游梁式抽油机优化设计 matlab
游梁式抽油机系统效率优化提升对策
游梁式抽油机系统效率优化提升对策摘要：游梁式抽油机在抽油机中处于主导地位，同时，它的能耗在采油成本中也占据较大的比重，因此要注重对游梁式抽油机节能技术与方法实施改进，降低油田能源消耗。
另外，油田采油工作环境条件复杂恶劣，且抽油机要带动抽油杆上下往复运动换向数万次，承受巨大的载荷，抽油机系统的稳定性与可靠性至关重要。
注重井下工作与地面工作，完善优化整个系统，才能保证抽油机的平衡，提高系统效率以保证油田开采质量。
关键词：抽油机；系统效率；功率利用率；稳定性；参数优化在油田采油作业中，游梁式抽油机的效率跟据油田的产油量、生产参数、系统负载率以及油井举升高度决定，分析游梁式抽油机系统能耗高的原因，针对关键性问题提出对策措施，提高系统效率、降低系统能耗。
1 游梁式抽油机系统能耗高原因1.1 电机功率利用率不匹配经济负载率指电机效率最高时的负载率，在实际情况下，油田采油工作中相关系统器械难以保持高效率，一般来说，电机的负载率在 76%～100%，属于电机的正常负载率。
但抽油机负载率周期不固定，伴有极强的波动性，若负载率低，电机效率也会降低，进而影响抽油机系统效率。
另一方面，抽油机通常采用异步电机，且抽油机的启动是带载启动，存在巨大的惯性矩，由上下固定点启动，但抽油机是以转矩运行，致使最大扭矩之间的能耗，同时，在电机的选择上，考虑到油井生产的不同，选择功率大的电动机，加剧能量的消耗。
1.2 抽油机的平衡抽油机需要保持平衡才能在电机工作时电流波动稳定，避免电机功率出现负值现象，减少不必要的耗电，但抽油机在工作中难以保持平衡，同时，电机的变动损耗为抽油机主要的能量消耗，且在传输过程中产生固定消耗，电机不能有效调整就会失去平衡，加大电流的波动程度，增加能源的消耗。
再者，游梁式抽油机工作过程为上冲程与下冲程，上冲程悬点载荷为油液与抽油杆的重力与惯性力，下冲程悬点载荷为抽油杆的重力与惯性力，因此，工作悬点载荷的变化浮动增大，产生周期性波动载荷，进而引发电机输出端负载与冲击载荷，导致大量的电能消耗。
最新毕业设计-游梁式抽油机的建模及自动控制
毕业设计-游梁式抽油机的建模及自动控制我国油田不像中东油田那样的自喷能力，多为低渗透的低能、低产油田，大部分油田靠注水压油入井，在用抽油机把油从底层中提取上来[2]。
以水换油或以电换油是我国油田的现实，因而电费在我国的石油开采中占相当大的比例，所以，石油行业十分重视节约电能[3]。
目前，我国抽油机保有量为10万台以上，电动机装机总容量3500MW，每年耗电量为百亿kWh。
抽油机的运行效率特别低，在我国平均效率为25.96%，而国外平均水平为30.05%，年节能潜力可达几十亿kw·h。
除了抽油机之外，油田还有大量注水泵、输油泵和潜油泵等设备，总耗电量超过油田总电量的80%，可见，石油行业也是推广“电机系统节能”的重点行业[4]。
抽油机在油田使用量大，而负载率普遍偏低，功率因数更低，电能的无谓浪费严重，节能降耗潜力巨大。
所以如何节能和提高抽油机系统的自动化程度是油田长期要解决的问题。
本课题的目的就是通过对游梁式抽油机工作原理的分析，建立游梁式抽油机的模型。
基于变频调速节能降耗的思路，设计一种抽油机的自动控制系统，实现抽油系统的自动化控制。
通过对游梁式抽油机模型的研究并进行仿真。
1.2抽油机的现状和发展趋势1.2.1抽油机的现状在油田开采生产中，抽油机将地下原油抽汲到地面的动力设备。
抽油机节能是全世界所关注的事情，对于我国来讲，节能具有更大的现实意义。
我国每年机械采油耗电量达40～50亿kW·h，是一个相当可观的数字[5]。
实测结果表明，我国在用的抽油系统(抽油机、抽油杆、抽油泵)的总效率只有16%～23%，有的甚至更低。
这就客观上要求我国应大力发展和推广应用高效、节能、可靠性高的抽油机，加速开发新型节能抽油机，基本停止常规抽油机的生产，并且加强对在役常规抽油机的节能改造[6]。
1．我国节能游梁式抽油机的现状随着油田的开发，抽油机的投入量日益增加。
提高抽油机效率，降低抽油机的能耗问题显得越来越突出，于是各式各样的新型抽油机便应运而生[7]。
青海油田游梁式抽油机电控柜优化设计方案
青海油田游梁式抽油机电控柜优化设计方案发表时间：2018-07-05T15:22:42.337Z 来源：《电力设备》2018年第2期作者：唐卫红许小玲[导读] 摘要: 通过对青海油田游梁式抽油机电控柜的优化设计，采用西门子可编程控制器和触摸屏，改善了操作人员的工作状况，提高了电控柜的安全性能。
(青海油田培训中心青海茫崖 817500)摘要: 通过对青海油田游梁式抽油机电控柜的优化设计，采用西门子可编程控制器和触摸屏，改善了操作人员的工作状况，提高了电控柜的安全性能。
采用先进的通讯技术进行控制，可以实现远距离对变频器参数进行调整，大大简化抽油机控制柜的电气控制电路；采用工业级固态继电器代替交流接触器，实现无触点控制电机，代替以往的常规交流接触器有触点方式，避免了主触点烧毁，粘连；线圈过热烧坏，机械卡涩等现象，减少电气抽油机控制电路故障发生的次数，确保抽油机安全平稳运行，同时降低了维修人员工作难度和强度。
关键词: 固态继电器 MODBUS-RTU通讯协议抽油机间抽电机保护器触摸屏前言青海油田采油厂在海拔3000米的高原，风多雨少、沙漠盐碱气候、风沙大尤其沙尘暴次数多、冬季长夏季短、昼夜温差大、最冷天平均气温在-12.4度;而游梁式抽油机使用在野外沙漠中、有的在沙山上,对抽油机电控柜的正常运行产生了极大影响，电气故障经常发生。
1、青海油田常见抽油机电控柜分类及存在的缺陷分。
