常规游梁抽油机简述

标题六
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(1) 通过上面对游梁式抽油机驴头悬点运动规律的研 究可以看出,1个冲程过程中 , 悬点速度时刻在发生变 化 , 悬点加速度也不断地跟随变化,运动规律复杂。 (2) 可以看出借助于先进的计算机仿真技术,在开发初 期就可对其结构进行优化 , 可大大缩短产品生产周期, 降低成本。
常规游梁式抽油机简述
145工作室
组长：张成涛 组员：孟庆迪、赵的玉、张伟鹏 汇报人：张成涛 ppt：张伟鹏
一 二
结构组成
工作原理
计算仿真 应用范围优缺点 前景分析 参考文献
目录
Contents
三 四
五
六
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标题一
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标题二
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标题三
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一.结构组成
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标题五
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标题一
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五.抽油机发展趋势
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标题一
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基于Pro/E的抽油机运动学仿真分析
• 对抽油机悬点做了运动学理论分析，得出 悬点位移、速度和加速度计算公式。采用Pro / E软件中的模块对CYJY10—3—53HB型抽油 机进行机构运动学仿真研究,得出抽油机悬点 位移、速度和加速度随时间变化曲线。研究结 果表明,这种抽油机1个冲程过程中,悬点速度 时刻在发生变化，加速度也不断地跟随变化, 运动规律复杂。从研究中可以看出,借助先进 的计算机仿真技术,在抽油机开发初期就可对 其结构进行优化,可大大缩短产品生产周期,降 低成本。 抽油机是油田重要的地面设备,它的 性能直接 关系到采油效率的高低。掌握抽油 机悬点的位移、速度和加速度的变化规律是进 行抽油机结构优化设计的基础
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标题一
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电动机的选择计算 • 电机至抽油杆的总传动效率为：η 总=η 带 *η 减*η 轴 • 其中带传动，轴承，齿轮传动，联轴器和 四连杆执行机构的传动效率。取0.94，取 0.98，取0.97，取0.99，取0.90.即η 带 =0.95，η 减=η 齿2*η 轴3=0.972*0.983=0.8856 η 总=η 带*η 减*η 轴=0.808 w=12*2/60=1.212 • 根据公式P=1/η *w*T=44.7KW查机械设 计手册第5卷，选用Y系列电动机Y250S-6 ，额定功率：P=45KW n=980r/min，并 可查机械设计手册知电机的各项参数
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由上述公式可见 , 游梁式抽油机悬点的速度曲线为一“ 歪 曲 ”的正弦曲线 , 加速度曲线变化为一被 “ 歪曲 ”的余 弦曲线。抽油机在一个冲程中,悬点的速度和加速度不仅大 小在变化 , 而且方向也要发生改变。上冲程的前半冲程为 加速运动, 加速度为正 (加速度方向与运动方向都向上 ) ; 后半冲程为减速运动 (加速度方向与运动方向相反 )。
图为根据上述尺寸在 Pr o /EngineerWildfire 环境中 建立的抽油机简化模型。
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本算例以抽油机横梁处于水平 位置,且向下运动作为计算的零 时刻位置, 进行计算后,可得如下 结果曲线。图为悬点位移随时 间的变化曲线。由图中可见,抽 油机驴头悬点随时间的位移关 系曲线基本为正弦规律。
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标题一
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抽油ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ悬点运动学 Pro /E分析
。Pr o /EngineerWildfire软件中的 Mechanis m模块是专用于进行 机构运动学分析和仿真的 , 可以对抽油机驴头悬点运动规律进 行精确的计算分析。
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求出驴头悬点的位移，速度和加速度 随时间变化的规律，以便为载荷分析和扭 矩计算提供运动学数据。
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标题一
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抽油机运动简图中的基本参数
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二.工作原理
