常規(guī)型游梁抽油機設(shè)計開題報告

1、遼寧石油化工大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告CYJ12型抽油機設(shè)計唐詩機制1202學(xué) 號：1202030220晏永飛2014年3月10日論文題目：學(xué)生姓名：專業(yè)班級:指導(dǎo)教師:填寫說明：1題目的背景和意義 對題目的出處，背景和意義進行說明論述，不少于300字。2題目研究現(xiàn)狀概述通過調(diào)研和查閱文獻， 對題目所涉及的技術(shù)、 理論和研究成果進 行說明論述，不少于1000字。3題目要完成的主要內(nèi)容和預(yù)期目標 對題目要完成的主要內(nèi)容進行說明，并說明達到的預(yù)期目標， 不少于300字4進度計劃 從設(shè)計開始的教學(xué)周起，依據(jù)任務(wù)書的進度安排進行細化并以周 為單位給出主要工作和完成的任務(wù)。5 參考文獻對2引

2、用的資料、論文或著作按照引用順序列出參考文獻（格式 同論文參考文獻）。不少于10篇（其中近3年的文獻占1/3以 上），注：相應(yīng)欄不夠時自動加頁。排版要求：正文，宋體，小四，行距固定值20磅 要求學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）開始后的第3周末完成開題報告，并交到指導(dǎo)教師評閱（交電子稿和雙面打印稿）遼寧石油化工大學(xué)機電工程系第1頁1.題目的背景和意義抽油機是將石油從地下開采到地上的采油設(shè)備，它的產(chǎn)生和使用由來已久，已有 百年歷史。其中應(yīng)用最早、普及最廣的是游梁式抽油機，早在130 年前就誕生了。常規(guī)游梁式抽油機具有結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、可靠性高、耐久性好、維修方便、適應(yīng)現(xiàn) 場工況等優(yōu)點，在采油機械中占有舉足

3、輕重的地位， 在今后相當長的一段時間內(nèi)仍是 油田首選的采油設(shè)備。但是由于常規(guī)游梁式抽油機本身的結(jié)構(gòu)特征，決定了其具有平 衡效果差，曲柄軸凈扭矩波動大，存在負扭矩、工作效率低和能耗大等缺點。隨著油田的發(fā)展，有桿抽油技術(shù)取得了突破性的進展， 尤其是近十幾年來，科學(xué) 工作者不斷的開展對新型節(jié)能抽油機的研究，在理論和實踐上均取得了很大的進展。 越來越多的新型抽油機相繼研制成功， 對油田的發(fā)展做出了貢獻。目前在用的有桿式 抽油機主要分為以下幾類：保持游梁和曲柄主體結(jié)構(gòu)的抽油機（第1 代抽油機）；以無游梁或者塔架長沖程為主體結(jié)構(gòu)的抽油機（第2 代抽油機）；以抽油、作業(yè)、側(cè)試一體化，一次投資少等特點的多功能

4、無游梁抽油機（第 3 代抽油機）。第 1 代抽油機 分為常規(guī)型、變型、退化游梁和斜直井 4 種類型，包括 25 種抽油機。其中變型抽油 機是在對常規(guī)游梁機不同零部件、平衡方式和 傳動方式進行改造的基礎(chǔ)上分為變驢頭、變曲柄、變平衡、變傳動和變游梁五種類型。2.題目研究現(xiàn)狀概述國內(nèi)游梁式抽油機為主導(dǎo)， 國外則研制出一些節(jié)能型抽油機，如前置式氣 平衡抽油機、輪式抽油機等。使用方面，國內(nèi)則比國外發(fā)達國家落后。尤其是老油田使 用的常規(guī)游梁式抽油機若用技術(shù)先進的抽油機代替，投入成本太高，回收成本周期過長，從而影響了新式抽油機的推廣使用，因此各油田還是以游梁式抽油機為主。為了 節(jié)能增效，各油田及研究單位采取

5、了各種不同的方法對常規(guī)游梁式抽油機進行技術(shù)改 造，取得了一定效果。目前，國內(nèi)外各油田使用的抽油機有很多種，總體上可分為： 游梁式、無梁式。1.游梁式抽油機（1）常規(guī)游梁式抽油機是油田使用歷史最悠久，使用數(shù)量最多的一種抽油機。 該機采用具有對稱循環(huán)四桿機構(gòu)或近似對稱 循環(huán)四桿機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單運行可 靠，操作維護方便，但長沖程時平衡效果差，效率低，能耗大，不符合節(jié)能要求基本停止 了生產(chǎn)。（2）異相型游梁抽油機是近 30 余年來改造成功的一種性能較好的抽油機。與 常規(guī)游梁抽油機相比有兩點改進：其一是將減速箱背離支架后移，增大了減速箱輸出 軸中心和游梁擺動中心之間水平距離，形成較大極位夾角； 其二是平衡塊

