新型雙輪直平式抽油機(jī)設(shè)計(jì)石油工程畢業(yè)論文

1、新型雙輪直平式抽油機(jī)設(shè)計(jì)目 錄第1章 緒論.11.1目前機(jī)械采油現(xiàn)狀及存在問題.11.2抽油機(jī)的發(fā)展與節(jié)能.21.3在役游梁式抽油機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究.41.4本次設(shè)計(jì)意義.4第2章 新機(jī)型的方案設(shè)計(jì).62.1傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì).62.2基本參數(shù)的擬定.82.3主要結(jié)構(gòu)尺寸確定.16第3章 新機(jī)型的運(yùn)動(dòng)分析.173.1運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析.173.2計(jì)算結(jié)果對(duì)比.193.3運(yùn)動(dòng)性能分析.19第4章 新機(jī)型的動(dòng)力分析.214.1抽油機(jī)扭矩分析.214.2電動(dòng)機(jī)選擇分析.244.3節(jié)電效果分析.26第5章 新機(jī)型的應(yīng)用分析.275.1新機(jī)型抽油機(jī)的意義.275.2新機(jī)型抽油機(jī)的特點(diǎn).28結(jié)論.31參考文獻(xiàn).32致

2、謝.33第1章 緒 論1.1 目前機(jī)械采油現(xiàn)狀及存在問題抽油機(jī)是油田有桿抽油系統(tǒng)的地面驅(qū)動(dòng)設(shè)備,它是有桿抽油系統(tǒng)的地面動(dòng)力傳動(dòng)設(shè)備，也是石油開采的主要設(shè)備,原油生產(chǎn)井使用抽油機(jī)將蘊(yùn)藏在地下的石油通過抽油管抽出。據(jù)統(tǒng)計(jì)在油田生產(chǎn)成本中約有三分之一為電能消耗,而抽油機(jī)消耗的電能約占總電能消耗的80%,對(duì)抽油機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造,可帶來(lái)相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。是構(gòu)成“三抽”系統(tǒng)的主要組成部分，抽油機(jī)的產(chǎn)生和使用已經(jīng)有了一百多年的歷史。發(fā)展到現(xiàn)在，抽油機(jī)的種類主要有游梁式抽油機(jī)和無(wú)游梁式抽油機(jī)兩大類。其中游梁式抽油機(jī)的應(yīng)用最為廣泛，各個(gè)產(chǎn)油國(guó)仍然在大量使用。游梁式抽油機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造

3、容易，可靠性高，操作維護(hù)方便，適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工況，使用壽命長(zhǎng)并且一次性投資少等特點(diǎn)，在今后相當(dāng)時(shí)間內(nèi)仍然是油田首選的采油設(shè)備。但是由于常規(guī)機(jī)本身結(jié)構(gòu)特征，決定了它平衡曲柄凈扭矩脈動(dòng)大，存在負(fù)扭矩，載荷率低，工作效率低和能耗大等缺點(diǎn)。隨著很多油田逐漸進(jìn)入開發(fā)的中后期，油井含水量不斷上升，使生產(chǎn)成本不斷增加，常規(guī)游梁抽油機(jī)已經(jīng)不能滿足需要，因此需要開發(fā)各種新型節(jié)能抽油機(jī)來(lái)滿足降低成本，節(jié)能降耗。近20年來(lái)，世界抽油機(jī)技術(shù)發(fā)展較快，科研人員研究開發(fā)了多種新型抽油機(jī)，特別無(wú)梁式抽油機(jī)的出現(xiàn)解決了很多常規(guī)機(jī)出現(xiàn)的弊端。這些新機(jī)型的特點(diǎn)是：增加了抽油機(jī)的適應(yīng)性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性；改善了抽油機(jī)的性能，提高了

4、抽油效率，減少了動(dòng)力消耗；提高了抽油機(jī)的平衡效果，改善了抽油機(jī)的動(dòng)力特性、運(yùn)動(dòng)特性、提高了抽油機(jī)的平衡效果，增加了抽油機(jī)的使用范圍，減少抽油機(jī)的體積和質(zhì)量，強(qiáng)化了抽油機(jī)的自動(dòng)化和智能化程度。因此，研制開發(fā)新型節(jié)能抽油機(jī)是當(dāng)前亟待解決的問題。目前，有桿泵抽油機(jī)是油田的主要采油設(shè)備，其不但使用數(shù)量大，用電量大，而且系統(tǒng)效率低，節(jié)電潛力巨大，雖然也有很多節(jié)能型抽油機(jī)用于油田，也確實(shí)起到了一定的節(jié)能效果，但由于多方面原因，大部分節(jié)能機(jī)不能很好的適應(yīng)油田的生產(chǎn)，具體有以下5種原因：部分新型機(jī)的易損件不是通用件，壞了之后不便維修。部分新型機(jī)造價(jià)太高，油田投資巨大。目前各種新型抽油機(jī)，傳動(dòng)元件的使用壽命尚不

5、理想。實(shí)踐證明，新型抽油機(jī)的可靠性是決定抽油機(jī)成敗的關(guān)鍵。油田工人一時(shí)很難熟悉一些新型機(jī)，日常維護(hù)困難。一些新型機(jī)雖然節(jié)能但維修費(fèi)用高，入不敷出。大慶油田是全國(guó)最大的油田，目前油田常用的抽油機(jī)包括：常規(guī)游梁式抽油機(jī)、前置式抽油機(jī)、異相曲柄抽油機(jī)、偏置式抽油機(jī)、擺桿式抽油機(jī)、雙驢頭式抽油機(jī)、復(fù)合輪式抽油機(jī)、摩擦換向式抽油機(jī)、六連桿增程式抽油機(jī)、偏輪式抽油機(jī)、b游梁式抽油機(jī)等等。部分新型節(jié)能抽油機(jī)正在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，由于大部分新型抽油機(jī)各有優(yōu)缺點(diǎn)，所以還沒有大批量投入使用近年來(lái)，隨著大慶油田老區(qū)塊開發(fā)的不斷深入，油田含水率迅速上升，開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益逐年下降，剩余未動(dòng)用儲(chǔ)量絕大部分是有效厚度較小、儲(chǔ)量豐度較低

