游梁式抽油机连杆辅助曲柄平衡改造的研究

作     者：孙旭东 

作者单位：东北石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁宏宝

授予年度：2013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：游梁式抽油机 节能改造 ADAMS运动仿真 复合平衡 强度校核 

摘      要：常规游梁抽油机具有结构简单、可靠性高、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。但是,常规游梁抽油机本身的结构特征决定了它的平衡效果差,曲柄净扭矩脉动大,存在负扭矩、工作效率低和能耗大等缺点。以大庆油田为例,直到2008年,抽油机井的数量已经超过48000口,游梁式抽油机占80%,而抽油机平均效率仅为25%,大部分电能被浪费,因此提高常规游梁式抽油机效率,具有重大的现实意义。根据游梁式抽油机连杆辅助曲柄平衡改造基本结构建立抽油机运动及动力学分析模型,分析抽油机悬点运动规律、减速箱输出轴扭矩、确定抽油机的额定功率及节电率的计算方法。建立CYJY10-4.2-53HB型常规游梁式抽油机的虚拟样机,对虚拟样机进行运动学与动力学仿真分析,对虚拟样机进行了虚拟调平衡,调平衡后,减速器输出轴扭矩幅值减小,消除了负扭矩,根据仿真曲线所得扭矩均方根数据,经过计算发现改造后,大曲柄相位角为8°时节电率为2.83%,大曲柄相位角为16°时节电率为9.17%,大曲柄相位角为24°时节电率为9.93%。对游梁式抽油机连杆辅助曲柄平衡改造后进行关键零件的强度校核,针对初期改造后连杆强度达不到强度要求重新设计了桁架式的连杆结构,针对大曲柄销轴发生转动设计了双曲柄销轴结构,经过计算表明连杆、大曲柄销轴、支架等关键零件改造后满足强度要求。现场改造CYJY10-4.2-53HB型常规游梁式抽油机一台,对游梁式抽油机连杆辅助曲柄平衡改造进行改造前后节能效果对比测试,测试结果表明改造后电机消除了负扭矩,扭矩幅值、有功功率和百米吨液耗电明显下降,目前改造后抽油机已经安全运行8个月,没有出现强度不足问题。