1.1、采用西门子s7-200PLC控制变频器的电控柜；1、柜内采用QS单刀双掷开关进行切换电气元件，容易发生带负荷合隔离刀闸恶性电气短路故障；如果在运行中变频器出现故障损坏，需要将变频切换到工频运行，操作人员手动先将QS单刀双掷开关合到工频侧，然后才能合空气开关QF2去直接启动电动机，这样在正常操作时有很大的操作风险性，不符合电气控制操作规范，由于抽油电动机功率一般为37KW，额定电流在60A,一般电动机启动电流为3至5倍额定电流，也有150A,不符合电气规范要求电动机直接启动功率在7KW以下的规定；遇上抽油机或电动机有机械阻涩现象，主触头断开时间增加，触头间容易产生拉弧，加上空气开关在海拔3000米断流容量会降低，接触器灭弧能力下降，最终导致“爆柜事故”发生，造成设备和人员伤亡事故。
基于游梁式抽油机混合动力节能参数优化探究
89中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2020.04 （下）OverAcc:=100,OverDec:=100,ConfigEPos:=#iControl.ConfigEPos,HWIDSTW:=#HwID,HWIDZSW:=#HwID,AxisEnabled=>#oAxisEnabled,AxisPosOk=>#ioAxisPosOk,AxisSpFixed=>,AxisRef=>#ioAxisRef,AxisWarn=>#oAxisWarn,AxisError=>#oAxisError,Lockout=>#oLockOut,ActVelocity=>#oActVelocity,ActPosition=>#oActPosition,ActMode=>#oActMode,EPosZSW1=>#oEPosZSW1,EPosZSW2=>#oEPosZSW2,ActWarn=>#oActWarn,ActFault=>#oActFault,Error=>#oError,1 游梁式抽油机的基本结构在我国历史油田发展中，游梁式抽油机是历史比较悠久，应用的数量更是在油田中占据了庞大的比例，高达90%。
在游梁式抽油机的工作过程中，电动机带动减速器由皮带轮带动，减速器的输出轴由副和曲柄的转动带动，四杆机构通过曲柄的转动实现游梁的周期运动。
步进梁支撑在支架的顶部。
根据支架的顶部，将行走梁分为前臂和后臂的行走梁。
一方面，支架可以使行走梁上下摆动。
另一方面，它的位置与驴头吊点的力矩臂大小有关。
驴头吊点上设有绳架和滑杆。
起升绳架、滑杆及滑杆下设备通过曲柄的圆周转动上下行程，完成抽油。
2 抽油机液压混合动力系统的节能原理 2.1 节能系统组成泵送液压混合动力系统的核心原则是减少能源悬挂点净基于游梁式抽油机混合动力节能参数优化探究徐洪兵（中国石油集团渤海石油装备制造有限公司辽河热采机械制造分公司，辽宁 盘锦 124010）摘要：与日俱增的物质需求和能源需求，导致人们对石油的需求量增加，石油的开采带动了经济、科学、采油机械设备的发展，游梁式抽油机是石油开采过程中应用的一种机械设备，该种机械设备的结构较简单，便于操作，同游梁式抽油机在运行过程中系统稳定，是一种被广泛应用于采油业的机械。
10型游梁式抽油机参数优化设计
５ ５
本 文 以１ Ｏ 型 游 梁 式
抽 油机 为模 型，确定 了 抽 油机 参数优 化设计 的
目标 பைடு நூலகம்数 ，给 出了优 化
设 计 中的约束条件 ，采
１ ０ 型游 梁式抽油 机参数优化设计
◇胜利 油 田 东胜精 攻 石 油开发 集 团股 份 有 限公 司 孙 雅 斐
式 望 甲 标 函 ｆ （ ｘ ＝
：
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一
ｓ ｉ ｎ ｒ
２ ａ ＂ 一 一ｓ ｉ ｎ Ｉ １ （ （ Ｒ ｓ ｉ ｎ （ Ｏ ＋妒 ） ） ／ 三 ） 一 Ｃ Ｏ Ｓ 一 （ （ 三 ＋Ｃ 一 Ｐ ） ／ ２ Ｌ Ｃ ） 一 （ ＋尹 ） ，
为曲 柄与 连杆 的 夹 角 ，ｏ ； ＝Ｃ Ｏ Ｓ 一 （ （ ｃ： ＋Ｐ 一 Ｋ 一Ｒ 。 ＋ ２ Ｋ Ｒｃ ｏ ｓ （ ０ ＋ ） ） ， （ ２ 尸 ｃ） ）， 为连杆 与 游 梁后
柄 平衡 重 偏置 角 彳 为优 化 设 计变 量 。
则设 计 变 量为 ： Ｘ ＝［ Ａ ， ， ， Ｈ， Ｐ， Ｒ ， Ｃ ， ｆ 】 ＝【 （ １ ） １ （ ２ ） ， （ ３ ） ， （ ４ ） ， ｘ （ ５ ） ， （ ６ ） ， （ ７ ） 】 。
一
电动机采用 Ｙ ２ ２ ５ Ｍ一 ８ 型．由基本型游梁式抽油机与深井泵组合
的特性图取Ｑ ＝ ５ Ｏ ｍ ／ ｄ ，经 计 算 可 得 ：考 虑沉 没 压 力后 ，作 用 在
、
抽 油 机优 化设 计
（一 ）设 计 变量 、
整个柱塞截面积上的液柱载荷为３ ８ ３ ６ ４ Ｎ，考虑液体浮 力后的抽 油杆柱载荷为４ １ ６ ６ ９ Ｎ，折算到 曲柄上 回旋半径 ， 处的平衡重量
游梁式抽油机优化设计 matlab
第一章：引言………………………………….………………………..1
1.国、内外研究现状及发展趋势……………………………………..1
2.本课题研究的主要内容…………………….……………………….5
2.5.优化设计目标函数………………………………………………..16
2.6.10型抽油机优化设计数学模型……………..………………...…17
2.6.1.设计变量…………………………………………………….17
2.6.2.目标函数………………………………………………..…...18
2.6.3.约束条件…………………………………………..………...25
