵，用油泵对盘根盒进行加压，压力可由压力表读出。光杆上贴有电阻应变片。通过电阻应变片测出光杆拉力。光杆以1m/s的速度运动，盘根盒耗功可用下式计算：
= /(2×102) （3-7）
式中： ——光杆拉力，kg•f；
——光杆运动速度，m/s；图3-2、盘根盒耗功测试装置简图
图3-2、盘根盒耗功测试装置简图
显然，测出光杆拉力 ，即可算出盘根盒的耗功 ，而盘根盒的输出功率为：
= － （3-8）
（2）抽油机耗功测试
抽油杆在油管中往复运动，与油管、液体之间都有摩擦，其损失功率为 。
在没有井下示功仪的情况下，可采用下面方法来测试抽油杆耗功。
A、测试抽油机（CYJ10—3—26B）在地面吊重情况下的耗功
当驴头吊重分别为2.65t、4.48t和6.17t时，用三相四线有功电度表分别测出其耗功 、 、 ，这样可画出吊重与耗功的关系曲线，即W - 曲线（图3-3），利用上述曲线，可查得抽油机在不同驴头悬点载荷下地面部分耗功 。
B、测试在深井泵不装游动阀和盘根盒松开时抽油杆在油管中的功率耗功 。
测试时，深井泵不装游动阀，同时将盘根盒松开，抽油机在n=9min ,s=2.622min 工况下运转，测试其耗功 。同时测试示功图，用示功图可算出此时驴头悬点平均载荷w ，利用图2.3即可查出载荷为w 时抽油机地面部分耗功，则抽油杆耗功为：
= － （3-9） 图3-3、吊重与耗功曲线图
3.2.2 抽油机井的系统效率的计算式
3.2.2.1电机运行效率
电机平均输入功率（系统输入功率） ，测试采用的电度表—秒表法进行测取(图3-4）。抽油机运转时测取电度表所转圈数和所用时间，则电机平均输入功率为：
=3600 /( ) （3-10）
式中： ——电动机输入功率，kW；
np——电度表所转圈数，r；
——电流互感器变比；
Np——耗电1kwh电度表所转圈数，r/kW•h；
——电度表转圈所用的时间，s；
电机输出功率 的测试是通过在电机输出轴上贴电阻应变片，经集流环和动应变仪及光线示波器将电机轴的应变轴的数据记录下来,并由转速仪测试电机实际运行转速，则电机平均输出扭矩和功率为：
= /(1+ ) / /64 （3-11）
式中： ——电机平均输出扭矩，N•m；
——电机轴弹性模量；
——电机轴泊松比；
——电机轴直径，m；
——电机轴实测平均应变值；
= /9550 （3-12）
式中： ——电机输出功率，kW；
——电动机平均转速，r/min；
有了电机输入输出功率，即可得到电机的运行功率：
（3-13）
图3-4、电度表接线图
图3-4 电度表接线图
3.2.2.2 皮带-减速箱效率
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