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1、石油工程毕业论文 摘摘 要要 机械采油设备是油田的主要耗能设备 而机械采油设备中的抽油机占 90 左 右 因此抽油机能耗的高低对油田节能降耗影响甚大 针对目前抽油机存在平衡 效果差 装机功率过高 效率低这一问题 设计一种游梁随动游梁平衡抽油机 以达到减小减速箱曲柄轴峰值扭矩 降低能耗 节约运行成本的目的 提高抽油 机地面效率 游梁随动平衡抽油机的设计特点是 在游梁上安装一个滑块 该滑块通过副 连杆与抽油机的连杆相连 在游梁抽油机的后部加一个类似与变矩平衡装置的滑 轨 在滑轨上安装平衡块 在游梁的末端安装一个支架上面放置滑轮 钢丝绳绕 在滑轮上将滑块和平衡块相连 通过在下冲程过程中 调节力臂的大
2、小 同时游 梁上的平衡块上升 储存一定的位能 避免了对电动机做负功 在上冲程过程中 调节力臂的大小 同时将下冲程储存的位能释放 用来提升抽油杆和油柱 实现 上下冲程运动的平衡 该设计结构简单 而且可靠性强 便于加工和维修 本文对新型 6 型抽油机驴头悬点运动规律进行精确分析 通过悬点冲程长度 计算四连杆尺寸 并着重对减速箱曲柄轴扭矩进行计算 编写了相应的计算程序 将不同尺寸时四连杆机构得到的扭矩曲线进行比较 选择扭矩曲线比较平稳 峰 值小且无负扭矩的一组作为设计参数 对主要零部件进行结构设计 力学分析计 算及强度校核 关键词 关键词 抽油机 新型结构 设计独特 扭矩曲线 石油工程毕业论文 Ab
3、stract Machinery oilfield production equipment is the main energy consuming equipment machinery and equipment of oil pumping unit represented 90 Pumping energy therefore the level of energy consumption oilfield great impact Pumping light of the present balance exists poor results high power generato
4、rs low efficiency of this problem the design of a beam with the dynamic balance beam pumps to reduce the crank shaft gear box peak torque lower energy consumption saving the purpose of operating costs improve efficiency Pumping ground Balance beam pumping unit design features are You beam installed
5、a slider Slide the stick through the pumping unit and the connecting rod connected beam pumping unit in the rear plus a similar change with the moment balance device slide slide block installed on balance The beam at the end of the installation of a pulley the pulley rope around the slider and the b
6、alance will be connected to the block Through the course of the next stroke regulating the size of the arm while the balance beam You block up a potential energy storage the right to avoid negative electrical work done Stroke in the process regulating the size of the arm while under stroke stored po
7、tential energy release rod and used to enhance oil column Upper stroke movement balance The design of simple structure and reliability Facilitate the processing and maintenance For the new six horse head pumping unit head movement for accurate analysis of the law through the rod stroke length the fo
8、ur bar linkage estimated size and stresses the right gear box crank shaft torque the preparation of the corresponding computer program right under four different sizes and link donkey head box beam deceleration has been the weight of the torque curve the choice of torque curve relatively stable Ther