目前，国内约有抽油机8×10 台，据不完全统计，我国抽油机井系统效率为20%左右，如果每口抽油机井实用功率为10千瓦，每天耗电19.2×10 度，一年耗电约7×10 度，相当于油田开发总用电量的1/4，若将系统效率提高到30%，则年节电2.34×10 度，这不仅可以节约大量能源，还可以缓解油田用电紧张的情况，特别是我国目前正在向节约型社会发展，因此进行现有游梁式抽油机节能的研究既有经济效益又有社会效益。
另外，高转差电机等节能电机在提高系统效率和节能方面有较大效果，但是造价较高，难以代替普通异步机。在长期的油田使用中，人们普遍认为常规游梁式抽油机既有它的优势，也有能耗高的缺点。为克服常规抽油机能耗高的缺点，目前国、内外研究者主要采取了两个途径：一是在常规游梁式抽油机的基础上改变结构尺寸参数，即改变扭矩因数使悬点扭矩曲线产生变位，或按照变矩平衡原理，研制开发了许多节能高效的新型节能游梁式抽油机，使传统的游梁式抽油机又呈现出了强大的生命力；另一个是从原理到结构形式上另辟新径，研制开发非四连杆机构的新型节能抽油机，如立式无游梁抽油机、电动潜油螺杆泵和无杆泵等。这两大抽油机都已在油田上被广泛采用。
毕业设计(论文)-常规游梁式抽油机设计[管理资料]
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摘要常规型抽油机，是机械采油设备中问世最早，应用最广泛，结构最简单的设备。
抽油机是石油工业中的一项重要组成部分，在抽油机驱动下，带动其他设备运转，实现油井的机械式开采。
主要分为游梁式和无梁式两大类。
游梁式抽油机主要由发动机、三角带、曲柄、连杆、横梁、游梁、驴头、悬绳器、支架、撬座、制动系统及平衡重组成。
随着时代的发展，对环保节能要求的不断提高，在理论与实践相结合的基础之上，目前国内外抽油机的总的发展趋势是向着超大载荷，长冲程，低冲次，精确平衡，自动化，智能化，节能化，高适应性，无游梁长冲程方向发展。
本设计主要根据抽油机的四杆机构（曲柄——连杆——横梁——游梁）的工作原理。
本文介绍了常规抽油机工作原理与节能原理，以及设计过程中对抽油机运动学和动力学分析与计算，阐述了这种设备的运动规律。
游梁式抽油机驴头的悬点载荷标志抽油机的工作能力的重要参数之一，而看它是否节能，其技术指标是抽油机的电动机实耗功率的大小及减速器的工作状态。
本设计全面概述了常规性抽油机的发展概况，抽油机的优化设计及其节能原理。
另外，设计者对抽油机得几何参数，运动参数，动力学参数进行了全面的分析计算。
此外，本设计不仅采用了计算机编程来计算抽油机的运动和动力学参数，而且采用了Auto CAD绘图软件，并附有中英文对照资料。
关键词：常规型抽油机；悬点载荷；结构；设计计算AbstractConwentional beam-pumping unit to take out the oil machine,publishing in the machine oil extraction equapments at the earliest stage,applied extensive,the most simple equipments in unit is an important component in the petroleum industry, driving by the pumping units，and the other equipments are running in order to achieve the mechanized exploitation of the oil well. It is mainly classified beam and non- beam two categories. Beam style pumping unit mainly consists of the engine, triangle belt, crank, connecting rod, beam, beam, donkey head, hanging a rope device, cradles, pry block, brake system and balance weight. With the development of the ages, the requirements of energy-saving and the consciousness of environmental protection enhancement, on the basis of the combining of the theory and practice, the current domestic and international pumping unit’s overall development trend is toward super-load, long stroke, low stroke times, precise balance, automatic, intelligent, energy- saving, high adaptability and non-beam long stroke direction. This design was mainly according to the principle of four-pole framework (crank -- connecting rod -- beam -- beam) of pumping unit’s.In this article ,working routine and power-saving technology of the conventional beam-pumping