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由三部分组成：一是地面驱动设备即抽油 机；二是井下的抽油泵，它悬挂在油井油 管的下端；三是抽油杆，他将地面设备的 运动和动力传递给井下抽油泵。 工作原理： 动力机（电动机，柴油机，或天 然气发动机）转动，通过外伸轴带动V带转动 ，V带与减速器相连接，带动减速器中的轴转 动，经过两级齿轮的传动，带动输出轴转动， 输出轴与曲柄装置相连接，带动曲柄装置作圆 周运动，通过连接点带动连杆作上下的往复运 动，再通过横梁带动驴头作上下的往复运动， 驴头与悬绳器相连，带动抽油杆往复运动，实 现将油从地下抽出的可能。
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标题一
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抽油机悬点运动学理论分析
游梁式抽油机是以游梁支点和曲柄轴中心的连 线做 固定杆,以曲柄、连杆和游梁后臂为3个活动杆所构成 的四连杆机构,如图所示
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标题一
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四.应用范围及优缺点
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抽油机的规范： • 为了确保抽油机使用中的安全，抽油 机关键部位应遵守下列要求： • 1）要求确认适用于井底泵的起重能力 • 2）由于在油井的结构，摩擦和动态加 载，潜在额外负荷 • 3）对游梁式抽油机结构负荷能力的要 求，以适应抽油机的重量和额外负荷 缺点：1、传动效率低的问题。游梁式抽油机传动环节多， 本身机械传动能量损失达28%，这是游梁式抽油机效率低的 原因之一。常规型游梁式抽油机系统的效率在国内一般油 田平均只有12%～23%，先进地区最多只能达到30%左右。 2、游梁式抽油机增大冲程后带来的问题。游梁式抽油机增 大冲程时减速箱扭矩成比例增大。另外，增大冲程后，因 受游梁摆角限制，曲柄摇杆机构尺寸必然增大，从而引起 抽油机外型尺寸和重量大幅度增加，因此该机型不容易实 现长冲程、低冲次的要求，难以满足稠油井、深抽井和含 气井采油作业的需要。
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标题一
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三.计算仿真
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运动学分析计算
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各机型的参数表
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标题一
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优点：1）、整机结构合理、工作平稳、噪音小、操 作维护方便； 2）、游梁选用箱式或工字钢结构，强度高、刚性好 、承载能力大； 3）、减速器采用人字型渐开线或双圆弧齿形齿轮， 加工精度高、承载能力强，使用寿命长； 4）、驴头可采用上翻、上挂或侧转三种形式之一； 5）、刹车采用外抱式结构，配有保险装置，操作灵 活、制动迅速、安全可靠； 6）、底座采用地脚螺栓连接或压杠连接两种方式之 一。
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标题一
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3、惯性载荷过大的问题。游梁式抽油机的四杆机构使得驴 头的运动规律类似简谐运动，在最高点和最低点加速度很大 ，造成惯性载荷大，使抽油机承受载荷过大，减速器转矩波 动大，加大了齿轮冲击，缩短了减速器和抽油机的使用寿命 。在地质情况比较复杂的场合，如油质稠、含沙、结蜡较多 的情况下很容易出现断杆、卡井、减速机齿轮损坏、烧毁电 机等较严重的故障。 4、功率不匹配问题。在用工频直接启动的场合，游梁式抽 油机所需启动力矩大约是正常工作的一倍以上，因而在设计 的时候采用的电动机的功率都比较大。而在正常抽油时，负 载变轻，所需的力矩又比较小，出现了抽油杆的负荷特性与 电动机的机械特性不匹配的问题，因此电机功率利用率低的 现象很严重。尤其在驴头下放时，负载变轻，电机基本处于 自由下放状态，降低了电网的功率因数和电机的效率，增加 了无功损耗，导致能源浪费严重。 5、调整困难的问题。游梁式抽油机为刚性结构，在油井的 中、后期，井液供液不足，需要调节冲次时，就需要更换皮 带轮或减速箱，过程繁琐，危险性高，工作量大，使得调整 工作比较困难。
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游梁式抽油机，也称梁式抽油机、游梁式曲柄 平衡抽油机，指含有游梁，通过连杆机构换向 ，曲柄重块平衡的抽油机，俗称磕头机。从采 油方式上为有杆类采油设备（从采油方式上可 分为两类，即有杆类采油设备和无杆类采油设 备）。
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标题一
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主要参数计算 • 光杆（悬点）加速度计算 • 悬点载荷计算（抽油机驴头悬点的实际载 荷和抽油机正常工作允许的最大的悬点载荷 ） • 光杆的最大冲程（调节抽油机的冲程调节 机构使光杆获得的最大位移） • 扭矩因数和光杆位置因数计算 • 减速器净扭矩计算（减速器输出轴允许的 最大扭矩） • 抽油机额定扭矩计算 • 最高冲次（调节带传动的传动比最小时的 冲次数）
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