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1、毕业论文抽油机功率平衡系统的设计系 别自动化工程系专业名称测控技术与仪器班级学号5061025姓 名任姗指导教师金伟2010年6月15日 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 53 页抽油机功率平衡系统的设计摘 要我国的油田多为低渗透的低能、低产油田，大部分油田要靠注水压油入井，再靠抽油机把油从地层中提升上来。以水换油、以电换油是我国油田的现实，电费在我国的石油开采中占了很大比例。因此石油行业十分重视节能。在我国石油开采中，机械采油井占绝大多数，其中有杆采油占总机械采油的90%以上，所以研究有杆抽油设备的节能对于减少能耗具有重大意义。由于抽油机载荷的不平衡性，使电机大多数情况下处于轻载状态，
2、电能的利用率低，能耗增加，因此抽油机的平衡对于节能降耗十分重要。本文诣在通过调整抽油机的平衡提高电能利用率，减少能耗。首先，在有杆抽油系统的结构和工作原理的基础上，根据抽油机的平衡条件和平衡准则，对油田在役的常规抽油机进行平衡分析和计算。然后，在对游梁式抽油机进行动力学分析的基础上，根据机械系统的力学原理，将整个系统简化为一个等效动力学模型，分析扭矩变化情况。当抽油机的改变平衡点时，可在扭矩变化的基础上重新调整抽油机的平衡。最后，组建了一个监测抽油机运行情况的系统，该系统以捷尼特为核心器件，可以监测抽油机的电流、电压、功率因数、功率等参数，根据测得参数可以查看抽油机的工作状态，当抽油机的工作状
3、态不平衡时，可以根据上述的扭矩变化情况来重新调整它的平衡。整个设计的核心是平衡的计算，在不增加成本的基础上，通过调整平衡块的质量和半径，使抽油机处于平衡状态，实现了节能增效。因此，本成果对调整抽油机平衡有很强的实际意义，成本不变的同时增加了其可行性。关键词： 抽油机，平衡，功率，扭矩 The Design of Pumping unit Power Balance SystemAuthor:RenShanTutor:JinWeiAbstractThe oil fields in our country are low-press and low-yielding .in most cases,
4、 ,the oil enters into the well under the press produced by water,and then elevated from the stratum up to the ground.the reality of Chinas oil fields is that we obtain oil production by means of injecting water and consuming a lot of electricity,so electricity fee takes a large proportion.So the oil
5、 industry attaches great importance to energy conservation.In the petroleum exploitation of China, the overwhelming majority of oil production wells is mechanical The quantity of rod-having pump unit is over over ninety percent of the whole quantity of the equipments of oil extraction in oil field.T
6、herefore the study of pumping equipment to reduce energy consumption plays an important role.As the pumping load is out of balance., in most cases the motor is in light-load condition, so it is of lower efficiency and higher electricity consumption rate. The balance of pumping units is very importan
7、t for energy saving.This article is aimed at increasing the pumping power utilization rate and reducing energy consumption through the adjustment of the pumping units.First of all, on the basis of rod-having pump systems structure and working principle we complete the balance of the conventional pum
8、ping analysis and calculation according to the balance conditions and balance standard Then, we simplify the whole system as an equivalent dynamic model to analyze the torque changes on the basis of the beam pumping unit for dynamic analysis and the mechanics principle of mechanical systemWhen the p
9、umping unit changes the balance point,we readjust the balance of pumping units on the basis of the torque changeFinally, we set up a monitoring system pumping operation,the core device of which is Jie Nite and we can monitor the pumping unit of current,voltage, power factor, power and other paramete
10、rs by the system.Based on the measured parameters we can observe the pumping units working state.When the working state is out of balance, we can readjust its balance according to the torque change .The core of the design is the balance computation ,and without additional cost the balance can attain
11、 by adjusting the distance from the crank pin to the balance blocks .then we achieve the goal.Thus, the result for the adjustments of the pumping unit balance is of great practical significance with costs unchanged and its feasibility increased.Keywords: pumping unit, balance，power, torque目 录1 绪论11.