unit will be introduced, and during the designing procedure, the analysis of kinetic and dynamic to the pumping units express law of motion of this kind of equipment .The air load of beam style pumping unit is one of the important parameters, which is the first sign of the work capacity, and see it whether energy-saving, the technical indicators are the size of the electromotor consumption power and the work state of the this design said the difference al mutually a development general situation that took out the oil machine excellent to turn the design and it economized on energy the principle .Moreover,designed to taking ou the oil machine get several parameter,sport parameter ,the dynamics parameter carried on the analytical calculation completely.In addition, not only computer programming to calculate the movement and dynamics parameters is used in the design, but also the application of the Auto CAD software, simultaneously with Chinese-English information.Key words: Conventional Pumping Unit,；Horsehead load,；Structural Characteristic,；Design Calculation目录第一章绪论 (1) (1) (1) (2) (2) (2) (4) (4) (5) (5) (5) (5)第二章计算部分 (7) (7) (7) (8) (8) (9) (9)（悬点）加速度计算式 (10) (10) (10) (10) (11) (11) (11) (11) (12)第三章主要部件的设计计算 (14) (14) (14) (14) (15) (15) (15) (16)第四章抽油机的各结构的强度校核 (19) (19) (20) (22) (25) (28)结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)附录一中文译文 (i)附录二外文资料原文 (v)常规游梁式抽油机设计第一章绪论抽油机产生和使用由来已久，迄今已有百年的历史。
基于Matlab的游梁式液压抽油机的悬点运动分析
泽軋员 垣泽軋圆 越泽軋猿
渊员冤
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以机架 粤悦 方向位置作为零度袁顺时针方向角度为正袁逆时
针为负袁那么从图 圆 中可以看出 兹员 为正 兹圆 为负遥 将上式按欧拉
公式展开得院
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棕员原油缸的角速度曰棕圆原游梁的角速度曰灾员原活塞杆的速度遥 按照欧拉公式展开得院
鄢国家自然科学基金资助渊缘员缘苑源员远员冤
108
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关键词院游梁式液压抽油机袁酝葬贼造葬遭袁运动分析
粤遭泽贼则葬糟贼押栽澡蚤泽 责葬责藻则 皂葬蚤灶造赠 蚤灶贼则燥凿怎糟藻泽 贼澡藻 皂藻糟澡葬灶蚤泽皂 葬灶凿 糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟泽 燥枣 贼澡藻 遭藻葬皂 澡赠凿则葬怎造蚤糟 责怎皂责蚤灶早 怎灶蚤贼熏藻泽贼葬遭造蚤泽澡藻泽 贼澡藻 皂葬贼澡藻皂葬贼蚤糟葬造 皂燥凿藻造 燥枣 蚤贼泽 贼则葬灶泽皂蚤泽泽蚤燥灶 皂藻糟澡葬灶蚤泽皂熏葬灶凿 凿藻泽蚤早灶泽 贼澡藻 蚤凿藻葬造 泽责藻藻凿 糟怎则增藻 燥枣 贼澡藻 责蚤泽贼燥灶 则燥凿 燥枣 贼澡藻 澡赠凿则葬怎造蚤糟 糟赠造蚤灶凿藻则 燥枣 贼澡藻 澡赠凿则葬怎造蚤糟 责怎皂责蚤灶早 怎灶蚤贼熏葬灶凿 燥遭贼葬蚤灶泽 贼澡藻 泽怎泽责藻灶泽蚤燥灶 皂燥贼蚤燥灶 糟怎则增藻 燥枣 贼澡藻 遭藻葬皂 怎灶凿藻则 贼澡藻 葬遭燥增藻 糟燥灶凿蚤贼蚤燥灶泽 遭赠 责则燥早则葬皂皂蚤灶早 葬灶凿 杂蚤皂怎造葬贼蚤燥灶 蚤灶 酝葬贼造葬遭援粤糟糟燥则凿蚤灶早 贼燥 贼澡藻 葬灶葬造赠泽蚤泽 燥枣 贼澡藻 泽蚤皂怎造葬贼蚤燥灶 则藻泽怎造贼泽熏蚤贼 糟葬灶 遭藻 糟燥灶糟造怎凿藻凿 贼澡葬贼 贼澡藻 遭藻葬皂 澡赠凿则葬怎造蚤糟 责怎皂责蚤灶早 怎灶蚤贼 葬遭泽燥则遭泽 贼澡藻 糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟泽 燥枣 贼澡藻 贼则葬凿蚤贼蚤燥灶葬造 糟则葬灶噪原则燥糟噪藻则 皂藻糟澡葬灶蚤泽皂 责怎皂责蚤灶早 怎灶蚤贼援