6、的難采儲(chǔ)量。目前，企業(yè)在資金緊張、降低基本建設(shè)投資和控制生產(chǎn)成本的情況下，對(duì)于老區(qū)塊應(yīng)何時(shí)改變采油方式，才能延長(zhǎng)油田的經(jīng)濟(jì)開采期；新區(qū)塊如何根據(jù)其地質(zhì)條件，選擇最佳的舉升方式，使油田獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，是企業(yè)面臨的新問題。因此，開展機(jī)械采油方式優(yōu)選評(píng)價(jià)研究很有必要。游梁式抽油機(jī)的有桿泵全系統(tǒng)的總效率在國(guó)內(nèi)一般地區(qū)平均只12%-23%，系統(tǒng)效率低，能耗大，耗電就多。此外，隨著老油田油井的注水開發(fā)，油田己進(jìn)入高含水采油期。不斷提高產(chǎn)液量，以液保油，這是注水開采油田保證原油穩(wěn)產(chǎn)的必要趨勢(shì)。這種開采特點(diǎn)要求抽油機(jī)的沖程越長(zhǎng)越好，使得在役的常規(guī)游梁式抽油機(jī)機(jī)型偏小，在一定程度上已經(jīng)不能滿足長(zhǎng)沖程、低沖次

7、的要求。偏置式節(jié)能抽油機(jī)是國(guó)內(nèi)油田目前使用最多的節(jié)能型抽油機(jī)。自80年代中后期，在我國(guó)石油礦場(chǎng)上廣泛推廣應(yīng)用了偏置式抽油機(jī)。該機(jī)保持了常規(guī)抽油機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，與常規(guī)游梁式抽油機(jī)相比，該機(jī)的游梁后臂縮短，減速箱相對(duì)于支架位置后移。1.2抽油機(jī)的發(fā)展及節(jié)能抽油機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)主要朝以下幾個(gè)方向：(1)大型化方向隨著世界油氣資源的不斷開發(fā)，開采油層深度逐年增加，石油含水量也不斷增大，采用大泵提液采油工藝和開采稠油等，都要求采用大型抽油機(jī)。所以，近年來(lái)國(guó)外出了許多大載荷抽油機(jī)，例如前置式氣平衡抽油機(jī)最大載荷213kn、氣囊平衡抽油機(jī)最大載荷227kn等，將來(lái)會(huì)有更大載荷抽油機(jī)出現(xiàn)。(2)低能耗方向 為了減少

8、能耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，近年來(lái)研制與應(yīng)用了許多節(jié)能型抽油機(jī)。如異相雙驢頭抽油機(jī)、擺桿抽油機(jī)、漸開線抽油機(jī)、摩擦換向抽油機(jī)、液壓抽油機(jī)及各種節(jié)能裝置和控制裝置。(3)朝著高適應(yīng)性方向發(fā)展現(xiàn)在抽油機(jī)應(yīng)具備較高的適應(yīng)性，以便拓寬使用范圍。例如適應(yīng)各種自然地理和地質(zhì)構(gòu)造條件抽油的需要；適應(yīng)各種成份石油抽汲的需要；適應(yīng)各種類型油井抽汲的需要；適應(yīng)深井抽汲的需要；適應(yīng)長(zhǎng)沖程的需要；適應(yīng)節(jié)電的需要；適應(yīng)精確平衡的需要；適應(yīng)無(wú)電源和間歇抽汲的需要。(4)朝著長(zhǎng)沖程無(wú)游梁式抽油機(jī)方向發(fā)展近年來(lái)國(guó)內(nèi)、外研制與應(yīng)用了多種類型的長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，其中包括增大沖程游梁式抽油機(jī)，增大沖程無(wú)游梁式抽油機(jī)和長(zhǎng)沖程無(wú)游梁式抽油機(jī)。實(shí)踐

9、與理論表明，增大沖程無(wú)游梁式抽油機(jī)式增大沖程抽油機(jī)的發(fā)展方向，長(zhǎng)沖程無(wú)游梁式抽油機(jī)是長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的發(fā)展方向。(5)朝著自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展近年來(lái)，抽油機(jī)技術(shù)發(fā)展的顯著標(biāo)志是自動(dòng)化和智能化。baker提升系統(tǒng)公司、delia0-x公司、aps公司等研制了自動(dòng)化抽油機(jī)，具有保護(hù)和報(bào)警功能，實(shí)時(shí)測(cè)得油井運(yùn)動(dòng)參數(shù)及時(shí)顯示與記錄，并通過綜合計(jì)算分析，得出最優(yōu)工況參數(shù)，進(jìn)一步指導(dǎo)抽油在最優(yōu)工況抽油。nsco公司職能抽油機(jī)采用微處理機(jī)和自適應(yīng)電子控制器進(jìn)行控制與監(jiān)測(cè)，具有抽油效率高、節(jié)電、功能多、安全可靠、經(jīng)濟(jì)性好、適應(yīng)性強(qiáng)等?？偠灾?，抽油機(jī)將朝著節(jié)能降耗并具有自動(dòng)化、智能化、長(zhǎng)沖程、大載荷、精確平衡等

10、方向發(fā)展。抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)目前主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究：(1)改進(jìn)抽油機(jī)結(jié)構(gòu)。這種方法主要是通過對(duì)抽油機(jī)四桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和改變抽油機(jī)平衡方式來(lái)改變抽油機(jī)曲柄凈扭矩曲線的形狀和大小，使扭矩波動(dòng)平緩，從而減小抽油機(jī)的周期載荷系數(shù)，提高電動(dòng)機(jī)的工作效率，達(dá)到節(jié)能的目的。(2)采用節(jié)能驅(qū)動(dòng)設(shè)備。這種方法是從研究電機(jī)的特性入手，研究開發(fā)新型的電動(dòng)機(jī)，使之與采油井井況相匹配，進(jìn)而達(dá)到提高電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)的目的，即采用高轉(zhuǎn)率的電動(dòng)機(jī)(轉(zhuǎn)差率8%13%)和朝高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)代替常規(guī)轉(zhuǎn)差電動(dòng)機(jī)(轉(zhuǎn)差率5%)。另外，還有采用節(jié)能配電箱來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)電的。(3)采用節(jié)能控制裝置。如dcs系列抽油機(jī)多功能程控裝置、間

11、抽定時(shí)控制。(4)采用節(jié)能原部件。如窄v型帶傳動(dòng)或同步帶傳動(dòng)等。(5)改進(jìn)平衡方式。如采用氣動(dòng)平衡或天平平衡等。(6)改進(jìn)“三抽”系統(tǒng)部件。有采用抽油桿導(dǎo)向器、空心抽油桿、減震式懸件，都可提高三抽系統(tǒng)的工作效率，達(dá)到節(jié)能的目的。(7)采用高效節(jié)能泵，提高泵效，降低百米噸耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能?？傊?，近年來(lái)抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)的研究己經(jīng)成為科技攻關(guān)的方向。以上七種方法取得了顯著的節(jié)能效果。1.3在役游梁式抽油機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究游梁式抽油機(jī)是石油開采的主要設(shè)備,也是主要耗能設(shè)備,其驅(qū)動(dòng)電機(jī)負(fù)載率通常都小于30%。這種情況的存在,使電能的利用率降低,增加了電能的損耗。目前,常規(guī)游梁式抽油機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作維修方便、