9、e is no small peak torque of a negative group as design parameters the main components of the structural design mechanical analysis and strength check Key words Pumping unit New Structure Unique design Torque curve 石油工程毕业论文 I 目 录 第第 1 章章 绪绪 论论 1 第第 2 章章 6 型游梁随动平衡抽油机总体方案确定及基本理论型游梁随动平衡抽油机总体方案确定及基本理论 4
10、 2 1 6 型游梁随动平衡抽油机的结构方案的确定 4 2 2 6 型游梁随动平衡抽油机运动分析 6 2 3 6 型游梁随动平衡四杆机构尺寸计算 10 2 4 6 型游梁随动平衡抽油机悬点载荷计算 11 2 5 6 型游梁随动平衡抽油机减速箱及曲柄扭矩计算 22 2 6 新型 6 型抽油机减速箱的选择及电动机功率的计算方法 24 第第 3 章章 6 型游梁随动平衡抽油机强度校核型游梁随动平衡抽油机强度校核 27 3 1 6 型游梁随动平衡抽油机所受外力 27 3 2 6 型游梁随动平衡抽油机零件强度计算 28 第第 4 章章 6 型游梁随动平衡抽油机与常规型游梁随动平衡抽油机与常规 6 型抽油
11、机进行比较型抽油机进行比较 32 4 1 扭矩曲线及计算结果 32 4 2 周期载荷系数 CLF 33 结结 论论 34 参考文献参考文献 35 致致 谢谢 36 石油工程毕业论文 1 第第 1 章章 绪绪 论论 常规游梁抽油机自诞生以来 历经数百年使用 经历了各种工况和各种地 况 常规游梁抽油机隶属于有杆泵抽油装置 该装置是由地面的抽油机 井下 的抽油泵及抽油杆柱所组成 抽油机是有杆泵采油装置的重要地面设备 把动 力机的连续圆周运动变成抽油杆柱及抽油泵柱塞的往复直线运动 从而将地下 的原油开采出来的机械设备 目前仍在国内外普遍使用 常规游梁式抽油机以其结构简单 耐用 操作 简便 维护费用低等
12、明显优势 而区别于其他众多抽油机类型 一直占据着 1 有杆抽油泵采油地面设备的主导地位 但是 由于它受交变载荷的作用 曲柄 平衡效果差 减速器输出轴峰值扭矩大 增加了装机功率 效率低 但由于其 结构上的不合理性 使得常规游梁抽油机无法解决 大马拉小车 的局面 因此 针对常规抽油机的这种弱点出现了大量的特种抽油机 例如偏置式节 能抽油机 双驴头异型抽油机等与常规机相比都有一定有节能的效果 但也存在 着各自的缺点 1 偏置式节能抽油机 国内油田目前使用最多的抽油机的节能型抽油机是偏置型抽油机 该机 1 保持了常规型抽油机的基本结构 如图 1 1 所示 与常规型抽油机相 比偏置是抽油机的游梁后臂长度
13、缩 短 减速箱相对于支架的位置后移 曲柄中心至中央轴承座中心的水平 距离 I 大于游梁后臂 当游梁处于 水平位置时 曲柄亦处于水平位置 连杆与游梁及曲柄间的的夹角接近 该型抽油机节能主要有二方 面原因 一是该型抽油机的平衡重 的中心线与曲柄中心线间有一个偏置 图 1 1 偏置式节能抽油机 这种结构使得平衡块扭矩曲线的相位提前 从而使得悬点载荷通过连杆在曲柄 轴上产生的扭矩叠加后的净扭矩曲线比较平坦 因而使电动机电流波动减小 石油工程毕业论文 2 抽油机地面系统效率提高 二是由于极位夹角的存在降低了上冲程悬点加速度 降低了上冲程悬点的惯性载荷 不足之处是限制杆件长度 不具有增程功能 2 双驴头异
14、型节能抽油机 异型抽油机是我国 1996 年研究开发的一种新型节能抽油机 该机以常规型 抽油机为基础模型 对四连杆机构进 行了关键性变革 如图 1 2 所示 它 是在常规机的游梁后臂上增加一个具 有变径弧形的后驴头 游梁与横梁之 间采用柔性连接件进行连接 由于柔 性件和驴头圆弧始终相切 即它与游 梁的之间的夹角始终 90 度 从而允许 游梁作大摆角摆动 以获得长冲程 该型抽油机随着曲柄的转动 特殊连 杆 柔性连接件 与游梁后臂弧形轮 廓的切点上下移动 即连杆长度与游 梁后臂有效长度均随曲柄转动而 图 1 2 双驴头异型节能抽油机 变化 这种参数四连杆机构的作用改变了抽油机扭矩因数的变化规律 使
15、其悬 点载荷作用到曲柄轴扭矩变化接近正弦规律 与曲柄旋转平衡扭矩的正弦规律 相对应 从而使净扭矩波动幅度减小 降低减速器的额定扭矩及所配的电动机 额定功率 从而达到节能的目的 不足之处是柔性连接件的寿命较短 常出现 柔性绳断头现象 影响正常的生产 后驴头的变径弧形加工难度大 所以考虑到以上问题 将考虑在游梁上安装随动的平衡块 鉴于以往的装 置有在游梁上制成滑轨形状 在其上放置一个可以随游梁摆动而滑动的平衡块 该装置在一定程度上解决了游梁抽油机上下冲程的平衡问题 但是该装置对游 梁的要求比较高 要求游梁和平衡块良好的接触且平衡块不滑落 加工制作较 复杂 工作平稳性较差 不能很好的调节游梁抽油机的
16、上下冲程的平衡 本设计的游梁随动型抽油机是在游梁式抽油机曲柄平衡方式的基础上增加 随动平衡重形成的一新型复合平衡方式 它可以随着抽油机悬点载荷和变化 自 动调整游梁随动平衡重的位置 实现了变矩平衡 与双驴头的平衡方式有异曲 同工之效 同时因为基本继承了常规机的四连杆结构所以可以作为常规机节能 改造的结构模型 改造后不仅可以节约电能 而且还可以改善抽油机的工作状 况和受力特性 提高抽油机的稳定性 延长工作寿命 同时改造成本低廉 可 产生良好的经济效益和社会效益 具有广阔的应用前景 本设计是针对以上优缺点 设计一款游梁抽油机的随动平衡装置 主要设 石油工程毕业论文 3 计思路为在游梁随动平衡抽油机是在游梁上安装一个滑块 该平衡块通过副连杆 与抽油机的连杆相连 在游梁抽油机的后部加一个类似与变矩平衡装置的滑轨 在滑轨上安装平衡块 在游梁的末端安装一个支架 上装滑轮 钢丝绳绕在滑 轮上将滑块和平衡块相连 通过在下冲程过程中 调节力臂的大小 同时游梁 上的平衡块上升 储存一定的位能 避免了对电动做负功 在上冲程过程中 调节力臂的大小 同时将下冲程储存的位能释放 用来提升抽油杆和油柱 实 现上下冲