游梁式抽油机运动分析及动态静力分析
游梁式抽油机运动分析及动态静力分析第一篇：游梁式抽油机运动分析及动态静力分析游梁式抽油机运动分析及动态静力分析王晓严锦李滨城(江苏科技大学江苏镇江212003)摘要:本文首先应用矩阵法对游梁式抽油机机构进行了数学模型,在此基础上应用了MATLBA/SIMULINK软件进行了运动分析及动态静力分析。
根据对仿真结果的比较分析,可以更好地了解游梁式抽油机的运动学及动力学性能,从而找出进一步提高其工作效率的设计方案。
关键词:游梁式抽油机 MATLAB/SIMULINK 运动分析动态静力析游梁式抽油机具有性能可靠、结构简单、操作维修方便等特点,是目前油田上使用广泛的采油装置,如图1所示。
游梁式抽油机的工作过程为首先由电动机经皮带传动将高速旋转运动传递给减速器,再由曲柄连杆机构将旋转运动变为游梁的上、下摆动。
挂在驴头上的悬绳器通过抽油杆带动抽油泵柱塞作上、下往复运动,将油液抽至地面完成其工作要求。
本文在应用矩阵法对游梁式抽油机进行运动学及动力学建模的基础上,借助MATLAB/SIMULINK对设计参量进行了辅助分析,为对其进行进一步的优化设计研究提供了帮助。
图1 游梁式抽油机1、运动分析建立如图2所示直角坐标系,根据图2所示的矢量封闭多边形得 : （1）将各矢量分别向 x 轴和 y 轴投影,得到投影方程为(2)将式(2)对时间进行一次求导并整理成矩阵形式,得速度表达式为 :(3)对矩阵(3)进行时间一次求导得加速度表达式为:(4)图2 游梁式抽油机机构运动简图图3 构件1的受力分析图2、动态静力分析游梁式抽油机机构有4个铰链,每个铰链受杆的作用分别有x , y 方向的两个分力,另外还有一个待求的平衡力矩共9个未知量,需列出九个方程求解。
其中需要用到的量还有各构件所受的惯性力及惯性力矩。
根据运动分析求得的各构件的角速度和角加速度,可以计算出各构件的质心加速度,从而可得各构件所受惯性力及惯性力矩。
如图3所示,对构件1进行受力分析。
基于神经网络的游梁式抽油机四连杆机构的优化设计
Ii — — — 激励电流 , 维持整个电路的活跃状态 , 模拟生物神经元阈值 ; Ci , R i — — — 放大器的输入电容与电阻 , 二者并联模拟神经元的延时特性 。
为估价连续 Hopfield 网络的稳定性质 ,引入能量函数 : n n n 1 1 E =T v v + ∑ ij i j i∑ 2 i∑ Ri =1 j 优化计算原理
Hopfield 网络最早由美国加州的物理学家 J . J . Hopfield 于 1982 年提出 , 它是一种非线性的动态模型 。
连续型的 Hopfield 网络是单层对称的反馈网络 ,由具有非线性映射关系 Sigmoid 型函数的神经元相互连接 而成 ,将能量函数引入神经网络 ,适当地设计连接权和输入 ,通过收敛规则 ,即可达到优化求解的目的 。 若定义网络中第 i 神经元输入为 u i , 通过激励函数 f 映射到输出 v i , 连续型的 Hopfield 网络可用由 N 个放大器组成的电子模拟电路来实现 。模拟电路如图 1 :
基于MATLAB软件对抽油机连杆运动规律的仿真研究
Abstract： According to the function relation between pumping unit linkage movement and the length of linkage ， mathematical model is established by using complex function vectorial method, numerical analysis is carried based on MATLAB, the laws of linkage movement parameter variations are indicated. It is valuable for the improvement and optimization of pumping unit. Key words ： MATLAB; mathematical model; pumping unit; movement analysis; simulation
摘
汽车喇叭膜片碎裂是喇叭的主要失效形式之一,也是行业内技术攻关的重要课题 。文中建立了包括喇叭膜片、 要：
动铁芯的有限元动力学模型,分析了喇叭的振动特性,并针对膜片结构通过正交试验法对影响膜片寿命的多个因素进行 了优化分析,使得优化后的膜片的最大应力减小 12%以上,可以显著提高喇叭膜片的寿命。最后对喇叭优化前后的可靠 优化后喇叭的可靠性显著提高。 性进行分析。结果表明， 汽车喇叭；正交试验法；可靠性 关键词： 中图分类号： U469.2 文献标识码： A
游梁复合偏置平衡节能型抽油机的优化设计
关键 词 ： 游梁抽油机； 复合平衡 ； 优化设计； 节能
中图分类 号 ： Ｅ ３ ．０ Ｔ ９３１２
文献 标 识码 ： Ａ
Ｏｐｔｍｕ ｄ ｓｇ ｆａ ｎ ｒ ｙ ｓ ｖ ｎ ｍｐ ｎ ｎｉ ｏ ｏ ｂ ｎａ ｉ ｎ ｂ ａ ｉ ｍ ｅ ｉ ｎ ｏ ｎ ｅ ｅ ｇ － ａ ｉ ｇ ｐｕ ｉ ｇ ｕ ｔ ｆ ｒ ｃ ｍ ｉ ｔｏ ｅ ｍ ａ ｄ ｃ ａ ｆｓ ｔｂ ｌ ｎ ｅ ｎ ｒ ｎｋ ｏ ｆ ｅ ａ ａ ｃ
抽油 机 的性 能 与 质 量 直 接 影 响 到 抽 油 机 的 寿
随着 我 国油 田开发 的不 断 深 入 ， 能 产 品 在 油 田开 节
命、 维护 费用 及采 油成 本 。据 统计 ， 我 国的大部 分 在
