[工學]石油工程與裝備第八章有桿抽油設備-第二節(jié)鏈條抽油機ppt課件

1、 第二節(jié)第二節(jié) 鏈條抽油機鏈條抽油機 為了減輕游梁式抽油機分量、減小動載、加大沖程，設計為了減輕游梁式抽油機分量、減小動載、加大沖程，設計了無游梁抽油機，有：了無游梁抽油機，有： 鏈條式：用軌跡鏈條帶動抽油桿往復運動，抽油。鏈條式：用軌跡鏈條帶動抽油桿往復運動，抽油。 液壓式：用油缸驅動抽油桿往復運動，抽油。液壓式：用油缸驅動抽油桿往復運動，抽油。 頂部電機驅動式新：用電機正反轉，帶動抽油桿往復頂部電機驅動式新：用電機正反轉，帶動抽油桿往復運動，抽油。運動，抽油。 直線電機驅動抽油機最新：往復運動的電機帶動抽油直線電機驅動抽油機最新：往復運動的電機帶動抽油桿往復運動，抽油。桿往復運動，抽油。

2、第第5次課次課導輪導輪配重箱配重箱活塞活塞外配重箱外配重箱導向輪導向輪抽油桿抽油桿圖圖A A 鏈式液壓抽油機系統(tǒng)原理鏈式液壓抽油機系統(tǒng)原理天車輪天車輪活塞桿活塞桿.鏈式液壓抽油機系統(tǒng)任務原理鏈式液壓抽油機系統(tǒng)任務原理 .鏈式液壓抽油機系鏈式液壓抽油機系統(tǒng)統(tǒng)任務原理任務原理 活塞桿上端銜接導輪，活塞桿上端銜接導輪，繞過導輪的鏈條一端固繞過導輪的鏈條一端固定在機架的上端，另一定在機架的上端，另一端過天車輪與抽油桿銜端過天車輪與抽油桿銜接。接。 當活塞向上，抽油泵當活塞向上，抽油泵下沖程，內、外配重抬下沖程，內、外配重抬高儲能。高儲能。 當活塞向下，抽油泵上當活塞向下，抽油泵上沖程，配重協(xié)助升舉，抽

3、沖程，配重協(xié)助升舉，抽油桿鏈條增程機構實現(xiàn)長油桿鏈條增程機構實現(xiàn)長沖程。沖程。 雙重力平衡箱，一個經雙重力平衡箱，一個經過導輪與活塞桿端部的導過導輪與活塞桿端部的導輪鏈條銜接；另一個外重輪鏈條銜接；另一個外重力平衡箱經過力平衡箱經過2 2個導輪用個導輪用鏈條銜接，安裝在機架外鏈條銜接，安裝在機架外側。側。滾珠絲杠滾珠絲杠平衡箱平衡箱滾珠螺母滾珠螺母負荷皮帶負荷皮帶懸繩器懸繩器機架機架底座底座皮帶鉸接頭皮帶鉸接頭電動機電動機皮帶傳動皮帶傳動滾筒滾筒頂部護罩頂部護罩圖圖B B 螺旋傳動電機換向抽油機構造簡圖螺旋傳動電機換向抽油機構造簡圖.螺旋傳動電機換向螺旋傳動電機換向抽油機抽油機 . .螺旋傳動

4、電機換向抽油螺旋傳動電機換向抽油機傳動原理機傳動原理 螺旋傳動電機換向抽油機的傳螺旋傳動電機換向抽油機的傳動分為兩部分：動分為兩部分： 一部分是，立式電機經過皮帶一部分是，立式電機經過皮帶傳動，直接驅動螺旋絲杠轉動。傳動，直接驅動螺旋絲杠轉動。滾珠螺母與平衡箱固定在一同，滾珠螺母與平衡箱固定在一同，螺旋絲杠轉動時滾珠螺母會帶動螺旋絲杠轉動時滾珠螺母會帶動平衡箱沿螺旋絲杠做直線運動。平衡箱沿螺旋絲杠做直線運動。將電機的旋轉運動轉化為平衡箱將電機的旋轉運動轉化為平衡箱的直線運動。的直線運動。 另一部分是，采另一部分是，采用皮帶滾筒方式，負用皮帶滾筒方式，負荷皮帶的一端與平衡荷皮帶的一端與平衡箱鉸接