6、重心與曲柄軸中心連線和曲柄銷中心與曲柄軸中心連線之間構(gòu)成夾角。 其所需電動機功率小，在一定條件下有節(jié)能效果。（3）前置型游梁抽油機其懸點載荷 較低，抽油機承載狀況較合理，運行平穩(wěn)，減速箱齒輪基本無反向負荷，連桿、游梁 不易疲勞損壞，機械磨損小，噪聲比常規(guī)式抽油機低，整機壽命長。前置式抽油機可 配置較小功率的電動機，節(jié)能效果顯著。與常規(guī)式抽油機相比，具有體積小、重量輕、 節(jié)省鋼材的優(yōu)點。（4）氣動平衡游梁抽油機，這種抽油機實際上是前置式抽油機的 變型。其不同之處是不用平衡重來實現(xiàn)平衡而是利用氣缸內(nèi)氣體壓力產(chǎn)生的推力來實 現(xiàn)平衡。優(yōu)點是無笨重的平衡塊，總機重量減輕約 1/3，用調(diào)整氣包內(nèi)壓力實現(xiàn)平

7、衡的調(diào) 節(jié)工作，調(diào)整平衡時不用停機，操作十分方便，而且有利于減小減速箱的遼寧石油化工大學(xué)機電工程系第2頁負扭矩平衡效 果好。缺點是氣缸加工費用高。2.無梁式抽油機式抽油機式抽油機式抽油機（1 ）鏈條抽油機是我國自行研制的一種結(jié)構(gòu)獨特的無游梁抽油機。 具有慣性載荷小、 沖程長度大、 重量輕、 節(jié)省電能等優(yōu) 點，已在許多油田使用。工作時電動機通過三角皮帶和減速箱驅(qū)動主動鏈輪旋轉(zhuǎn)， 使垂直 布置的環(huán)形軌跡鏈條在主被動鏈輪間運轉(zhuǎn)；軌跡鏈條則通過特殊鏈節(jié)上主軸銷和滑塊 帶動往返架順著機架上的軌道作往復(fù)勻速直線運動。鏈條抽 油機采用氣動平衡法，抽油機在作往復(fù)運動時，電動機的負載就比較均勻。 皮帶抽油機，近

8、年來，在鏈條抽油機的基礎(chǔ)上，勝利油田與美國 EVI高原泵公司合作， 改進設(shè)計成功 ROTAFLE 抽油機。它主要是用高強度皮帶代替鋼絲繩。它克服了鏈條 抽油機大部分的不足，運行平穩(wěn)，使用壽命長，性能好。（3）液壓抽油機的研制，美、蘇等國始于 0 年代，50 年代末期我國也曾進行過 研制和實驗，但由于制作工藝較復(fù)雜，液壓元件可靠性差和效率不高等原因， 發(fā)展較緩慢。近年來，由于制作工藝及液壓元件質(zhì)量不斷提高，特別是采油工藝的需要，又引起人們的重視。（4）直線電動機抽油機是國 內(nèi) 20 世紀末開始研制，21 世紀初試驗成功的一種全新抽油機。 它打破了抽油機利用電 能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，再經(jīng)過機械轉(zhuǎn)換為直

9、線往復(fù)運動的模式， 而是將電能直接轉(zhuǎn)換為 直線往復(fù)運動，簡化了機械傳動過程，有效提高了效率。采用變頻技術(shù)實現(xiàn)無級調(diào)整 沖數(shù)，利用無觸點限位控制器實現(xiàn)無級調(diào)整沖程， 使得抽油機運動規(guī)律能夠滿足采油 工藝的要求。由于不使用四連桿機構(gòu)，克服了游梁抽油機加大沖程，減速箱扭矩增加， 四連桿尺寸加大，引起抽油機外形尺寸和總機重量都迅速增加， 直線電動機抽油機加 大沖程只需加高機架，抽油機外形尺寸和總機重量都增加的很少。采用天平式平衡， 平衡效果好，每個沖程絕大部分時間是勻速運動，加速度小，慣性載荷小又可以進一 步節(jié)能。初步測試結(jié)果節(jié)能可達 50%左右。由此可見，這種抽油機的結(jié)構(gòu)機理上在某 種意義上可以說是

