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12型游梁抽油机曲柄平衡自动调节装置的设计与分析

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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：李小华西南石油大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：游梁抽油机曲柄平衡自动调节控制系统 PLC

基于功率曲线法的游梁式抽油机曲柄平衡调整模型

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科学技术与工程 2018年第6期18卷 128-132页

作者：岑学齐吴晓东宋丽阳陈瞰瞰刘佳宜中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院北京100083 中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室北京102249

近些年,游梁式抽油机电机功率测试越来越普及,如何利用功率曲线数据信息指导抽油机节能运行变得更加重要。以抽油机平衡准则为基础,开展了利用功率曲线数据进行曲柄平衡抽油机调平衡方法的研究。研究中,结合生产现场实际情况,利用电动... 详细信息

近些年,游梁式抽油机电机功率测试越来越普及,如何利用功率曲线数据信息指导抽油机节能运行变得更加重要。以抽油机平衡准则为基础,开展了利用功率曲线数据进行曲柄平衡抽油机调平衡方法的研究。研究中,结合生产现场实际情况,利用电动机功率与传到曲柄轴上的扭矩的关系,建立了曲柄平衡块位置改变量与电机输出功率改变量的关系,依据不同的抽油机平衡准则,分别建立了峰值功率法曲柄平衡块调整量计算模型和均方根功率法曲柄平衡块调整量计算模型。计算表明,与平均功率法和峰值功率法相比,均方根功率法能耗最小,有利于进一步挖掘抽油机节能潜力。

关键词：曲柄平衡平衡块平衡准则峰值功率均方根功率

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抽油机曲柄平衡可视化系统

石油机械 2008年第2期36卷 53-55页

作者：明路饶建华中国地质大学(武汉)机电学院

依据曲柄轴扭矩与曲柄半径间的关系,采用优化曲柄半径来调节曲柄轴净扭矩的方法,使曲柄轴均方根扭矩最小,提高了抽油机的工作效率。建立了曲柄平衡可视化软件,指导抽油工人调节抽油机的平衡工作。系统采用Visual C++6.0设计编程,Microso... 详细信息

依据曲柄轴扭矩与曲柄半径间的关系,采用优化曲柄半径来调节曲柄轴净扭矩的方法,使曲柄轴均方根扭矩最小,提高了抽油机的工作效率。建立了曲柄平衡可视化软件,指导抽油工人调节抽油机的平衡工作。系统采用Visual C++6.0设计编程,Microsoft Access进行油井基本信息数据库的处理,输入参数可计算出最优半径、曲柄移动距离和曲柄均方根扭矩,并给出曲柄运动时的动态显示,通过它可判定电动机当前是否工作在正常区,并给出可供选择的电动机参数。

关键词：曲柄轴均方根扭矩曲柄半径可视化系统曲柄平衡抽油机

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曲柄平衡游梁式抽油机最佳杆系长度比初探

石油矿场机械 1987年第2期 16-25页

作者：韩致信兰州通用机器厂产品设计研究所

文章应用最优化计算方法,就如何选择抽油机最佳杆系长度比问题进行了初探,以最小化驴头悬点最大加速度作为追求目标,建立了该最优化问题的数学模型,给出了运用内点惩罚函数和随机方向搜索法上机计算所得的结果,并作了简单的评价。

关键词：游梁式抽油机曲柄平衡旋转平衡长度比杆系

定相曲柄平衡后置式抽油机的结构特点及尺寸计算

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石油机械 1986年第4期 11-16页

作者：刘崇鑫江汉石油学院矿机教研室

本文重点分析了定相曲柄平衡后置式抽油机结构的三大特点及其四连杆机构各杆件尺寸的计算方法,并将电算过程编制成程序,供各油田和有关设计者参考。

关键词：曲柄平衡游梁后置式下冲程四连杆机构上冲程悬点减速箱曲柄轴四杆机构

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前置式曲柄平衡抽油机几何参数优化设计

石油矿场机械 1984年第6期 20-28页

作者：赵贵祥西安石油学院本刊特约通讯员

本文利用复合形法对前置式曲柄平衡抽油机几何参数,进行优化设计计算。以最小扭矩因数作为优化设计的追求目标,将最大冲程、冲次、传动角和安装位置等设计要求作为约束条件,从而建立了优化设计的数学模型。优化后几何参数的悬点速度、... 详细信息

本文利用复合形法对前置式曲柄平衡抽油机几何参数,进行优化设计计算。以最小扭矩因数作为优化设计的追求目标,将最大冲程、冲次、传动角和安装位置等设计要求作为约束条件,从而建立了优化设计的数学模型。优化后几何参数的悬点速度、加速度、扭矩因数等值较原方案最大下降分别为5.72％、15.31％、4.27％。

关键词：抽油机几何参数曲柄平衡旋转平衡扭矩因数前置式悬点速度参数优化设计几何初等数学

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挂接式游梁弯配重在曲柄平衡抽油机上的应用

石油工业技术监督 2018年第2期34卷 50-53页

作者：李蛟真闫宏乾中国石化中原油田分公司地面工程抢维修中心河南濮阳457176

为解决生产现场上大量在用的曲柄平衡抽油机平衡性较差与能耗较高的问题,设计了挂接型弯配重,并给出了改造方法、弯配重大小、适用冲次,指出了游梁异相角对平衡特性的影响,明确了自锁可靠性验算公式。该技术能大幅削减减速器扭矩峰值,... 详细信息

为解决生产现场上大量在用的曲柄平衡抽油机平衡性较差与能耗较高的问题,设计了挂接型弯配重,并给出了改造方法、弯配重大小、适用冲次,指出了游梁异相角对平衡特性的影响,明确了自锁可靠性验算公式。该技术能大幅削减减速器扭矩峰值,使部分平衡扭矩从减速器向游梁转移,现场应用后,取得了良好的节能效果,对指导曲柄平衡抽油机节能改造与平稳生产有较大价值。

关键词：挂接式弯配重自锁曲柄平衡抽油机节能改造