5、在一同，另一箱鉸接在一同，另一端繞過設在抽油機頂端繞過設在抽油機頂部的滾筒經過懸繩器部的滾筒經過懸繩器掛接抽油光桿，使平掛接抽油光桿，使平衡箱的直線運動傳送衡箱的直線運動傳送給抽油光桿。給抽油光桿。33光桿卡子及光桿；光桿卡子及光桿；44機架；機架；55柔性聯(lián)接柔性聯(lián)接系統(tǒng)；系統(tǒng)；66上部傳感器；上部傳感器；77天輪系統(tǒng)；天輪系統(tǒng)；88電機電機次級上部固定與調理安次級上部固定與調理安裝；裝；99電機次級；電機次級；1010上部減震器及剎車系統(tǒng)；上部減震器及剎車系統(tǒng)；1111電機初級及配重；電機初級及配重；1212下部減震器下部減震器圖圖C C 直線電機抽油機構直線電機抽油機構造表示造表示.直線

6、電機抽油機直線電機抽油機 電機的初級是抽電機的初級是抽油機的動力也是抽油機的動力也是抽油機配重箱的組成油機配重箱的組成部分。部分。 電機的初級經過電機的初級經過鋼繩繞過天車輪與鋼繩繞過天車輪與光桿相連，磁力作光桿相連，磁力作用下，往復運動。用下，往復運動。初級初級= =定子；次級定子；次級= =轉子轉子 由江漢石油機械廠與中國石油大學華東由江漢石油機械廠與中國石油大學華東機電工程學院研制的機電工程學院研制的“直線電機抽油機。直線電機抽油機。 直線電機的原理并不復雜。想象把一臺旋轉運動直線電機的原理并不復雜。想象把一臺旋轉運動的感應電動機沿著半徑的方向剖開，并且展平，這的感應電動機沿著半徑的方向

7、剖開，并且展平，這就成了一臺直線感應電動機。就成了一臺直線感應電動機。 在直線電機中，相當于旋轉電機定子的，叫初級；在直線電機中，相當于旋轉電機定子的，叫初級；相當于旋轉電機轉子的，叫次級。相當于旋轉電機轉子的，叫次級。 初級中通以交流，次級就在電磁力的作用下沿著初級中通以交流，次級就在電磁力的作用下沿著初級做直線運動。這時初級要做得很長，延伸到運初級做直線運動。這時初級要做得很長，延伸到運動所需求到達的位置，而次級那么不需求那么長。動所需求到達的位置，而次級那么不需求那么長。 實踐上，直線電機既可以把初級做得很長，也可實踐上，直線電機既可以把初級做得很長，也可以把次級做得很長；既可以初級固定

8、、次級挪動，以把次級做得很長；既可以初級固定、次級挪動，也可以次級固定、初級挪動。也可以次級固定、初級挪動。 相當于旋轉電相當于旋轉電機的定子機的定子相當于旋轉電相當于旋轉電機的轉子機的轉子可以是初級短次級長；可以是初級短次級長；也可是初級長次級短。也可是初級長次級短。1.1.直線電動機的構造直線電動機的構造 2.2.直線電動機原理直線電動機原理 直線電動機是由旋轉電動機演化而來的。直線電動機是由旋轉電動機演化而來的。 當初級的多相繞組通入多相電流后，也會產當初級的多相繞組通入多相電流后，也會產生一個氣隙磁場，這個磁場的磁感應強度按通生一個氣隙磁場，這個磁場的磁感應強度按通電的相序順序作直線挪

9、動，該磁場稱為行波磁電的相序順序作直線挪動，該磁場稱為行波磁場。場。 在行波磁場切割下，次級導條將產生感在行波磁場切割下，次級導條將產生感應電勢和電流，一切導條的電流和氣隙磁應電勢和電流，一切導條的電流和氣隙磁場相互作用，產生切向電磁力場相互作用，產生切向電磁力F F。 結果初級是固定不動的，那么，次級就結果初級是固定不動的，那么，次級就順著行波磁場運動的方向作直線運動。順著行波磁場運動的方向作直線運動。2.2.直線電動機原理直線電動機原理 磁懸浮列車就是用直線電機來驅動的。磁懸浮列車就是用直線電機來驅動的。 磁懸浮列車是將列車用磁力懸浮起來，使列車與導磁懸浮列車是將列車用磁力懸浮起來，使列車

10、與導軌脫離接觸，以減小摩擦，提高車速。列車由直線電軌脫離接觸，以減小摩擦，提高車速。列車由直線電機牽引。機牽引。 直線電機的一個級固定于地面，跟導軌一同延伸到直線電機的一個級固定于地面，跟導軌一同延伸到遠處；另一個級安裝在列車上。遠處；另一個級安裝在列車上。 初級通以交流，列車就沿導軌前進。列車上裝有磁初級通以交流，列車就沿導軌前進。列車上裝有磁體，磁體隨列車運動時，使設在地面上的線圈或金體，磁體隨列車運動時，使設在地面上的線圈或金屬板中產生感應電流，感應電流的磁場和列車上的屬板中產生感應電流，感應電流的磁場和列車上的磁體或線圈之間的電磁力把列車懸浮起來。懸浮磁體或線圈之間的電磁力把列車懸浮起