10、一種革命，抽油機性能方面有其獨到之處。節(jié)能效果顯著，由于結(jié) 構(gòu)簡單，造價低，選用了變頻技術(shù)，整機造價也不超過常規(guī)游梁抽油機。功能獨特， 能適應(yīng)惡劣環(huán)境，全天候連續(xù)運轉(zhuǎn)，特別是實現(xiàn)了無級調(diào)整沖程、沖數(shù)，為智能控制 提供了很好的條件。因此，是一種很有發(fā)展前景的抽油機。此外，還有許多其他類型 的抽油機，典型的如曲柄連桿式無游梁抽油機、 氣驅(qū)動平衡抽油機、柔性桿傳動抽油 機、滾筒式長沖程抽油機、滾筒式無連桿抽油機、天車平衡抽油機、數(shù)控式抽油機、 內(nèi)燃式抽油機、臥式無游梁抽油機、擺動平衡抽油機、雙泵無游梁式抽油機、雙井游 動滑車式抽油機等。迄今為止，常規(guī)游梁式抽油機仍然是油田采油作業(yè)的主要裝置， 其數(shù)量

11、占抽油機總數(shù)的 1/2 以上,但油井長期開發(fā)導(dǎo)致地層發(fā)生變化，是原來處于平衡 轉(zhuǎn)臺的抽油機處于非平衡裝狀態(tài)下，國內(nèi)抽油機調(diào)節(jié)平衡主要由兩種方法： 一是由人 力來調(diào)節(jié)抽油機自身的游梁平衡重或者移動曲柄滑塊，二是當抽油機自身的平衡配重也不能夠繼續(xù)調(diào)節(jié)抽油機平衡時，通過在抽油機上安裝平衡調(diào)節(jié)裝置來繼續(xù)調(diào)節(jié)，而經(jīng)調(diào)研分析，目前大部分平衡調(diào)節(jié)裝置都僅僅是在抽油機上安裝機械部件來實現(xiàn)的。a. 朝著大型化方向發(fā)展，以適應(yīng)開采油層深度逐漸增加、油氣含水量不斷增多的采油 工況等。b. 朝著低能耗方向發(fā)展，以減少能耗，提高采油經(jīng)濟效益。c. 朝著精確平衡方向發(fā)展，以使抽油機得到更精確平衡。d. 朝著高適應(yīng)性方向發(fā)

12、展，以便拓寬使用范圍。e. 朝著長沖程無游梁方向發(fā)展，以提高抽油效率，延長抽油機壽命，減小動載荷，從 而提高采油經(jīng)濟效益。遼寧石油化工大學(xué)機電工程系第3頁f. 朝著自動化和智能化方向發(fā)展。3.題目要完成的主要內(nèi)容和預(yù)期目標1）選擇所設(shè)計抽油機的基本參數(shù)和他的使用范圍，抽油機的基本參數(shù)：最大懸點載 荷120KN 扭矩 48KN.m,沖程 5m,沖次 4/min，懸點最低高度 1600m;2） 擬定抽油機運動圖，設(shè)計計算機構(gòu)尺寸。3）根據(jù)已知條件計算懸點負荷，曲柄軸扭矩，并給出懸點示功圖及扭矩曲線；根據(jù) 示功圖及扭矩曲線進行抽油機平衡計算；4） 游梁式抽油機進行受力分析，并求出每個部件所受內(nèi)力；5）游梁式抽油機零件的強度計算。零件的強度計算包括兩項內(nèi)容：一是靜強度校核, 二是疲勞強度校核；6） 進行結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計；7） 進行部件技術(shù)設(shè)計，包括零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計，零件的工作圖及總裝圖；8） 畢業(yè)設(shè)計說明書和外文資料及相應(yīng)的中文翻譯；9） 最后將游梁式抽油機設(shè)計出來。4.進度計劃16.3.1016.4.10 檢索題目相應(yīng)的資料，進行外文資料翻譯16.4.1116.5.1 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，機械結(jié)構(gòu)裝配圖16.5.216.5.20 零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計及部件零件圖16.5.2116.6.5 機械總裝圖16.6.616.6.20 總結(jié)書寫畢業(yè)設(shè)計說明書注：機制專業(yè)，設(shè)計（論文）時間為：2014.3