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游梁式抽油机平衡计算分析与优化调整
游梁式抽油机平衡计算分析与优化调整摘要：游梁式抽油机的平衡方式是通过调整平衡块来消减抽油机上下冲程的负载差异，抽油机平衡状况直接影响抽油机四连杆机构、减速箱和电机的效率与寿命，对抽油机的工作状况亦影响很大。
目前油田广泛应用电流法调整平衡，当电流平衡比在85 %-100%之间为平衡，但通过现场测试，电流平衡井耗电并非最低，而且现场平衡调整只能定性调整操作。
为此开展抽油机平衡调整技术研究，通过理论研究和现场试验，确定抽油机最佳节能范围，编制平衡调整程序，定量实施现场平衡调整，提高游梁式抽油机平衡调整管理水平，提高工作效率、系统效率，降低举升单耗。
关键词：游梁式抽油机；平衡调整；标准；技术对策1游梁式抽油机平衡调整标准油田游梁式抽油机现场平衡标准执行企业标准中抽油机平衡中平衡电流法，平衡计算根据原则：上、下冲程中减速器曲柄的最大净扭矩相等。
而在现场测试过程中发现，电流平衡井耗电并非最低。
如根据该标准抽油机平衡中平均功率法，平衡计算根据原则使上、下冲程电动机做功相等，现场测试结果相比电流平衡井耗电低。
根据企业标准《游梁式抽油机平衡及操作规范》中抽油机的平衡状态指减速器扭矩均方根值最小的状态，平衡计算原则根据抽油机的平衡中的均方根扭矩最小法则或上、下冲程中最大扭矩相等的法则确定。
通过平衡调整，使平衡扭矩拟合悬点载荷扭矩的镜像，从而减少减速器扭矩的波动，使减速器的扭矩最小化。
平衡调整应优先保证减速器扭矩的峰值不超过减速器额定扭矩，在此基础上尽量使减速器扭矩的均方根值最小。
2游梁式抽油机平衡调整技术2.1电流平衡法由电流平衡法定义可知，当确定抽油机在上、下冲程过程中电流峰值的比值为某一值时，可以判断抽油机的平衡度，其表达式为：，目前现场执行标准为当电流平衡度在0.85-1之间时认为抽油机平衡、工作正常。
采用电流平衡法时，当IBF=1时，反映了抽油机电动机在上、下冲程过程中电动机负载峰值相等，或间接反映曲柄轴净扭矩在上、下冲程过程中峰值扭矩相等。
游梁式抽油机游梁结构的优化设计
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｔ ｒ ａ ｄ ｅ
！ 生 星
游 梁 式 抽 油 机 游 梁 结 构 的优 化 设 计
王革 联
胜利油 田胜机石油装备有 限公 司。山东 东营 ２ ５ ７ ０ ０ ０
摘要 ：以我公司生产 的出口美国抽油机 Ｃ － ９ １ ２ Ｄ 一 ３ ６ ５ — １ ６ ８型游 梁抽 油机为例 。在悬 点载 荷、四连杆机 构、游 梁杆件长度 以及冲程 冲次 已定 的条件 下 ， 以等截面游 梁体横截面积为 目标函数 ，在强度约束条件 下，通 过优化设计游梁顶底板 、侧板 、腹板钢板 的厚度 ，可以设计成箱型、工字钢型和双腹板 型等 截面游梁 体。通过强度校核计算和侧 向稳定性校核 计算，确定了箱型和双腹板型等截面游梁体 的抗 弯性能和侧 向稳定性优于工字钢型等截面游梁 体，可 以 节 省钢材 ９ ％，能降低抽油机的生产成本。 关键词：游梁式抽油机 游梁结构 优化设计 近 年来，随着人工成本和原材料成本的不断增长 ，抽油机的成本价格也 再不断的上涨，这就给我公司生产 的抽 油机带来 了困难 因此 ，在保证抽油 机质量的前提下 ，对抽油机的游 梁结构进行优化设计，来达到节约钢材，降 低 抽油 机 的 生产 成本 １ 、游梁的受力分析 游梁式抽油机的游梁工作时受到前后两种不同的力作用 ，游梁前臂受到 来自 驴头的悬点载荷的力，游梁后臂受到连杆方 向的拉力。即驴头悬 点处垂 直向下的悬 点载荷 Ｗ和游梁尾轴承处的连杆力 Ｐ １ 。悬点载荷 Ｗ和连杆力 Ｐ １ 绕游梁的中央轴承转动，因此游梁的危险截面位于中央轴承处的摆动 中心。 ４ ．游粱体的侧 向失稳性 对于箱型等截 面的游梁体基 本不存在侧 向失稳；因工字型等截 面游梁 和双腹板型 等截面游 梁体属开 Ｉ ： １ 薄壁 杆件，应做侧 向稳定校核 。对工字形 等截面游梁体 ，Ａ Ｐ Ｉ 推荐 的稳定许用应力公式为
11级游梁式抽油机优化设计作业DOC
优化设计作业要求每人按规定格式编写设计计算说明书1份; 计算说明书附运动分析计算程序和抽油机悬点位移、速度、加速度曲线（以光杆处在最低位置时作为计算位置的起始点）。
一、后置式游梁式抽油机几何尺寸参数计算1、几何关系图1为后置式游梁抽油机的机构简图。
为便于讨论，采用下例符号：A——游梁前臂长度，m ；C——游梁后臂长度，m；P——连杆长度，m；R——曲柄半径，m；I——游梁支承中心到减速器输出轴中心的水平距离，m；H——游梁支承中心到减速器输出轴中心的垂直高度，m；K——基杆长度，即游梁支承中心到减速器输出轴中心的距离，m；J——曲柄销中心到游梁支承中心之间的距离，m ；θ——曲柄转角，以曲柄半径R 处于12点钟位置作为零度，曲柄顺时针方向旋转，rad ；Φ——基杆K 与垂线的夹角，rad ；β——游梁后臂C 与连杆P 的夹角，即传动角，rad ；χ——游梁后臂C 与J 的夹角，rad ；ρ——基杆K 与J 的夹角，rad ；ψ——游梁后臂C 与基杆K 的夹角，rad ，（等于ρχ-时）；max ψ——当光杆位于上死点时，游梁后臂C 与基杆K 的夹角，rad ； min ψ——当光杆位于下死点时，游梁后臂C 与基杆K 的夹角，rad ； α——连杆P 与曲柄半径R 的夹角，rad ；k θ——基杆K 与曲柄半径R 的夹角，rad ；δ'——游梁后臂与水平线的夹角，以水平位置作为零度，沿顺时针旋转为正。