12、使用壽命長(zhǎng)等原因,仍為各大油田的主要采油設(shè)備,其數(shù)量約占抽油機(jī)總數(shù)的50%左右。但因其主體結(jié)構(gòu)為鉸鏈四連桿機(jī)構(gòu),其運(yùn)動(dòng)速度、加速度峰值、扭矩因數(shù)峰值、曲柄軸凈扭矩峰值都較大,扭矩曲線波動(dòng)亦較大,存在負(fù)扭矩,因此能耗較大,對(duì)在役常規(guī)游梁式抽油機(jī)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造具有非常重要的意義。方便的前提下,建立了常規(guī)游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析的數(shù)學(xué)模型,分析得出常規(guī)游梁式抽油機(jī)四桿機(jī)構(gòu)中游梁后臂c、連桿p以及曲柄半徑r的減小都可以降低扭矩因數(shù)峰值,減小所需最大平衡扭矩,使減速箱曲柄軸凈扭矩曲線變得平緩,波動(dòng)減小。因此,三種優(yōu)化方案,分別為優(yōu)化游梁后臂c;優(yōu)化游梁后臂c和連桿p;優(yōu)化游梁后臂c、連桿p和曲柄

13、半徑r。采用了遺傳算法分別對(duì)三種方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),由優(yōu)化結(jié)果分析可得,優(yōu)化后抽油機(jī)懸點(diǎn)速度、加速度、扭矩因數(shù)峰值都降低了,在原有最大平衡扭矩的作用下,平衡度都有明顯的提高,且極位夾角均增大了,工作制度變?yōu)榉菍?duì)稱循環(huán),同時(shí)曲柄軸凈扭矩峰值都有明顯的減小。三種優(yōu)化方案中,通過對(duì)比分析得出,對(duì)游梁后臂c進(jìn)行改造不僅可以節(jié)約改造成本,且改動(dòng)件少,現(xiàn)場(chǎng)安裝方便,電機(jī)輸出功率可由原來(lái)的11.77kw減小到9.88kw,節(jié)電率為15.95%,達(dá)到節(jié)能降耗要求,為最佳改造方案。其二可以變頻調(diào)速和功率因數(shù)閉環(huán)控制：這種游梁式抽油機(jī)節(jié)能裝置的硬件部分以at89c51單片機(jī)為核心,包括主電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、

14、保護(hù)電路、功率因數(shù)檢測(cè)電路和能量回饋電路等部分。主電路采用交-直-交電壓型結(jié)構(gòu);控制電路部分由脈寬調(diào)制芯片sa866ae產(chǎn)生spwm控制信號(hào)。at89c51單片機(jī)控制部分由顯示電路、鍵盤電路、復(fù)位電路、記憶電路、功率因數(shù)計(jì)算電路和頻率輸出電路等組成;驅(qū)動(dòng)電路選用igbt專用驅(qū)動(dòng)模塊exb841進(jìn)行控制信號(hào)的放大;保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)過流過壓保護(hù)、短路保護(hù)等功能。軟件部分包括sa866ae外接eeprom初始化參數(shù)的設(shè)計(jì)、單片機(jī)控制程序和電機(jī)軟啟動(dòng)程序,軟件采用匯編語(yǔ)言編程。 論文最后對(duì)所設(shè)計(jì)的部分電路進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。勝利油田現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行測(cè)試結(jié)果表明,該裝置可以使三相交流異步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)大幅提高,綜合節(jié)電

15、率達(dá)到26.58%,節(jié)能效果明顯。1.4本次設(shè)計(jì)意義目前，我國(guó)開采石油耗電指標(biāo)與國(guó)外先進(jìn)水平相比，還有很大差距，我國(guó)抽油機(jī)的運(yùn)行效率特別低，平均效率僅為25.96%，而國(guó)外平均水平為30.05%，年節(jié)能潛 力可達(dá)幾十億千瓦時(shí),盡管研制和應(yīng)用了一些節(jié)能抽油機(jī)，但是由于使用數(shù)量不多，其總耗電量還是很大的，近年來(lái)，我國(guó)研制的新型抽油機(jī)，幾乎都具有高效節(jié)能特點(diǎn)，目前，在用的抽油機(jī)系統(tǒng)效率一般在20%30%之間，因此，開展新型抽油機(jī)，替換常規(guī)機(jī)型是大勢(shì)所趨，隨著油田的不斷開發(fā)，地層能量逐漸消耗，為了保證原油的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，機(jī)械采油己經(jīng)成為廣泛采用的一種方法。我國(guó)有機(jī)采油井5萬(wàn)多口，占油井總數(shù)的80%左右，

16、抽油機(jī)井的耗電量占總耗電量的四分之一，由于抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率較低，大量的能量(70%以上)在傳遞過程中損失掉，如果將抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率提高5%，年節(jié)電2010e8千瓦時(shí)，這不僅可節(jié)約大量資金，而且，還可以緩解油田電力緊張狀況。當(dāng)今世界，資源日益匱乏，為了人類的繼續(xù)生存，“節(jié)約”成為永遠(yuǎn)不變的一個(gè)主題，本設(shè)計(jì)既是針對(duì)“節(jié)能降耗”要求展開的。其理論意義在于找出機(jī)械采油中節(jié)能降耗的技術(shù)關(guān)鍵和理論依據(jù)，對(duì)現(xiàn)有抽油機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，設(shè)計(jì)出雙輪直平式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)，使其提高油田采油效率，降低能量損失，具有較高經(jīng)濟(jì)效益。雙輪直平式抽油機(jī)是油田采油機(jī)械中的新型設(shè)備，對(duì)它進(jìn)行深入研究，必然使采油機(jī)械中又增添新品

