12型游梁抽油机曲柄平衡自动调节装置的设计与分析

作     者：李小华 

作者单位：西南石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：钟功祥

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：游梁抽油机 曲柄平衡 自动调节 控制系统 PLC 

摘      要：利用机械进行采油和依靠自喷采油是原油开采的两种基本方法。游梁式抽油机是机械采油方法中应用的最广泛的抽油设备,其数量占到采油提升设备80%以上。它具有结构简单、成本低、可靠性高、维修方便、使用寿命长等特点。但是,游梁式抽油机在工作过程中常常会出现不平衡的问题,其电动机、减速器、以及四连杆机构等寿命的降低就是由不平衡导致的,甚至会加速抽油杆的断裂。因此,在游梁式抽油机运行过程中必须解决抽油机的不平衡问题。目前抽油机平衡调节主要方式是采用抽油机在停机状态下油田工人手动调平衡,因平衡块很重,有时还需借助吊车才能实现调节,这种方式显然存在着抽油机平衡不能及时进行调节、调节效率不高、调节速度慢等问题。针对以上问题,本文以抽油机平衡理论为基础,对12型游梁式抽油机曲柄平衡自动调节做了以下方面的研究:(1)通过文献调研可知,国内外研究人员所研究出现有的各式新型调平衡装置典型的有:随动平衡、增加超越离合器、飞轮动能平衡、电机加滚珠丝杠自动调节平衡等。(2)通过熟悉抽油机自动平衡的结构形式和工作原理,确定出抽油机曲柄平衡自动调节装置设计方案,利用丝杠、锥齿轮、齿轮齿环等机构,实现平衡块在曲柄上的直线移动。(3)根据抽油机的实际工况,以抽油机平衡理论为基础,计算出自动调平衡装置的结构参数,并完成该装置的装配图。(4)根据设计方案,对调平衡装置重要零部件进行强度校核和刚度计算。(5)利用PLC(可编程控制器)以及传感器等控制元件来实现调节装置的自动控制。通过上述的分析,设计出两种调节装置都能实现曲柄平衡自动调节。方案1装置具有的特点是整个曲柄平衡自动调节消耗的时间短,效率高,不需要人工操作,抽油机可以在不停机的时候调节平衡,这样抽油机的生产效率提高了,产量增加,整个装置结构简单,易实现。但调节平衡时只能当曲柄平衡块运动到一定的角度范围内才能实现调节,不能在曲柄平衡块转动的任意角度调节。在抽油机的一个冲程内只能调节一次,经多个冲程的调节即可达到平衡调节要求。方案2装置具有的特点是该装置结构简单,易于实现,调节的过程较短,可以在曲柄平衡块运动的任意角度进行调节,其调节消耗的时间比方案1的时间要短,但需要外接电源进行供能才能实现。