τ ——机构极位夹角。
0θ——初始角，即上冲程起始点时刻（即光杆处在最低位置时）而曲柄对应的转角。
i δ——游梁摆动角位移2． Φ角计算设抽油机以顺时针方向旋转，基杆夹角Φ为)(HI a r c t g =Φ （1-1） Φ-=θθk （1-2）3．β角计算 k KR R K J θcos 222-+= （1-3）⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=CP J P C 2arccos 222β （1-4） 4．游梁摆角ψ计算⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=CJ P J C 2arccos 222χ （1-5） ⎪⎭⎫ ⎝⎛=k J R θρs i n a r c s i n （1-6） ρχψ-= （1-7）5．扭矩因数TF 计算k θψβα-+=)( （1-8）2/πψδ-Φ+=' （1-9）βαsin sin ⋅=C AR TF （1-10）6．计算游梁摆角 i δψψδ-=max i （1-11）7．计算冲程长度S ii i A S δ= （1-12）8．游梁后臂C 与基杆K 的最小夹角min ψ、最大夹角max ψ()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+=CK R P K C 2arccos 222max ψ （1-13） ()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+==CK R P K C ar b 2222min ψψ （1-14） 9．最小传动角min β、最大传动角max β⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+=PC R K P C 2)(arccos 222max β （1-15） ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=PC R K P C 2)(arccos 222minβ （1-16） 10．机构极位夹角τ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-++=K R P C K R P K P R C K R P )(2)(arccos )(2)(arccos 222222τ （1-17） 11．上冲程起始点时刻曲柄初始角 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-++-Φ=K R P C K R P )(2)(arccos 2220θ （1-18）12．上、下时游梁前臂相对于水平线摆动角)(2min Φ+-=ψπδ上 （1-19）2)(max πψδ-Φ+=上 （1-20）二、抽油机运动分析计算以光杆处在最低位置时作为计算位置的起始点。
基于Matlab的W7型抽油机悬点运动分析
基于Matlab的W7型抽油机悬点运动分析伊鹏;魏航信;杨康;吕冰欣【摘要】主要介绍了弯游梁抽油机的机构和性能特点,并以CYJW7-2.5-18HF型非标抽油机为例.建立了弯游梁抽油机四杆机构的数学模型,对其在不同转向和技术参数下悬点运动进行了理论分析,并在Matlab中进行编程仿真得到了上述条件下悬点运动曲线.根据对仿真结果的比较分析,可以更好地了解游梁式抽油机的运动学性能,从而找出进一步提高其工作效率的应用方案.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2018(031)001【总页数】3页(P51-53)【关键词】弯游梁抽油机;Matlab;运动分析【作者】伊鹏;魏航信;杨康;吕冰欣【作者单位】西安石油大学机械工程学院,陕西西安 710065;西安石油大学机械工程学院,陕西西安 710065;西安石油大学机械工程学院,陕西西安 710065;西安石油大学机械工程学院,陕西西安 710065【正文语种】中文【中图分类】TE9330 引言抽油机是最常用的采油设备,占采油设备的80%以上,而常规游梁式抽油机是全世界石油开采的主导机型,具有结构简单、可靠耐用等许多优点,但其能耗高、调参作业复杂繁重、制造成本高等缺点也日益突出[1-2]。
因此改进抽油机的设计方法显得越来越重要[3]。
为了满足长庆低渗透油田的地质特点，尤小荣等人[2]在W8、W6型常规复合平衡抽油机的基础上成功研制出CYJW7-2.5-18HF(简称W7)型非标抽油机。
设计结构采用了弯梁变矩平衡与曲柄平衡相结合的方式，有效地削减峰值扭矩，改善了抽油机的平衡状况，降低了能耗、提高了效率[4]。
现场测试表明,该抽油机在进行调参作业时节省人力,在恶劣工况下的平衡率仍可达到85%以上,节电效果显著,性能价格比高[5]。
1 机构及原理1.1 弯游梁式抽油机结构特点弯游梁抽油机其主要结构在于把游梁后臂制造成弯曲形，并在尾部增加数量和位置可调的游梁平衡部分，和曲柄平衡共同构成复合平衡方式，提高平衡效果。
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专业：机械设计制造及其自动化
学生：杨存灵（签名）
指导教师：乔心州（签名）
摘要
建立了有效净扭矩为目标函数的游梁式抽油机的优化模型采用matlab对优化模型进行求解。通过对冲程4.2m10型抽油机优化实例并与国、内外对比结果表明，文中优化设计方案有效可行。
关键词:抽油机游梁式抽油机优化设计
为了减少能耗，提高经济效益，近年来国、内外有关专家研制了许多节能型抽油机，如异相型抽油机、双驴头抽油机、摆杆抽油机、渐开线抽油机、磨擦换向抽油机等。