17、種，因而具有較高的理論意義。如果推廣本成果，必將為油田生產(chǎn)提供新的動(dòng)力，對(duì)穩(wěn)產(chǎn)增效，節(jié)能降耗，發(fā)展油田生產(chǎn)有很重要的應(yīng)用價(jià)值。第2章 新機(jī)型的方案設(shè)計(jì)2.1傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)2.1.1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)盡管抽油機(jī)的種類很多，但是在油田上被普遍采用的抽油機(jī)種類并不多。目最廣泛的是機(jī)械平衡式抽油機(jī)。它主要由游梁、驢頭、橫梁、連桿、曲柄、減速機(jī)構(gòu)、支架、底座，懸繩器、平衡重及原動(dòng)機(jī)等組成。因此，根據(jù)油田上被普遍采用的常規(guī)式抽油機(jī)以及國(guó)內(nèi)、外現(xiàn)行的節(jié)能抽油機(jī)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作所依賴的機(jī)構(gòu)，將機(jī)構(gòu)方案定為四連桿。傳動(dòng)方案如圖2-1所示。 圖2-1 雙輪直平式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖雙輪直平式抽油機(jī)區(qū)別于常規(guī)游梁式抽油機(jī)的地方如下：(

18、1)雙輪常規(guī)抽油機(jī)的驢頭用來(lái)將游梁前端的往復(fù)圓弧運(yùn)動(dòng)變?yōu)槌橛蜅U的垂直直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，我們將常規(guī)游梁式抽油機(jī)的游梁以及驢頭部分改成雙輪機(jī)構(gòu)，這樣就簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，并且能夠滿足運(yùn)動(dòng)要求。為了滿足沖程的要求，我們可以讓輪旋轉(zhuǎn)較大角度，這樣，大轉(zhuǎn)角乘以小半徑仍然能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)定的沖程。(2)平衡重由于常規(guī)游梁式抽油機(jī)上、下沖程的載荷很不均勻，上沖程時(shí)，驢頭需要提起抽油桿柱和油柱，而下沖程時(shí)，抽油桿依靠自重就可以下落，這樣使發(fā)動(dòng)機(jī)做功極不均勻，為了使上、下沖程發(fā)動(dòng)機(jī)做功均勻，采用了平衡重結(jié)構(gòu)。游梁式抽油機(jī)平衡重可分為游梁平衡重和曲柄平衡重。而雙輪直平式抽油機(jī)采用直接平衡，即平衡重直接連接在輪上，這樣就大副降低了懸

19、點(diǎn)負(fù)荷，改善了連桿、曲柄的受力狀態(tài)。(3)極位夾角抽油機(jī)在整個(gè)工作過程中所要承受的載荷相當(dāng)大，并且還要保證抽油機(jī)的工作壽命，所以就要降低抽油桿的運(yùn)動(dòng)速度。因此，采用了極位夾角，即在整個(gè)周期中，上沖程時(shí)間較長(zhǎng)，下沖程時(shí)間較短。(4)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)是抽油機(jī)的動(dòng)力源。由于常規(guī)游梁式抽油機(jī)負(fù)扭矩大以及扭矩波動(dòng)不平緩，而造成了電動(dòng)機(jī)工作不平穩(wěn)、工作效率較低的現(xiàn)象。雙輪直平式抽油機(jī)采用在輪上直接平衡的方法，使電動(dòng)機(jī)在整個(gè)抽油過程中所要克服的扭矩就大為減少，那么電動(dòng)機(jī)的實(shí)際功耗和裝機(jī)功率均有大幅下降。(5)結(jié)構(gòu)尺寸在設(shè)計(jì)的過程中始終注意現(xiàn)行抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸，讓雙輪直平式抽油機(jī)盡量比現(xiàn)行抽油機(jī)型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，以便于

20、雙輪直平式抽油機(jī)的制造、加工和維護(hù)，這樣有利于該機(jī)型的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益。2.1.2傳動(dòng)原理如圖2-l所示，1為電動(dòng)機(jī)、2為v帶、3為減速器、4為曲柄、5為連桿、6為平衡重、7為雙輪、8為鋼絲繩。電動(dòng)機(jī)通過三角皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)減速箱，電動(dòng)機(jī)的速度經(jīng)減速箱減速后，再通過曲柄、連桿、輪將減速箱輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)檩喌耐鶑?fù)旋運(yùn)動(dòng)，輪的往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)抽油桿作上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。 圖2-2 傳動(dòng)原理圖實(shí)際上雙輪直平式抽油機(jī)的傳動(dòng)原理與常規(guī)機(jī)是一樣的，雙輪的后輪相當(dāng)于常規(guī)機(jī)的游梁后臂，前輪相當(dāng)于常規(guī)機(jī)的游梁前臂，抽油桿變成了彈性鋼繩。主要運(yùn)動(dòng)部件如圖2-2所示。圖中1是曲柄，2是連桿，3是后輪。2.1.2傳動(dòng)特點(diǎn)(

21、1)該機(jī)采用雙輪結(jié)構(gòu)代替了常規(guī)游梁式抽油機(jī)的游梁，并且是雙跨式，這樣有利于修井作業(yè)，使之不必讓開井口。(2)該機(jī)采用無(wú)游梁直接驅(qū)動(dòng)，縮短了傳動(dòng)鏈，使傳動(dòng)效率提高到90%。(3)平衡重直接連接在輪上，大副降低了懸點(diǎn)負(fù)荷，改善了連桿、曲柄的受力狀態(tài)，使連桿和曲柄不易發(fā)生斷裂，增加了使用壽命，提高了該機(jī)的安全可靠性。(4)增大了極位夾角，實(shí)現(xiàn)了“上慢下快”的運(yùn)動(dòng)方式，增加了泵的充滿度，提高了產(chǎn)液量。(5)由于采用了無(wú)游梁驅(qū)動(dòng)，該機(jī)的整體結(jié)構(gòu)比常規(guī)游梁式抽油機(jī)更加簡(jiǎn)單。2.2基本參數(shù)擬定抽油設(shè)備的功用就是從一定的井深處抽出一定的數(shù)量的原油，所以，井深和產(chǎn)量就標(biāo)志著抽油設(shè)備的工作范圍。為了達(dá)到這兩個(gè)目標(biāo)

22、，對(duì)抽油機(jī)的工作能力提出了四方面的要求，它們分別是懸點(diǎn)（掛抽油桿處）的最大懸點(diǎn)載荷、懸點(diǎn)最大沖程長(zhǎng)度、懸點(diǎn)最大沖程次數(shù)和減速箱曲柄軸的最大允許扭矩。這就是抽油機(jī)的基本參數(shù)，下面分別來(lái)分析。2.2.1懸點(diǎn)最大載荷確定懸點(diǎn)載荷是表明抽油機(jī)工作能力的重要參數(shù)之一，也是抽油機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)和選擇使用的主要根據(jù)。目前，懸點(diǎn)的最大允許載荷從58kn到150280kn。根據(jù)懸點(diǎn)最大允許載荷的變化范圍，可把抽油機(jī)分為下列幾種：輕型抽油機(jī)：30kn中型抽油機(jī)：30kn100kn重型抽油機(jī)：100kn當(dāng)抽油泵工作時(shí)，抽油機(jī)的懸點(diǎn)上作用有以下六項(xiàng)載荷：(1)抽油桿柱自重(它在油中的重量為)，作用方向向下；(2)油管內(nèi)、柱

