飞轮蓄能式液压抽油机能量回收再利用研究

作     者：曹文斌 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高殿荣

授予年度：2017年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：液压抽油机 功率匹配 能量回收再利用 二次调节 模糊自整定PID 

摘      要：抽油机是油田采油的主要生产设备,当前我国油田作业领域的主力军依然是游梁式抽油机。但随着油田开采,我国稠油开采的环境特点促使抽油机朝着长冲程、大载荷、节能性好、冲程易控可调等方向发展。游梁式抽油机面对这些要求显得不足,液压抽油机将会逐渐成为油田作业领域的主力军。节能型液压抽油机利用二次调节静液传动技术,运用二次元件泵马达与能量存储元件的组合构成能量回收再利用的模块。本文所研究的飞轮蓄能式液压抽油机为二次元件泵马达与储能元件飞轮的组合,通过对与电机相连的变量泵与飞轮相连的泵马达的调控实现对抽油杆势能的回收再利用。首先,根据飞轮蓄能式液压抽油机液压系统原理在AMEsim中搭建液压系统模型;设计恒功率可调的恒功率变量泵的控制策略,以及主轴转速改变情况下的流量控制泵马达的控制策略;并设计液压缸流量控制策略来满足抽油机冲程要求,通过仿真结果验证各元件的性能效果。其次,确定电机最优功率匹配原则,分析在上下行程工况中电机功率、泵马达功率、液压缸所带负载功率三者之间的关系,得出电机最优功率的影响因素。当外负载在各个工作循环中变化时,设计以飞轮转速为反馈信号的电机最优功率调控的闭环调控控制策略。最后,通过模糊PID控制来优化泵马达的流量特性曲线,从而减小抽油杆在工况切换时的速度波动,最终达到优化抽油机抽油杆速度特性曲线的目的。