12、1 抽油技术的工业背景及发展11.2 调节抽油机功率平衡的意义41.3 国内外抽油机功率平衡研究现状51.4 本文设计的目的及方法72 基于工作原理的功率平衡方法82.1 游梁式抽油机82.1.1 游梁式抽油机的结构82.1.2 游梁式抽油机工作原理82.2 无游梁式抽油机92.2.1 无游梁抽油机的结构92.2.2 无游梁式抽油机工作原理102.3 平衡调节方式113 抽油机的平衡分析与计算143.1 抽油机平衡准则143.2 抽油机静态平衡分析计算163.3 游梁式抽油机扭矩平衡分析计算183.4 抽油机曲柄平衡的调节214 抽油机功率平衡的调节系统234.1 数据采集系统硬件简介244.
13、1.1 Micrologix1100简介244.1.2 捷尼特简介254.2 系统软件简介274.2.1 RSlogix500编程软件274.2.2 RSlinx Classic284.2.3 GridVis软件简介284.2.4 MSG指令简介304.2.5 数据采集编程实现324.3 功率平衡调节实例32结论35致谢36参考文献37附 录39附录A39附录B53附录C541 绪论1.1 抽油技术的工业背景及发展随着人类对石油研究的不断深入，到了21世纪，石油不仅成为现代社会最重要的能源，而且其五花八门的产品已经深入列人们生活的各个角落，所以，石油被人们称为“黑色的金子”、“现代工业的血液”
14、，极大地推动了人类现代文明的进程2。采油方法有自喷采油方法和人工举升采油方法两种。自喷采油法的特点是利用地层本身的能量来举升原油，是最经济的采油方法。但是随着油田的不断开发，地层能量逐渐消耗，即使在注水开发的油田，它的中后期也出现了水淹和强水淹的现象。为了保证原油稳产、高产，这些油田就不能用自喷法开采。同时，由于油层的地质特点，有一些油井一开始就不能自喷对于上述这些不能自喷的油井，就必须人为地用机械设备给油井内液体补充能量，才能将原油从井内举升到地面，这种开采方法称为人工举升采油3。在我国大部分原油开采过程是采用人工举升法，抽油技术也逐渐得到发展。国内外应用最广泛的抽油设备是游梁式抽油机，或称
15、作有杆抽油设备。它的结构简单、制造容易、可靠性高、耐久性好、维护方便，适应现场工况条件等优点，所以长期使用，经久不衰，在石油机械中占有无可取代的地位。在今后相当长的一段时间内将具有强大的生命力和广阔的发展前景4，在该种抽油机中最常用平衡方式是机械平衡。随着井深和产量的不断增加，同时随着油井开采复杂条件经常出现(如：高粘、多蜡、多砂、多气、水淹和强腐蚀性等条件)，采油工艺对有杆抽油设备提出了长冲程、低冲次、大泵、深抽等要求，游梁式抽油机不能满足要求。首先，游梁式抽油机减速箱输出轴扭矩与冲程长度成正比，加大冲程，抽油机外形尺寸增大，换大扭矩减速箱，都造成整机重量急剧增加，制造成本上升，经济上不能接受；其次，游梁式抽油机四连杆机构，决定了驴头运动的不均匀性，悬点产生较大的加速度，为了避免加速度过大，四连秆机构的游梁摆角和曲柄连杆比都不能过大。当增加冲程长度时，四连杆机构尺寸也随之加大，整机轮廓尺小和至量显著增加，当冲程超过6m时，抽油机体积和重量增长将成为推广应用的致命障碍5。为了减轻抽油机的重量，采用无游梁式抽油机。它分为机械式无游梁抽油机和液压式无游梁抽油机(即液压式
