皮带轮尺寸与冲次关系研究

【摘要】 抽油机的冲次除与电机皮带轮大小有关外，还与抽油机减速箱减速比、电机转速有很大关系。本文从电机转速来对皮带轮尺寸与冲次关系进行研究，并总结出可行快捷的计算方法。

【关键词】 电机级数转速减速箱减速比皮带减速比

在采油队，油井调参是很平常的工作，调速电机可以直接转动高速旋扭即可，普通电机和永磁电机就只能通过更换大小不一的皮带轮来实现冲次的变化，以往，我们都是根据以前总结的表格进行查找，但并不全能找到我们所需要的，有时电机铭牌掉落，就无法判断电机型号，就无法进行调整。

1 影响油井冲次的因素

1.1 电机转速(n)

电机转速由电机的“极数”决定的，三相电动机“极数”是指定子磁场磁极的个数。定子绕组的连接方式不同，可形成定子磁场的不同极数。选择电动机的极数是由负荷需要的转速来确定的，电动机的极数直接影响电动机的转速，电动机转速（n）=60*频率(f)/电机极对数,极对数即为：级数(p)/2。

如：16级永磁电机转数为：

n=60*f/p=60*50/(16/2)=375转/分。

以上为同步电机转速，异步电机转速总是低于或高于其旋转磁场的转速，异步之名由此而来。异步电机转子转速与旋转磁场转速之差（称为转差）通常在10％以内。

1.2 抽油机减速箱减速比(m1)

抽油机减速箱减速比是指减速箱输出轴旋转一周与输入轴旋转的周数的比值，一般每种型号的抽油机有自己的减速比。表1为常见几种型号抽油机的减速比。

1.3 皮带减速比(m2)

电机皮带轮与减速箱皮带轮也存在减速作用，皮带轮减速比为减速箱皮带轮直径(d1)/电机皮带轮直径(d2)即为皮带减速比。一般每种型号的抽油机有自己的皮带轮直径，几种常见抽油机抽油机的大皮带轮直径如表1。

2 油井冲次（r）的计算

由于抽油机减速箱输出轴旋转一周，驴头同步上下一次，完成一个冲次，因此我们只需要计算输出轴旋转速度即可，电机的旋转通过先通过皮带减速，然后通过减速箱减速，即：

r=n/m2/m1=2*60*f*d2/(p*d1*m1)①

其中：

r：油井冲次

n：电机转速

p：电机级数

f：交流电频率

m1：抽油机减速箱减速比

m2：皮带减速比

d1：减速箱皮带轮直径

d2：电机皮带轮直径

例如：10级永磁电机最大冲次可为（10级电机最大皮带轮为30厘米）：

r=60*2*50*30/(10*99*31.73)=5.8次

实测数据(如表2)：

表中普通电机误差比较大，有10%的误差，是由于上文提到的普通为异步电机，会有10%的转速差，实际转速比计算的要慢。我们在实际应用中可以加大皮带轮直径10%。

3 公式拓展应用

3.1 按冲次求电机皮带轮大小

根据换算d2=r*d1*m1*p/(60*2*f),根据已知数据，M1为29.6和31.73，D1为99厘米，代入公式得：

d2=r*99*31.73*p/(60*2*50)=r*p*1.047/2≈r*p/2②

或

d2=r*99*29.6*p/(60*2*50)=r*p*0.977/2≈r*p/2

即：电机皮带轮直径=冲次*极数/2（单位：厘米）

3.2 根据冲次求电机极数

有些电机没有铭牌，无法得知电机极数，根据以上公式，只要量出皮带轮直径，测出冲次即可得出电机极数

P≈2*d2/r ③

如表2，计算4-4-X211电机级数，P=2*16/5.7=5.6，电机只有偶数极，即可推知该电机为6级电机，与实际相符。

公式②、③只是经过简化的四舍五入后的公式，有10%误差，想要精确的数据，就要根据公式①以及表1中的数据进行计算。