3）朝着高适应性方向发展
抽油机应具备较高的适应性，以便拓宽其使用范围，例如适应各种自然地理和地质构造条件抽油的需要；适应各种成分石油抽汲的需要；适应各种类型油井抽汲的需要；适应深井抽汲的需要；适应长冲程的需要；适应节电的需要；适应无电源和间歇抽汲的
2.7.用 进行结果处理……………………….………………..26
2.7.1. 简介………………………………………………..26
2.7.2.优化设计的程序………………………………….………....27
2.8.优化结果分析……………………………..……………………....29
第三章：总结与展望…………………………………….…………….…32
随着世界油气资源的不断开发，开采油层深度逐年增加，石油含水量也不断增加，采用大泵提液采油工艺和开采稠油等都要求使用大型抽油机。因此，国外近几年来出现了许多大载荷的抽油机，例如前置式气平衡抽油机最大载荷213 ，气囊平衡抽油机最大载荷227 。随着生产的需要，将来还会有更大载荷的抽油机出现。
2）朝着低能耗方向发展
Abstract
Establish an effective net torque as the objective function of the beam pumping unit of the optimization model using matlab to solve the optimization model. By optimizing pumping unit stroke 4.2m10 instance andwith national and international comparison show that The effective and feasible design scheme optimization
第二章：游梁式抽油机优化设计…………………..…………………….6
2.1.游梁式抽油机的工作原理………………………………………...6
2.2.现有游梁式抽油机存在的主要问题………….……………….….7
2.3.优化设计简介….……………………………………………….….9
2.4.对抽油机主体参数设计的要求…………………………………..10
随着油田的发展，有杆抽油技术取得了突破性的进展，尤其是近十几年来，科学工作者不断的开展对新型节能抽油机的研究，在理论和实践上均取得了很大的进展。越来越多的新型抽油机相继研制成功，对油田的发展做出了贡献。目前在用的有杆式抽油机主要分为以下几类：
目前，抽油机的发展趋势主要有以下几个方面。
1）朝着大型化方向发展
Subject:optimization of Beam pumping unit
Major：Mechanical Design, Manufacturing and Automation
Student:Yang cun ling (Signature)________
Supervisor: Qiao xin zhou(Signature)__________
2.5.优化设计目标函数………………………………………………..16
2.6.10型抽油机优化设计数学模型……………..………………...…17
2.6.1.设计变量…………………………………………………….17
2.6.2.目标函数………………………………………………..…...18
2.6.3.约束条件…………………………………………..………...25
参考文献…………………………………………………….………….....33
第一章
1.
抽油机是将石油从地下开采到地上的采油设备，它的产生和使用由来已久，已有百年历史。其中应用最早、普及最广的是游梁式抽油机，早在130年前就诞生了。常规游梁式抽油机具有结构简单、容易制造、可靠性高、耐久性好、维修方便、适应现场工况等优点，在采油机械中占有举足轻重的地位，在今后相当长的一段时间内仍是油田首选的采油设备。但是由于常规游梁式抽油机本身的结构特征，决定了其具有平衡效果差，曲柄轴净扭矩波动大，存在负扭矩、工作效率低和能耗大等缺点。
需要；适应优化抽油的需要等。
4）朝着长冲程无游梁抽油机方向发展
近年来，国内、外研制并应用了多种类型的长冲程抽油机，其中包括增大冲程游梁抽油机、增大冲程无游梁抽油机和长冲程无游梁抽油机。
5）朝着自动化和智能化方向发展
20世纪90年代以来，以华北石油第一机械厂和新疆第三机床厂为代表的抽油机生产厂家，率先应用游梁变矩平衡原理，在传统的常规游梁式抽油机基础上进行了大胆的创新，研制成功了新一带的节能高效游梁式抽油机。实现了10型以上的大型抽油机有功节电30%，装机功率下降50%的目标，从而开创了游梁式抽油机节能的新时代。抽油机是石油行业的用电大户，其用电量约占油田总用电量的40%左右。由于抽油机负载一般呈周期性波动，空载和满载时负载相差很大，但是功率并没有什么差别，很多的电能浪费在空载的时候，所以常规抽油机负载率低，抽油机的系统效率也很低，据统计最高不超过30%，电能浪费严重。随着油田的开发，抽油机的投入量日益增加，提高抽油机的效率，降低抽油机的能耗问题显得越来越突出，于是各式各样的新型抽油机便应运而生。目前国内、外已有近百家厂商研制无游梁抽油机，最大功率达到171千瓦，最大悬点载荷达到22.7吨，最大冲程达到24.4米。
Key words：pumping unitn
第一章：引言…………………………………….………………………..1
1.国、内外研究现状及发展趋势……………………………………..1
2.本课题研究的主要内容…………………….……………………….5