11、來。懸浮列車運轉平穩(wěn)，無顛簸，噪聲小，所需牽引力很小。列車運轉平穩(wěn)，無顛簸，噪聲小，所需牽引力很小。 懸浮列車減速時，磁場的變化減小，感應電流也減懸浮列車減速時，磁場的變化減小，感應電流也減小，磁場減弱，呵斥懸浮力下降。懸浮列車也配備了小，磁場減弱，呵斥懸浮力下降。懸浮列車也配備了車輪安裝，它的車輪像飛機一樣，在行進時能及時收車輪安裝，它的車輪像飛機一樣，在行進時能及時收入列車，?？繒r可以放下來，支持列車。入列車，?？繒r可以放下來，支持列車。 1.1.傳動部分：傳動部分：電機、帶、輪、減速電機、帶、輪、減速箱箱2.2.換向部分：換向部分：主、被動鏈輪、往返主、被動鏈輪、往返架、軌跡鏈條架、軌跡

12、鏈條3.3.平衡部分：平衡部分：平衡缸、平衡鏈輪、平衡缸、平衡鏈輪、鏈條、緊縮機鏈條、緊縮機4.4.懸吊部分：天車、懸吊部分：天車、鋼繩或寬帶、懸繩器鋼繩或寬帶、懸繩器 5.5.機架機架 一、鏈條抽油機構造組成一、鏈條抽油機構造組成 五大部分五大部分傳動部分傳動部分換向部分換向部分平衡部分平衡部分懸吊部分懸吊部分 二、主要特點二、主要特點 1. 1. 采用軌跡鏈條換向機構采用軌跡鏈條換向機構 有：特殊鏈節(jié)、滑塊有：特殊鏈節(jié)、滑塊特殊鏈節(jié)：裝有主銷軸和滑塊特殊鏈節(jié)：裝有主銷軸和滑塊 滑塊：既帶往返架上下運動，滑塊：既帶往返架上下運動，又可在往返架中程度運動。又可在往返架中程度運動。 2. 2.

13、長沖程、慣性載荷小長沖程、慣性載荷小勻速、加速度小勻速、加速度小特殊鏈節(jié)特殊鏈節(jié)滑塊滑塊 三、任務過程三、任務過程 電機電機皮帶皮帶減速器，驅動鏈減速器，驅動鏈輪旋轉輪旋轉軌跡鏈，經過特殊鏈節(jié)、軌跡鏈，經過特殊鏈節(jié)、主銷軸、滑塊，帶動往返架作勻主銷軸、滑塊，帶動往返架作勻速直線運動。速直線運動。 特殊鏈節(jié)自鏈輪左邊下行特殊鏈節(jié)自鏈輪左邊下行往往返架下行返架下行達極限位置達極限位置特殊鏈特殊鏈節(jié)作復合運動，繞過鏈輪節(jié)作復合運動，繞過鏈輪達鏈達鏈輪右邊完成滑塊在往返架中的輪右邊完成滑塊在往返架中的程度運動程度運動上行上行達上極限達上極限特殊鏈節(jié)又繞過鏈輪達左邊。特殊鏈節(jié)又繞過鏈輪達左邊。 往返架的

14、橫梁，銜接著繞過天車的鋼繩或寬帶，經過懸繩器卡子與光桿帶動抽油泵抽油。四、鏈抽懸點運動分析四、鏈抽懸點運動分析懸點運動規(guī)律與往返架運懸點運動規(guī)律與往返架運動規(guī)律完全一樣。動規(guī)律完全一樣。研討懸點運動規(guī)律歸結于研討懸點運動規(guī)律歸結于往返架上、下運動規(guī)律。往返架上、下運動規(guī)律。軌跡垂線軌跡垂線AOOAOOD D，由三段，由三段垂線組成。垂線組成。鏈輪以等鏈輪以等 旋轉，往返旋轉，往返架從上死點架從上死點AA下死點下死點D D。架下沖程懸點上沖程。架下沖程懸點上沖程。鏈 1.AO段：段： 長長 速度正弦速度正弦 加速度余弦加速度余弦 簡諧運動簡諧運動 2. OO 段段 長兩鏈輪中心距，長兩鏈輪中心距

