常规十型抽油机系统效率分析与节能改进工程硕士论文 - 图文

田的部分常规抽油机进行了旋转驴头式改造，使其增大了冲程，得到了重新利用。

(2)二次平衡改造，抽油机二次平衡技术是近几年提出的新技术，二次平衡的平衡方式多种多样，从各油田的使用情况来看，平衡效果很好，节能效果明显。

(3)长庆、江汉、大庆等油田进行过电动机反转、曲柄偏置、改变四杆机构等各种形式的节能改造。 1.2.4 国内抽油机发展趋势

通过对我国新型抽油机的分析研究，可以看出我国抽油机的发展趋向，主要体现在以下16个方面: (1)向多品种方向发展；

(2)科研设计与制造向多方位方向发展； (3)理论与科研向高水平方向发展； (4)向高适应性发展； (5)向高效节能方向发展； (6)向高综合经济效益方向发展； (7)向尽量满足采油工艺需要方向发展； (8)向高技术方向发展； (9)向高可靠性方向发展； (10)向高性能方向发展； (11)向大型化方向发展； (12)向增大冲程方向发展；

(13)向长冲程无游梁抽油机方向发展； (14)向精确平衡方向发展；；

(15)液压抽油机向功能回收型方向发展； (16)向标准化、系列化、通用化方向发展[8]。

1.3 研究目标

(1)改进后的常规十型抽油机与改造前相比其单机日均耗电量下降15%以上； (2)在相同工况条件下，抽油机井的地面效率提高20%以上； (3)改进后的抽油机安装方便，便于维护。

1.4 研究内容

(1)针对常规十型抽油机工作的典型工况进行系统的全效率分析，找出影响该

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第1章 绪论

抽油机系统效率低的各种因素，针对主要因素对其进行设计改造。

(2)在现有文献的基础上，对我国开发研制的各种节能抽油机在其结构、运动特性、节能效果上进行对比和评价，选择一种高效的节能抽油机的结构形式对常规抽油机进行节能改造。

(3)结合现有游梁抽油机的工作原理，对常规抽油机和节能抽油机的运动及动力性能、悬点载荷计算、减速箱曲柄转矩计算进行详尽的分析，为后续设计改造提高理论依据。

(4)对常规抽油机改造后的系统效率和节能效果进行评价。

1.5 技术路线

(1)分析国内常规型游梁式抽油机运动及平衡机理； (2)分析国内节能型游梁式抽油机运动及节能机理； (3)对比分析常规抽油机和节能抽油机的系统效率；

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第2章 游梁式抽油机基本理论

游梁式抽油机的工作原理是：电动机将电能转换为旋转运动，再经过减速箱减速后，利用四连杆机构将旋转运动转变为直线往复运动，通过驴头、悬绳器、光杆、抽油杆带动深井泵抽油[3]。游梁式抽油机的基本工作理论包括：运动学分析、悬点载荷计算、平衡问题、减速器输出轴的扭矩计算和抽油机功率的确定。本章叙述的基本工作理论是基于抽油机曲柄旋转角速度等于常数这一基础之上的。

2.1 游梁式抽油机运动学分析[9][10]

游梁式抽油机运动分析的主要任务是：求出驴头悬点的位移、速度和加速度随时间变化的规律，为载荷分析和扭矩计算提供运动学依据。在曲柄角速度等于常数的情况下，问题也就归结为求解悬点位移、速度和加速的随曲柄转角的变化规律。本章对抽油机理论的研究均以后置式常规游梁式抽油机(如图2.1)为例进行讨论。

1驴头； 2游梁；3横梁；4连杆； 5曲柄；6减速器7电动机；8刹车；9底座； 10支架；11悬绳器； 12光杆卡瓦； 13吊绳；

图2.1常规游梁式抽油机结构图

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第2章 游梁式抽油机基本理论

2.1.1 游梁式抽油机四杆机构的几何关系

为了便于研究，对抽油机四杆机构的参数采用下列符号表示(如图2.2)： A：游梁前臂长度，m； C：游梁后臂长度, m； P：连杆长度，m； R：曲柄半径，m；

K：极距，减速器输出轴中心到游梁支撑中心的距离，m； H：游梁支撑中心到底座底部的高度，m；

I：游梁支撑中心到减速器输出轴中心的水平距离，m； J：曲柄销轴承中心到游梁支撑中心的距离，m； G：减速器输出轴中心线到底座底部的高度，m；

θ：曲柄转角，以曲柄半径R处于12点钟位置作为零度，沿曲柄旋转方向度量； φ：零度线与K的夹角，由零度线到K沿曲柄旋转方向度量； β：C与P之间的夹角； α：P与R之间的夹角； ψ：C与K之间的夹角；

ψt：光杆在最高位置时，C与K之间的夹角； ψb：光杆在最低位置时，C与K之间的夹角； χ：C与J之间的夹角； ρ：K与J之间的夹角；

θk：K与R之间的夹角，由K到R沿曲柄旋转方向度量； ω：曲柄旋转角速度 s-1； n：冲次 min-1 。

为了便于分析计算，特规定本章所有计算式中的“±”号的意义是：“+”号用于曲柄顺时针方向旋转，“-”号用于曲柄逆时针旋转。则常规型游梁式抽油机几何关系计算式如下：

???arctg(I) (2.1)

H?G?k???? (2.2)

J2?K2?R2?2KRcos?k (2.3)

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