具有自动平衡调节功能的游梁式抽油机的设计研究

摘要

常规游梁式抽油机因其结构简单实用、运行可靠性强、制造保养经济性高、行业标准及技术较为成熟、保有量较大，在国内外采油设备中广泛应用，占有绝对主导的地位。但其自身结构笨重、特别是总机功率较低、平衡效果不佳、电能利用率较低、造成了能源的巨大浪费。
　　针对以上问题，本文以C-228D-256-100型常规游梁式抽油机为典型研究对象进行了自动平衡装置的研究、设计和验证。
　　本文首先对常规游梁式抽油机节能技术现状进行了研究，并确定了存在能耗过大的普通根本原因—工作过程的不平衡，以此提出了本文研究的方向。
　　其次，在现有研究成果的基础上，结合游梁式抽油机基本理论，分析确定常规游梁式抽油机的结构特点、运动学和动力学特性等，并分析平衡规律。
　　之后，根据常规游梁式抽油机的工作特点和平衡规律，初步设计了自动平衡系统的机械和电气控制系统，并进行了平衡系统工作过程的定量分析，为游梁式抽油机工作过程的平衡仿真做好基础准备。
　　最后，以C-228D-256-100型常规游梁式抽油机为设计对象，研究分析了该抽油机的悬点运动规律、动力学和平衡块的计算等，并利用MATLAB软件计算出减速器净扭矩曲线对该抽油机进行平衡情况分析，确定调整该抽油机平衡效果的方法，设计出了自动平衡调节装置。之后根据能量守恒定理，求解推导出平衡块运动方向、位移与电动机功率之间的关系式，以及平衡块工作移动时滚珠丝杠上丝杠螺母移动的长度，建立数学模型。并依据平衡准则和平衡度调整效果，以油田常见的二种情况验证了平衡调整效果，进而降低了对电机参数的要求，最终达到节能的目的。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 游梁式抽油机节能技术研究现状

1．3 本文主要研究内容及意义

1．3．1 本论文的主要研究内容

1．3．2 本论文研究的意义

2 游梁式抽油机设计分析基本理论

2．1 游梁式抽油机的结构及工作原理

2．1．1 游梁式抽油机的结构

2．1．2 游梁式抽油机的工作原理

2．2 游梁式抽油机的运动学和动力学分析

2．2．1 游梁式抽油机的运动学分析

2．2．2 游梁式抽油机的动力学分析

2．3 游梁式抽油机的平衡计算与节能

2．3．1 游梁式抽油机的平衡分析

2．3．2 游梁式抽油机的平衡与节能的关系

2．3．3 平衡块自重与平衡移动量的分析

2．4 本章小结

3 游梁式抽油机自动平衡系统及机构的设计

3．1 游梁式抽油机自动平衡调节机构的原理方案设计

3．2 游梁式抽油机自动平衡调节系统组成及机械结构设计

3．2．1 游梁式抽油机自动平衡调节系统组成

3．2．2 游梁式抽油机自动平衡调节机构的结构设计

3．3 安装了自动平衡调节机构的游梁式抽油机的动力学分析

3．4 本章小结

4 安装了自动平衡调节机构的游梁式抽油机的仿真计算

4．1 带有自平衡调节机构的游梁式抽油系统仿真基本数据

4．1．1 C-228D-256-100抽油机工作参数

4．1．2 C-228D-256-100抽油机的几何关系

4．1．3 C-228D-256-100游梁式抽油机循环特征

4．1．4 C-228D-256-100游梁式抽油机几何关系计算

4．1．5 C-228D-256-100抽油机减速器净扭矩计算

4．1．6 安装了自动平衡装置中平衡块自重及移动量计算

4．1．7 安装了自动平衡装置中平衡块移动量计算

4．1．8 滚珠丝杠类型的确定

4．2 带有自平衡调节机构的游梁式抽油系统仿真分析模型

4．3 带有自由平衡调节机构的游梁式抽油系统仿真分析实例

4．3．1 驴头悬点载荷增加时抽油机平衡效果分析

4．3．2 驴头悬点载荷突然换向时抽油机平衡效果分析

4．4 本章小结

5 全文结论和展望

5．1 全文总结

5．2 后续研究工作展望

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