游梁式抽油机分析方法

式中 ! 为 连 杆 的 角 速 度% 逆 时 针 为 正% $ & J 4 L O ) "& # &" 为游梁的角速度 % 逆时针为正 % $ ’ J 4 L O ) "’# ’" 光杆速度 6 以远离井口的方向为正 % 有
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; @ D! 加速度 对于采用常规转差率电动机驱动的抽油机 % 有
图 ;! 摆杆型游梁式抽油机机构运动简图 < ’ ;!9 ’ # ) 4 0 $ ’ * 1 S ) $ * +" . 1 / ’ # M % " 73 ) 0 4B 4 ’ # # ’ $ (= ( B (-
!! 由图 % 中的几何关系可得各参数表达式如下 !
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J : : O! " ’ B4
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相应的复数形式为
5 5 5 " " " ! & ’ 9 = = = Q+ B A Q3
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3! V!! +! ;B4 J : : O Q ! 3 V 3 B ;Q2 式中 ! F 为游梁支撑中心] 到曲柄转动轴心? 的水平 距离 % 3& [ 为游梁支撑中心] 到底座底面的垂直距
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B ! 式中 ! " # 为抽 油 机 曲 柄 的 角 加 速 度 % 沿曲柄旋转方 % 0
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!第#期
齐俊林等 ! 游梁式抽油机分析方法
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式中 ! 次$ 0 为抽油机的冲数 % 3 5 8’ 对于摆动导杆机 构 " 摆 杆 机 构# % 将式" 对 时 间’ !# 求导得
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最重要的采油方式 ( 而 !! 有杆泵采油是油田最常见 * 作为有杆泵采油系统 的 主 要 地 面 设 备 ( 游梁式抽油机 得到了广泛的应用 ’ 截 至 目 前 ( 游梁式抽油机的运动 分析比较完善 ( 但还 没 有 一 种 对 于 所 有 游 梁 式 抽 油 机
% 2 #, ’笔者应用虚 机型都通用 的 精 确 的 动 力 分 析 方 法 +
基金项目 ! 长庆油田重点科技攻关项目 " # $ 基于客户机%服务器结构的功图法油井计量技术的开发 & 资助 ’ $ ) 2 N 6 2 $ $ * 作者简介 ! 齐俊林 ( 男( 北京 # 博士学位 ( 现在中国石油大学 " 北京 # 机电工程学院从事工程 力 学 和 机 械 设 计 理 论 方 % ( " $ 年 ! 月生 ( % ( ( * 年获石油大学 " 万方数据 面的教学与研究工作 ’% ! 2 3 4 5 . A / = L A/ : 8 . 5 !: M U I
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式中 ! " # 为摆杆的角速度 % 逆时针为正 % $ ’ J 4 L O ) ! "! 对于铰链四杆机构 % 取其所在平面为复平面 % 向量 虚轴 正向 与 之 垂 直 % 并按右手 " " 的方向为实轴正向 % 法则确定 ’ 根据图 % 及向量加法可得
离% 3& S 为 曲 柄 转 动 轴 心? 到 底 座 底 面 的 垂 直 距 离% 3& A 为摆杆转 动 轴 心 / 到 游 梁 支 撑 中 心 ] 的 距 离 % 即机架长 度 % & 3& J 4 L 9 , 为 A 与 垂 直 方 向 的 夹 角% O J为 摆杆有效长度 % 3& [O 3& 9 为摆 杆 斜 J为摆杆有效高度 % 即摆杆转动轴心 / 与连 杆铰接中 心 8 的 距 离 % 长% 3& 即 9 与滑块导轨/ & W 的 夹 角% J 4 L 0 ! 为摆杆 结 构 角 % 为抽油机的曲柄转角 % 从曲柄处于竖直向上位置开始 % 沿曲柄旋转方向度 量 % & 为水平方向到滑块导轨 J 4 L " % 顺 时针为 正 % & 为 A 到9 的 夹 角 % 逆 / W 的夹角 % J 4 L " ! 时针为正 % & J 4 L V 为摆 杆 与 连 杆 联 接 销 子 轴 心 8 到 游 梁支撑中心 ] 的 距离 % 顺时针 3& 2 为 A 到V 的 夹角 % 为正 % & 即 摇 杆# J 4 L + 为 连 杆 长 度% 3& 3 为游梁后臂" 长度 % 为 A 到+ 的 夹 角% 逆 时 针 为 正% & 为 3& J 4 L " " & ’ 逆 时针为正 % & ; 为 3 与 V 的 夹 角% A 到3 的夹角 % J 4 L & ’ J 4 L J 4 L 3 为 3 与 A 的夹角 % 光杆位移 7 以 游 梁 处 于 水 平 位 置 时 作 为 计 算 起 点% 以远离井口的方向为正 % 有
J T 0 * $ 0 # 0 & 1 ’ 1" #3 ) 0 4B 4 ’ # # ’ $ : B (% ! ! ! A -@ 4 8 A 4 8 A 4 8 = 5 A 8C 5 8 3 5 8 [ 5 G A 8 . 5 8 !E !D !* 9 7 91 9
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游梁式抽油机分析方法
齐俊林%! 郭方元!! 黄 ! 伟!! 孙应民!
" 中国石油大学机电工程学院 ! 北京 !% 中国石油长庆油田油气工艺研究院 ! 陕西西安 !" # %/ $ ! ! ’ () % $ $ ! % !!/
摘要 !提出了一种新的游梁式抽油机的分析方法 " 对游梁式抽油机进行了运动和 动 力 解 析 分 析 # 根 据 抽 油 机 各 处 在 任 一 瞬 时 所 受 的主动力和虚加的惯性力在任一虚速度上所作的元功率之和等于零的原理 " 考虑惯性的影响 " 应用虚 功 率 形 式 的 动 力 学 普 遍 方 程 " 对游梁式抽油机各部件 $ 包括平衡块等 % 对曲柄输出轴扭矩的贡献进行了分析 " 得到了曲柄输出轴 扭 矩 的 精 确 解 析 式 # 利 用 该 解 析 式可以定量地分析游梁式抽油机各部件对曲柄输出轴扭矩的影响 " 准确地进行游梁式抽油机的平衡 分 析 和 设 计 计 算 # 以 摆 杆 型 游 梁式抽油机为例 " 给出了分析过程和具体算例 # 关键词 !游梁式抽油机 & 运动分析 & 动力分析 & 平衡分析 & 解析式 中图分类号 ! # % * & & , %!!!! 文献标识码 !!
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" # # 将式 " # 对时间’ 求导得 &
功率形式的动力学普 遍 方 程 ( 提出了游梁式抽油机动 力分析的新方法 ( 应用该方法可以得到问题的精确解 ’
%! 运动分析
; @ ;! 位 ! 移 ", 采用的是铰链四杆机 构 和 摆杆型游梁式抽油机 + 摆动导杆机构 " 摆杆 机 构 # 的 组 合 形 式( 是单自由度系 统( 如图 % 所示 ’ 令 % " # % C 1 B 8O J 式中 !8O J为摆杆转动轴心 / 到 曲 柄 转 动 轴 心 ? 的 水 平距离 ( 3) 3’ C 为曲柄联接半径 (
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将式 " # 两边对时间’ 求导 % 并整理可得 (
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