15、， 勻速直線運動。勻速直線運動。 3. OD段段 長長 簡諧運動簡諧運動鏈R鏈R架上沖架上沖程，懸點程，懸點下沖程下沖程五、鏈抽懸點載荷分析五、鏈抽懸點載荷分析最大載荷最大載荷 發(fā)生在上沖程靜變形終了后的發(fā)生在上沖程靜變形終了后的瞬間；瞬間；最小載荷最小載荷 發(fā)生在下沖程靜變形終了后的發(fā)生在下沖程靜變形終了后的瞬間。瞬間。 1 1 2 2【上：桿伸長、管縮短，油重對桿加重、對【上：桿伸長、管縮短，油重對桿加重、對管卸載；管卸載； 下：桿縮短、管伸長下：桿縮短、管伸長, ,油重對桿減重、對管油重對桿減重、對管加載】加載】 maxP動上靜上PPPmax動下靜上PPPminminP 1. 靜載：游梁

16、抽油機中已分析 ； 油桿壓油桿靜上PPPPPP桿靜下PP桿在油中重桿在油中重 2. 動載：兩部分 二者方向相反； 柱塞開場運動速度。 動載兩種情況： 和 ； 桿管靜變形；【懸點走過 的行程，柱塞與泵筒才開場有相對運動，靜載才全部加到懸點上，動載才開場發(fā)生?！空駪T，PPaP慣鏈R振P鏈R管桿圖圖1 1 鏈條抽油機鏈條抽油機靜變形發(fā)生在不同靜變形發(fā)生在不同處的意義處的意義 圖圖1 1 鏈條抽油機靜變形發(fā)生在不同處的意義鏈條抽油機靜變形發(fā)生在不同處的意義 1 1 產生在產生在AOAO段懸點上沖程開場段懸點上沖程開場的簡諧段。架下行的簡諧段。架下行 產生在產生在DODO段懸點下沖程開段懸點下沖程開場的

17、簡諧段。架上行場的簡諧段。架上行 發(fā)生在簡諧段，架的運動有：發(fā)生在簡諧段，架的運動有： 鏈RmaxPminPcossin)cos12鏈鏈鏈鏈鏈（RaRVRS【懸點的運動規(guī)律與往返架的運動規(guī)律【懸點的運動規(guī)律與往返架的運動規(guī)律一樣，一樣，3 3式為架式為架AOAO段運動方程。】段運動方程?！?3 3 懸點懸點架架架的運動受架的運動受滑塊控制滑塊控制假設，當假設，當 ，某角，某角 時，位移時，位移【前提【前提 ，靜變形終了時未超出簡諧段。，靜變形終了時未超出簡諧段。在在 時，架懸點位移等于桿和管靜變形之和】時，架懸點位移等于桿和管靜變形之和】此時有：此時有： 901S鏈R11211cossin)c

18、os1鏈鏈鏈鏈鏈（RaRVR由由4 4式式 ， ，靜變形，靜變形終了時的速度、加速度用終了時的速度、加速度用 表示表示 Va）（鏈鏈鏈鏈1122RaRV4 4 5 5 5的由來：【的由來：【 鏈R1cos11cossin1212122cos1sin22121鏈鏈鏈鏈RRRR】下沖程靜變形終了時，懸點下沖程靜變形終了時，懸點 ， ， 公式公式4 4，5 5適用。適用。 SVa上沖程：瞬時動載靜變形終了后瞬間懸點載荷上沖程：瞬時動載靜變形終了后瞬間懸點載荷 ：威爾諾夫斯，準確解。 振上慣上動上PPP VfCEagP）（）（桿桿桿3 . 0121慣上P靜變形終了時的速度靜變形終了時的速度 m6 4

19、4式第一式式第一式)cos11（鏈R振上P下沖程：瞬時動載靜變形終了后瞬間懸點載荷下沖程：瞬時動載靜變形終了后瞬間懸點載荷 振下慣下動下PPP VfCEagP桿桿桿）（21慣下P式中，式中， 桿、管變形分配系數(shù)，桿、管變形分配系數(shù)， 加速度傳播速度加速度傳播速度5100m/s5100m/s 流量過流斷面擴展流量過流斷面擴展影響系數(shù)，影響系數(shù)， 管桿ff11桿C桿管桿fFfF, 速度、加速度靜變形終了瞬間 Va6 6 振下P振下P與與 有別有別振上P 桿在空氣中重 ， 桿箍重影響將 、 、 、 、 、 及5代入(6)得到7式： 桿PLkfP桿桿桿桿05. 1桿k桿桿kgE桿C鏈鏈鏈）（nn105. 030三個系數(shù)：三個系數(shù)： ，有表達式：，有表達式：【 ； 】 下上，VVakkk桿）（fka216 .92）（桿上3 . 01102 .435fkV）桿下fkV5102 .437 7 121(121(鏈下鏈鏈鏈動下鏈上鏈鏈鏈動上）RkRLnknPRkRLnknPVaVa 可根據(jù) 計算或查表。得到 ，即可求 。 下上，VVakkk管桿泵，F(xiàn)fF動下動上PP,