23、塞上的油柱重 (即柱塞面積減去抽油桿面積上的油柱重)，作用向向下；(3)油管外油柱對(duì)柱塞下端的壓力，的大小取決于泵的沉沒度，作用方向向上；(4)抽油桿柱與油柱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性載荷和，它們的大小與懸點(diǎn)加速度的小成正比，而作用方向與加速度的方向相反；(5)抽油桿柱與油柱運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的振動(dòng)載荷，的大小和方向都是變化的；(6)柱塞與泵筒間、抽油桿和油管的半干摩擦力，抽油桿柱與油柱間、油柱與管間以及油流通過抽油泵游動(dòng)閥的液體摩擦力，和的作用方向與抽油桿運(yùn)動(dòng)方向相反，其中游動(dòng)閥的液體摩擦力只在泵下沖程、游動(dòng)閥打開時(shí)產(chǎn)生，所以它的作用方向只向上。上述(1)、(2)、(3)三項(xiàng)載荷與抽油桿的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，稱為靜載荷；

24、(4)、(5)兩項(xiàng)載荷與抽油桿的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，稱為動(dòng)載荷；(6)項(xiàng)載荷也與抽油桿的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，但是在直井、油管蠟少和原油粘度不高的情況下，它們?cè)诳傋饔幂d荷中占的比重很小，約占2%5%，一般可以略去不計(jì)。下面分別討論以上幾種載荷：抽油機(jī)在空氣中的重量為： (2-1)油管內(nèi)、柱塞上的油柱重為： (2-2)抽油桿載油中的重量為： (2-3)油井中動(dòng)液面以上斷面積等于柱塞面積的油柱的重量為： (2-4) 式中 抽油桿材料的密度，kg/；抽汲液體的密度， kg/；抽油材料的重度， n/； 抽汲液體的重度， n/； f 泵柱塞的面積， ； 抽油桿截面積， m； l抽油桿長(zhǎng)度或下泵深度， m；下面分別對(duì)上沖程、下

25、沖程、上死點(diǎn)、下死點(diǎn)四種情況進(jìn)行分析，見圖2-1所示。(1)上沖程當(dāng)懸點(diǎn)從下死點(diǎn)向上移動(dòng)時(shí)，如圖2-1a所示，游動(dòng)閥在柱塞上部油柱的壓力下而關(guān)閉，而固定閥在柱塞下面泵筒內(nèi)、外壓差的作用下打開。由于游動(dòng)閥關(guān)閉，使懸點(diǎn)承受抽油桿自重和柱塞上油柱重，這兩個(gè)載荷的作用方向都向下。同時(shí)，由于固定閥打開，使油管外-定沉沒度的油柱對(duì)柱塞下表面產(chǎn)生向上的壓力。因此，上沖程時(shí)懸點(diǎn)的靜載荷為： (2-5)(2)下沖程當(dāng)懸點(diǎn)載荷由上死點(diǎn)向下移動(dòng)時(shí)，如圖2-1b所示，游動(dòng)閥在上、下壓力差作用下打開，而固定閥在泵筒內(nèi)、外壓力差作用下關(guān)閉。游動(dòng)閥打開，使懸點(diǎn)只承受抽油桿柱在液體中的重量，固定閥關(guān)閉，使油柱重量轉(zhuǎn)移到固定閥

26、和油管上。因此，下沖程時(shí)懸點(diǎn)的靜載荷為： = (2-6)對(duì)抽油桿來(lái)說，上死點(diǎn)懸點(diǎn)載荷瞬時(shí)發(fā)生變化，由下沖程的變到上沖程，增加了其大小為，載荷增加使油桿伸長(zhǎng)，伸長(zhǎng)的大小為： (2-7)式中 e鋼材的彈性模數(shù)，2.1n/。 a上沖程 b下沖程 圖2-1懸點(diǎn)載荷作用 在伸長(zhǎng)變形完成以后，載荷才全部加在抽油桿或懸點(diǎn)上。實(shí)際上，在抽油桿柱受載伸長(zhǎng)的過程中，驢頭已經(jīng)開始上沖程。當(dāng)懸點(diǎn)向上走了距離時(shí)，由于同時(shí)產(chǎn)生的油桿柱伸長(zhǎng)的結(jié)果，使柱塞還停留在原來(lái)的位置，即柱塞相對(duì)泵筒沒有運(yùn)動(dòng)，因而不抽油。如圖2-2c所示。對(duì)油管柱來(lái)說，下沖程時(shí)，由于游動(dòng)閥打開和固定閥關(guān)閉，整個(gè)油柱重量都由柱塞和抽油桿柱承擔(dān)，而油管柱上

27、就沒有這個(gè)載荷的作用了。因此，在抽油柱加載的同時(shí)油管柱卸載。卸載引起油管柱的縮短，直到縮短變形完畢以后，油管柱的載荷才全部卸掉。油管柱縮短的大小為： (2-8)式中 油管管壁的斷面積，；這樣一來(lái)，雖然懸點(diǎn)帶著柱塞向上移動(dòng)，但是由于油管柱的縮短，使油管柱的下端也跟著柱塞向上移動(dòng)，柱塞相對(duì)泵筒沒有運(yùn)動(dòng)，還不能抽油，如圖2-2d所示。一直到懸點(diǎn)經(jīng)過一段以后，柱塞才開始抽油。 上沖程 下沖程 a) b） c） d） e） 圖2-2 抽油桿柱和油管柱變形過程(3)上死點(diǎn) 經(jīng)分析表明：懸點(diǎn)從下死點(diǎn)到上死點(diǎn)雖然走了s，但由于抽油桿柱和油管柱的靜變形，使抽油泵柱塞的有效沖程長(zhǎng)度比s?。?s- (2-9)而靜變

