直线电机驱动抽油机的设计毕业论文

西安石油大学本科毕业设计（论文）

图7-7 配重箱1框架简图 图7-8 配重箱2框架简图

7.7 悬绳器的设计

一种多功能悬绳器，由方卡子、悬绳器卡盘、毛辫子、悬绳器下盘、固定螺丝和

液压千斤顶组成，其特征在于在悬绳器上盘和下盘之间设有角钢支撑；在悬绳器下盘的光杆孔两边设有对称的垂直向上的两个液压千斤顶；在液压千斤顶上部光杆上设有一个方卡子，在悬绳器上盘光杆孔周侧设有一个顶丝，在光杆孔的上部的光杆上设有一个方卡子；在悬绳器下盘铅坠孔侧设有铅坠固定螺丝。该悬绳器可实现无冲击卸载和光杆双保险悬挂及防止毛辫子打扭，方便了管理。

1—方卡子；2—悬绳器上盘；3—毛辫子；4—角钢支撑；5—悬绳器下盘；6—铅坠固定螺丝；

7—液压千斤顶；8—顶丝。 图7-9 悬绳器结构简图

多功能悬绳器与已有的技术相比有以下优点：

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（1）液压千斤顶的设置，可容易卸掉上面的方卡子载荷，可实现无冲击卸载，易装卸示功图测试仪。

（2）下面方卡子的设置，防备上面方卡子处光杆断脱后，杠杆落井，一旦断了，下面方卡子起作用，抽油机井照常生产，液压千斤顶起缓冲作用。

（3）铅坠固定螺丝的设置，可预防，毛辫子上劲或破劲，防止毛辫子打扭。 在应用该多功能悬绳器时，如需测试时，用液压千斤顶7顶住下面方卡子1，上面方卡子卸载，在悬绳器上盘2与方卡子之间卡上示功图测试仪即可。如抽油机光杆在上面方卡子处断脱时，下面方卡子吃负荷，抽油机照成运转，当毛辫子3在运行中上劲或破劲时，由铅坠固定螺丝6和悬绳器上盘的顶丝阻止，不让其上劲打扭，角钢支撑4的设置主要是给下面方卡子和液压千斤顶创造空间。

7.8 安全系统设计

7.8.1 刹车系统

直线电机带动平衡重做上下往复运动，所以，为使其维修方便和抽油机的安全运行，需要有一种操作方便、动作灵敏、安全可靠的刹车制动系统。该机采用链条做连接，由于外包式刹车装置防风沙性能好，结构简单，安装调试，维护保养方便，所以，下刹车轮采用外包式刹车轮结构。刹车装置由传动心轴部分、电磁转换部分、链条护管、链条、链条连接件，刹车制动及连杆部分、刹车制动器支撑部分等组成，其安全保险装置为电气自动控制锁紧式死刹车。结构简图如图7-10所示：

1— 底座；2—电磁铁；3—安装架；4—衔铁；5—支架；6—复位弹簧；7—拉杆；8—自锁装置

图7-10 电控刹车装置

该刹车装置适用于油田全程电脑自动化控制，抽油机停机后可以向其发出刹车指令，实线远程电气自动刹车，而且还可以提高安全性。

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2 超行程保护

除了用位置传感器来调节冲程之外,还设计了一套超行程开关,防止电机初级超

行程运行,起到第2 道安全保护作用。控制系统应具有多项电机自动保护功能。

3 缓冲器设计

当直线电机上下运动时，为了防止直线电机撞击到机架的低部，在抽油机结构设计时安装了缓冲器。缓冲器可以起到缓冲作用，从而保证电机的安全。底部缓冲器下面先焊接凸台，加高其高度，防止撞上刹车装置。

本抽油机采用聚氨酯缓冲器，其所能承受的冲击力比EN81-1：1998标准测试数据高数倍以上，可以最大限度的确保设备与人身安全，这是由该产品的物理结构和吸能原理所确定的。它可以发挥高分子链极强的曲张性、柔韧性和产品缩变时的排气御能特性。聚氨酯缓冲器在受到冲击时，它既能使设备柔和、平稳地着落，又无噪音、无震动，属于现代环保产品。

图7-11 JHQ—C的结构简图

序号 1 2 3 4 5 型号 C—1 C—2 C—3 C—4 C—5 D mm 65 80 80 100 100 表7-2 JHQ—C缓冲器技术参数如下表 H h B B Ф 缓冲容量 mm mm mm mm mm kN.m 80 8 100 70 12 0.265 80 8 115 85 12 0.400 100 8 115 85 12 0.502 80 8 130 100 14 0.268 100 8 130 100 14 0.785 缓冲行程 mm 60 60 75 60 75 缓冲力 kN 28 42 42 66 66 由表7-2可以看出选择JHQ—C—4型缓冲器就可以保护电机。

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8 抽油机经济性分析

随着市场竞争的不断激烈，各种产品都在不断降低生产成本，石油行业对抽油机的要求也越来越高，最主要的是节能。本次设计也考虑了原材料和成品的性价比等问题。

首先在选材方面:机架、钢板和支撑连接等在保证了它们的性能要求后，选取了价格最便宜的Q235钢板。一些不是很重要的连接采用了焊接技术，因为有些地方强度要求高，采用螺栓连接，螺栓数量多，且为保证螺栓直径不能太大情况下的强度，选取的材料价格昂贵，比如不锈钢螺栓等。

而各个轴由于其作用和重要性不同，采用了不同材料。比如天轮轴悬40Cr，它的价格是45钢的1.27倍。但是由于它在抽油机正常工作中起重要作用，而且其强度要求高，所以选用该材料，而不采用45钢。

直线电机抽油机可以显著降低采油的综合成本。由于这种抽油机的结构简单,无复杂的能量传递和转换机构,能量衰减很小；采用独立天平式平衡系统,耗电量大大减小；应用永磁同步电机的能量转换原理,电能转换效率高,功率因数高。此外由于该型抽油机取消了减速箱，因此初期投资较双驴头抽油机可降低3万元左右，经济效益十分显著。还可以大幅度降低冲数,显著降低泵和抽油杆的磨损,减少检泵次数,延长修井周期。由于机架与井口的距离较远,修井时不必将整机后移,操作方便；同时其运行维护费用也大幅度降低。因此,直线电机抽油机的综合采油成本较低。

直线电机抽油机较常规抽油机具有结构简单、占地面积小、冲程长、智能控制、操作方便等优点。尤其适合地理环境比较恶劣的地区和对采油自动化程度要求较高的地区。

2005年1月在大庆油田进行了直线电动机抽油机系统的现场试验,运转至今, 日产液量9t,日产油量2t, 节电41.11% , 泵效提高65.11% ,系统效率提高91.3% 。大量试验表明, 直线电动机无论是对有杆抽油泵的地面改造还是对井下电潜泵的改造, 均有利于减小传动机构空间尺寸，用直线电动机直接驱动井下抽油泵, 泵效高。

稀土永磁材料应用广泛,相同结构、相同长度的定子,永磁直线电动机动子的出力和效能值要比旋转电动机高，综合制造成本相对降低8%～11%。

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