28、形為： = (2-10)式中 稱為變形分配系數(shù)，一般可取0.60.9。(4)上死點(diǎn)它和下死點(diǎn)情況恰恰相反。這時(shí)對(duì)抽油桿柱來(lái)說，靜載荷由上沖程的變到下沖程的，減小了油柱重，抽油桿因而縮短了。因此，當(dāng)懸點(diǎn)向下走了時(shí)，由于抽油桿柱的縮短，柱塞在井下原地不動(dòng)，它對(duì)泵筒不產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而不能排油。而對(duì)油管柱來(lái)說，因?yàn)榧虞d而伸長(zhǎng)了，油管(或泵筒)好象跟著柱塞往下走。所以，在懸點(diǎn)再走完入以前，柱塞和泵筒還不能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也不會(huì)排油。因此，在排油過程中，柱塞的有效沖程長(zhǎng)度比懸點(diǎn)沖程長(zhǎng)度s減小了一個(gè)同樣的靜變形值。上、下沖程中懸點(diǎn)載荷隨懸點(diǎn)位移的變化規(guī)律用圖2-3來(lái)表示，這種圖形稱為靜力示功圖。 圖2-3

29、靜力示功圖圖中ab斜線表示懸點(diǎn)上沖程開始時(shí)載荷由柱塞傳遞到懸點(diǎn)的過程。eb線相當(dāng)于柱塞與泵筒沒有發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)懸點(diǎn)上行的距離，即eb=。當(dāng)全部載荷都作用到懸點(diǎn)以后，靜載荷就不再變化而成水平線bc，到達(dá)上死點(diǎn)c為止。cd段表示抽油桿柱的卸載過程。卸載完畢后，懸點(diǎn)又以一個(gè)不變的靜載荷向下運(yùn)動(dòng)，成為水平線da而回到a。根據(jù)大慶地區(qū)的實(shí)際情況：泵掛1000m，沉沒度300m，泵徑70mm，抽油桿直徑25mm，沖程s=3m，沖次n=9次min，含水0.9； l=1000m所以：(1)上沖程：=(2)下沖程：(3)下死點(diǎn)：(4)上死點(diǎn)： =0.26m2.2.2懸點(diǎn)最大沖程長(zhǎng)度懸點(diǎn)最大沖程長(zhǎng)度主要決定了抽油

30、機(jī)的產(chǎn)量。在石油機(jī)械中，應(yīng)用的懸點(diǎn)最大沖程長(zhǎng)度從0.3到10米，而最為廣泛的是在6米以下。根據(jù)大慶地區(qū)現(xiàn)行抽油機(jī)的情況，本機(jī)型的最大沖程長(zhǎng)度設(shè)計(jì)在3.00米。2.2.3懸點(diǎn)最大沖程次數(shù)懸點(diǎn)的最大沖程次數(shù)表明了抽油機(jī)的抽汲工況。最大沖程次數(shù)和懸點(diǎn)最大沖程長(zhǎng)度一起確定了抽油機(jī)的最大產(chǎn)量（當(dāng)泵徑一定時(shí)）。目前實(shí)際應(yīng)用的最大沖次從2到20由于抽油桿的折斷次數(shù)與之成正比，因此限制了沖次的提高。根據(jù)大慶地區(qū)的現(xiàn)行抽油機(jī)的情況，本機(jī)型的最大沖程次數(shù)定為9。2.2.4減速箱曲柄軸的最大允許扭矩曲柄軸的最大允許扭矩與懸點(diǎn)載荷、懸點(diǎn)最大沖程長(zhǎng)度以及懸點(diǎn)的最大沖程次數(shù)有著一定的關(guān)系。特別是和懸點(diǎn)最大沖程長(zhǎng)度成正比。

31、懸點(diǎn)沖程長(zhǎng)度越大，曲柄軸上的最大允許扭矩就越大。曲柄軸的最大允許扭矩也確定了減速箱的尺寸和重量。根據(jù)減速箱的最大允許扭矩,抽油機(jī)可分為：小扭矩： 10kn.m中等扭矩：10kn.m30kn.m大扭矩： 30kn.m60kn.m將扭矩與沖程次數(shù)相乘可得抽油機(jī)的功率。按照抽油機(jī)的功率可將抽油機(jī)分為：小功率： 5kw中等功率：5kw25kw大功率： 25kw100kw如圖2-4所示，常規(guī)游梁式抽油機(jī)由于采用的是曲柄處平衡，懸點(diǎn)的最大載荷主要取決于抽油桿柱和油柱的重量，其上沖程的最大懸點(diǎn)載荷可達(dá)60kn，因此可稱之為重型抽油機(jī)。而本機(jī)型采用了在輪處直接平衡，這樣在上下沖程的載荷都只相當(dāng)20kn左右，也

32、就是只相當(dāng)于常規(guī)式抽油機(jī)的最大懸點(diǎn)載荷的1 3.減速箱曲柄軸上的扭矩的計(jì)算公式, 由于平衡重在輪上，所以：上沖程時(shí)，根據(jù)平衡原理： 圖2-4 力平衡圖 下沖程時(shí)，此時(shí)比大，根據(jù)平衡原理：m=-式中 m所需扭矩；平衡重產(chǎn)生的扭矩；懸點(diǎn)載荷產(chǎn)生的扭矩。本機(jī)型所采用的在輪處直接平衡，在上下沖程的懸點(diǎn)載荷都被平衡重所平衡一部分或全部平衡，所達(dá)到的效果是只相當(dāng)于常規(guī)式抽油機(jī)的最大懸點(diǎn)載荷的1/3,并且在整個(gè)工作過程中m的值波動(dòng)較小。2.3主要結(jié)構(gòu)尺寸確定在設(shè)計(jì)這個(gè)抽油機(jī)的過程中，我們本著在原機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能的保證與原有結(jié)構(gòu)一樣，因此設(shè)計(jì)出的抽油機(jī)的零件與常規(guī)機(jī)的零件具有通用性，很多部分的結(jié)構(gòu)與

33、常規(guī)機(jī)結(jié)構(gòu)相似，這樣對(duì)于工人操作沒有更多或者更高要求。對(duì)于結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算，為了準(zhǔn)確，采用了計(jì)算機(jī)繪圖和計(jì)算編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，只需賦值銷子所在半徑，曲柄長(zhǎng)，以及極位夾角計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)算出連桿的長(zhǎng)度，然后結(jié)合autocad繪圖就能給出各個(gè)具體尺寸。如表2-1所示本機(jī)型的主要結(jié)構(gòu)尺寸。表2-1 抽油機(jī)的主要結(jié)構(gòu)尺寸垂直中心距（m）4.10水平中心距（m）2.70游梁前臂長(zhǎng)（懸點(diǎn)半徑）（m）1.50游梁后臂長(zhǎng)（銷子作用半徑）（m）1.70極位夾角（）13連桿長(zhǎng)度（m）4.25中心連線長(zhǎng)（m）4.9636輪轉(zhuǎn)角（）133曲柄回轉(zhuǎn)半徑（m）1.0沖程（m）3.0沖次（min）9第3章 新機(jī)型的運(yùn)動(dòng)分析3.1運(yùn)動(dòng)規(guī)

34、律分析在分析懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，目前一般采用兩種分析方法：一是簡(jiǎn)化分析方法；二是精確分析方法。簡(jiǎn)化分析方法可分為兩種：一種是簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)；而是簡(jiǎn)化為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。簡(jiǎn)化分析方法的研究結(jié)果可用于一般計(jì)算和分析。但是做精確的分析計(jì)算和抽油機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，則有必要按精確分析方法來(lái)研究抽油機(jī)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在精確分析抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，復(fù)變矢量法是一種比較簡(jiǎn)單的方法。根據(jù)所設(shè)計(jì)的抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)，我們對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)化。如圖4-1所示為雙輪直平式抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析簡(jiǎn)圖。下面我們就對(duì)它進(jìn)行具體的運(yùn)動(dòng)分析圖3-1 運(yùn)動(dòng)分析(1)曲柄轉(zhuǎn)角從12點(diǎn)鐘位置算起，角速度沿順時(shí)針方向時(shí)取為正值。(2)各桿件的參考角等角度均從基桿算起

35、，并且沿逆時(shí)針方向取為正值。圖中幾何關(guān)系為： (3-1) (3-2) l= (3-3) (3-4) (3-5) (3-6)圖3-1中各矢量有如下關(guān)系式： (3-7)上述矢量方程用復(fù)變矢量可表示為： (3-8)將上式兩邊對(duì)時(shí)間求導(dǎo)可得： (3-9)或： (3-10) 令方程兩邊實(shí)部和虛部對(duì)應(yīng)相等，則可得如下方程組 (3-11) (3-12)將上述聯(lián)立方程兩邊對(duì)時(shí)間t求導(dǎo)，可求得速度，即： (3-13) (3-14)將上面兩式對(duì)時(shí)間t求導(dǎo)，可求得加速度，即： (3-15) (3-16)懸點(diǎn)速度及加速度可由下式算出： = (3-17)3.2計(jì)算結(jié)果對(duì)比經(jīng)過上面的分析，通過計(jì)算機(jī)計(jì)算得出結(jié)果，并與cy

36、j10-3-53hb常規(guī)游梁式抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)性能進(jìn)行對(duì)比如下：表3-1 運(yùn)動(dòng)性能對(duì)比表cyj10-3-53hb雙輪直平式抽油機(jī)下降率最大加速度（m/）2.0241.65118.4%最小加速度( m/)-1.180-1.014-14.1%最大速度（m/s）1.5121.09327.71%最小速度（m/s）-1.396-1.78127.75%從上表可以看出：最大加速度下降了18.4%，最大速度下降了27.7%，改善了運(yùn)動(dòng)性能，加速度的降低減小了抽油桿柱和油柱慣性載荷對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響，降低了懸點(diǎn)載荷，改變了受力狀態(tài)，使該機(jī)的可靠性能增大，同時(shí)懸點(diǎn)載荷降低可以使曲柄銷的受力變小，減小了曲柄軸上的扭矩。因

37、此，可以減小電動(dòng)機(jī)的能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。3.3運(yùn)動(dòng)性能對(duì)比在實(shí)際井況參數(shù)下，雙輪直平式抽油機(jī)與常規(guī)游梁式抽油機(jī)cyj10-3-53hb的運(yùn)動(dòng)曲線對(duì)比如圖3-2、圖3-3所示，井況參數(shù)見表3-2 表3-2 井況參數(shù)沖程(m)沖次(次)泵掛(m)沉沒度(mm)泵徑(mm)桿徑(mm)管徑(mm)39960.882.3562263.5常規(guī)游梁式抽油機(jī)cyj10-3-53hb： 位移： 3.000m 速度： =1.521 =-1.396 加速度： =2.024 =-1.180 圖3-2 cyj10-3-53hb型游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)曲線雙輪直平式抽油機(jī)： 位移： =3.000m速度： =1.093 =-1.7

38、81加速度：=1.651 =-1.014 圖3-3 雙輪直平式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)曲線 第4章 新機(jī)型的動(dòng)力分析4.1抽油機(jī)扭矩分析為了使懸點(diǎn)一定的載荷p和一定的抽汲方式（s和n）工作，減速箱曲柄軸就需要給出一定的扭矩，因此減速箱曲柄軸扭矩是游梁式抽油機(jī)的基本參數(shù)之一。實(shí)踐證明，減速箱曲柄軸扭矩的大小和懸點(diǎn)載荷，各桿件長(zhǎng)度的比值和抽油機(jī)的平衡情況有密切關(guān)系。它的合理確定對(duì)減速箱的設(shè)計(jì)、電動(dòng)機(jī)功率的選擇和抽油設(shè)備正常工作條件的保證有重要意義，下面首先研究一下減速箱曲柄軸扭矩的大小和變化規(guī)律，然后根據(jù)扭矩來(lái)確定抽油機(jī)所需要配備的電動(dòng)機(jī)的額定功率。減速箱曲柄軸上靜扭矩的計(jì)算公式： (4-1)式中 懸點(diǎn)載荷扭矩

39、，=； 平衡重等效的扭矩在常規(guī)式抽油機(jī)中： (4-2)由于常規(guī)式抽油機(jī)的平衡中是放在曲柄上進(jìn)行平衡載荷，因此： (4-3)在本機(jī)型中與常規(guī)抽油機(jī)是一樣的，差別是在平衡重的等效扭矩上，由于本機(jī)型的平衡重是在輪上，在整個(gè)過程中沒有變化。因此平衡重的等效扭矩可直接計(jì)算：=gr (4-4)平衡重的確定：在上沖程的時(shí)候，連桿帶動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，即把懸點(diǎn)向上提升，這個(gè)時(shí)候，平衡重能夠平衡一部分的懸點(diǎn)載荷，在下沖程的時(shí)候，相當(dāng)于懸點(diǎn)拖動(dòng)平衡重向下運(yùn)動(dòng)，這個(gè)時(shí)候平衡重的重量大于懸點(diǎn)載荷，連桿是推動(dòng)輪向下運(yùn)動(dòng)，這個(gè)時(shí)候連桿的力相當(dāng)于是在推動(dòng)平衡重的一部分在向下運(yùn)動(dòng)，為了在整個(gè)過程中使扭矩的波動(dòng)較小，使發(fā)動(dòng)機(jī)在上沖程和下

40、沖程所做的功盡量相等。 圖4-1抽油機(jī)的靜力示功圖利用圖4-1的抽油機(jī)靜力示功圖進(jìn)行計(jì)算： (4-5)由于在前面的計(jì)算： =33133.8n =25090n =1.5m r=1.7可得： =68.52kn.mg=40.305kn=4.11t（平衡重的質(zhì)量）通過采用計(jì)算機(jī)編程計(jì)算，輸入已知常數(shù)和任意轉(zhuǎn)角，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)為你計(jì)算出該角的扭矩因數(shù)以及轉(zhuǎn)角時(shí)的扭矩值，根據(jù)所計(jì)算的扭矩值，畫出該機(jī)的扭矩曲線圖，如圖4-2所示，對(duì)比于常規(guī)游梁式抽油機(jī)扭矩曲線，如圖4-3所示。雙輪直平式抽油機(jī)：曲柄轉(zhuǎn)矩m( kn.m) 最大扭矩：18.3 kn.m 最小扭矩：0 kn.m 圖4-2 雙輪直平式抽油機(jī)扭矩曲線常

41、規(guī)游梁式抽油機(jī)cyj10-3-53hb：曲柄轉(zhuǎn)矩m( kn.m)平衡扭矩： 63.00 kn.m曲柄最大扭矩： 76.179 kn.m 曲柄最小扭矩：-37.516 kn.m最大扭矩： 29.51 kn.m 最小扭矩：-12.52 kn.m 圖4-3 常規(guī)游梁式抽油機(jī)cyj10-3-53hb扭矩曲線4.2電動(dòng)機(jī)選擇分析抽油機(jī)工作時(shí)，由懸點(diǎn)載荷及平衡重在曲柄軸（減速箱輸出軸）上造成的扭矩與電動(dòng)機(jī)輸出給曲柄的扭矩平衡。因此，通過懸點(diǎn)載荷及平衡來(lái)計(jì)算曲柄軸扭矩，不僅可以檢查減速箱是否在超負(fù)荷條件下工作，而且可以用來(lái)檢查和計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率及功率利用情況。一定型號(hào)的抽油機(jī)所配備的減速箱都有允許的最大扭矩。

42、在一定的情況下，它既限制著油井生產(chǎn)所采用的最大抽油參數(shù)（s、n、d及l(fā)）,同時(shí)又限制著為了保證大參數(shù)生產(chǎn)所需要的電動(dòng)機(jī)功率。在生產(chǎn)中既不能只看選點(diǎn)最大載荷，而任意采用大參數(shù)生產(chǎn) ，也不能單純根據(jù)大參數(shù)抽汲的需要，而隨意使用大功率電動(dòng)機(jī)。例如，對(duì)于5型抽油機(jī)，一般選用的電動(dòng)機(jī)功率最大不要超過2022kw.。如果選用2730的電動(dòng)機(jī)，則會(huì)出現(xiàn)兩種情況：一是電動(dòng)機(jī)過大，而功率利用不充分（電動(dòng)機(jī)效率和功率因數(shù)都低）；或者電動(dòng)機(jī)在滿載條件下工作，但抽油機(jī)必然在超載荷或超扭矩的條件下工作。雖然國(guó)外有些油田用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)做抽油機(jī)動(dòng)力，但大多數(shù)抽油機(jī)則以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。因此，在抽油機(jī)井較多的油田上，用于抽油的

43、電能消耗量很大。抽油裝置電動(dòng)機(jī)的選擇，一方面關(guān)系到電能的利用效率，另一方面將關(guān)系到能否充分發(fā)揮抽油設(shè)備和油層生產(chǎn)能力的問題。因此，電動(dòng)機(jī)的選擇是一件很重要的事情，它與扭矩、載荷等密切相關(guān)?，F(xiàn)在電動(dòng)機(jī)的選擇是根據(jù)輸出扭矩、額定功率來(lái)選擇的。抽油機(jī)的電動(dòng)機(jī)選擇一般是通過均方根扭矩來(lái)計(jì)算的。電動(dòng)機(jī)的功率與傳遞到減速箱從動(dòng)軸（曲柄軸）上的扭矩關(guān)系為： (4-6) (4-7)式中 傳至曲柄軸上的扭矩， n.m；n電動(dòng)機(jī)額定功率， kw；n曲柄周轉(zhuǎn)數(shù)（懸點(diǎn)沖次數(shù)），；傳動(dòng)效率皮帶傳動(dòng)效率減速箱傳動(dòng)效率由上式就可以得到根據(jù)曲柄軸上的扭矩確定所需要的電動(dòng)機(jī)額定功率的計(jì)算公式為： (4-8)由上式可以看出：電動(dòng)

44、機(jī)工作時(shí)，實(shí)際在曲柄軸上所產(chǎn)生的扭矩和沖數(shù)決定所需要的電動(dòng)機(jī)功率。但是曲柄軸扭矩整個(gè)工作過程中是變化的，而只在上、下沖程的某一瞬時(shí)達(dá)到最大值。在變負(fù)荷條件下，電動(dòng)機(jī)的選擇就不能根據(jù)瞬時(shí)扭矩來(lái)計(jì)算，否則電動(dòng)機(jī)在大部分時(shí)間不能滿載工作，起效率和功率因數(shù)都不高，電動(dòng)機(jī)利用率不充分。在變載荷條件下，電動(dòng)機(jī)的選擇一般方法是根據(jù)負(fù)載電流或扭矩的變化規(guī)律，按均方根求出等值電流或等值扭矩來(lái)計(jì)算。則： (4-9)式中 電動(dòng)機(jī)額定功率， kw； n沖數(shù)， ；傳動(dòng)效率曲柄軸上的均方根扭矩，nm；所謂均方根扭矩，就是用一個(gè)不變化的固定扭矩代替變化的實(shí)際扭矩，使其電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱條件相同，則此固定扭矩即為實(shí)際變化扭矩的等值扭矩。它可以計(jì)算得到的扭矩曲線或測(cè)得的瞬時(shí)扭矩來(lái)計(jì)算： (4-10)式中 m曲柄軸瞬時(shí)扭矩（隨曲柄轉(zhuǎn)角而變），n.m；曲柄轉(zhuǎn)角計(jì)算時(shí)取的間隙越小，則計(jì)算越準(zhǔn)確。的計(jì)算時(shí)，計(jì)算機(jī)充分顯示了它的優(yōu)越性，你可以盡量的取小，這樣算出來(lái)的值就越準(zhǔn)確。經(jīng)過計(jì)算機(jī)的計(jì)算，得到：=13.1kw 在計(jì)算扭矩的時(shí)候我發(fā)現(xiàn)本機(jī)型的扭矩在整個(gè)過程中的最大