直线电机驱动抽油机的研究

介绍了直线电机驱动抽油机的工作原理、结构和特点,对其悬点运动、载荷及平衡重的计算作了分析,研究了修井作业时应注意的事项。直线电机驱动抽油机主要解决了现有抽油机无功消耗大、成本高、整体移运效率低等问题,通过对直线电机驱动抽油机的悬点运动和悬点载荷分析,并与常规抽油机进行比较,阐述了直线电机驱动抽油机具有更加完善的运动性能、动力性能和平衡性能。     

直线电机抽油机与游梁式抽油机性能对比

攻克了直线电机大推力的关键技术,研制成功了具有国际领先水平的直线电机抽油机。这种抽油机最大特点是改变了过去各种抽油机将电能转变为旋转运动,再通过机械方式转变为直线往复运动的方式,通过变频和控制直接将电能转变为直线往复运动。与游梁式抽油机相比,直线电机抽油机不但提高了机械效率,而且能够实现抽汲参数的无级调整,进而能够根据抽油的需要调整悬点运动规律,具备智能化控制和远程监控的有利条件。     

直线电机抽油机研制

研制成功了直线电机抽油机.原有的抽油机是将电能转变为旋转运动,再通过机械方式转变为直线往复运动,机械效率低.直线电机抽油机是通过变频控制,直接将电能转变为直线往复运动,不但提高了机械效率,而且能够实现抽汲参数的无级调整,可根据抽油工艺的需要调整悬点运动规律,具备智能化控制和远程监控的有利条件.     

直线电机抽油机运行参数优化设计

为使直线电机抽油机具有最佳的节能效果,运行参数更加合理,研究了直线电机抽油机动力学模型,确定了直线电机抽油机运行参数优化设计的目标函数,给出了优化设计中的约束条件,采用惩罚函数法及Newton迭代法,编制了优化软件并对直线电机抽油机运行参数进行了优化设计.结果表明:优化后的悬点动力示功图与理论静力示功图吻合性较好,装机功率变小,具有很好的节能效果.     

电机换向滚筒式抽油机的动力性能分析

为了解电机换向滚筒式抽油机的动力学特性,用机械动力学基本方法建立了电机换向抽油机的动力学模型,按照给定的驱动电机机械特性,给出了电机换向滚筒式抽油机动力特性的计算方法,指出光杆的运动规律是驱动电机机械特性的函数,使用柔性悬绳系统有助于减少悬点加速度对抽油杆的冲击.分析方法对电机换向滚筒式抽油机的设计有一定帮助.     

塔架式长冲程抽油机的动力学研究

对塔架式长冲程抽油机进行动力学研究,分析其悬点、主动轮系等运动规律,计算抽油机悬点载荷、平衡重、减速机在主动轮系上产生的扭矩.结合曙一区油井的实际生产情况,确定了电机的额定功率与减速机额定扭矩,此研究结果对于大排量举升工艺的顺利实现具有重要的参考价值.     

游梁式抽油机变速拖动载荷与平衡分析

为分析游梁式抽油机在电动机变速拖动下的悬点载荷变化特征与平衡效果,建立了游梁式抽油机在变速拖动下的动力学计算方法。通过初始设定游梁式抽油机悬点的常规、梯形、三角形3种速度运动规律,分别研究了在不同运动规律下,抽油机悬点动力示功图的变化特性及抽油机经曲柄平衡后的平衡效果。结果表明:悬点速度曲线为梯形曲线时,悬点交变载荷降低率为13.38%,平衡后负转矩明显减少,具有一定的节能效果。     

基于Pro/E的抽油机运动学分析

对抽油机悬点做了运动学理论分析,得出悬点位移、速度和加速度计算公式。采用Pro/E软件的Mechanism模块对南阳二机石油装备(集团)有限公司生产的CYJY10—3—53HB型抽油机进行机构运动学仿真研究,得出抽油机悬点位移、速度和加速度随时间变化曲线。研究结果表明,这种抽油机1个冲程过程中,悬点速度时刻在发生变化,加速度也不断地跟随变化,运动规律复杂。从研究中可以看出,借助先进的计算机仿真技术,在抽油机开发初期就可对其结构进行优化,可大大缩短产品生产周期,降低成本。     

抽油机悬点加速度测量中的小波变换方法

抽油机的悬点运动规律是抽油机工作的重要工作特性指标,测取其运动规律显得十分重要。在实际测量过程中,由于加速度信号中含有大量的噪声信号,难以测得实际加速值及其变化量。文章利用小波变换方法,对加速度传感器取得的悬点加速度信号进行处理,得到抽油机的悬点加速度曲线。     

游梁式抽油机椭圆速率柔性驱动及抽油杆疲劳寿命分析

游梁式抽油机椭圆速率驱动是一种基于变频器技术,将曲柄旋转运动规律由圆速率变为椭圆速率的柔性控制方案。依据椭圆速率驱动原理,求解了其曲柄随转角变化的解析式。在已知椭圆长、短轴前提下,便可求得目标曲线,进而反推出电机运动规律,为现场生产提供指导。对游梁式抽油机系统进行了室内台架测试,测得了2种驱动下曲柄角速度、悬点及泵前绳段载荷。以CYJT8-3-26HY型抽油机为例,使用Soliderworks软件,对圆速率、椭圆速率驱动下悬点运动规律进行运动学分析。以运动学分析结果作为边界条件,使用Ansys软件,对比分析了圆速率驱动、椭圆速率驱动对抽油杆疲劳性能的影响。分析发现,将圆速率驱动改变为椭圆速率驱动,对抽油杆柱疲劳性能有改善。     

直接驱动直线电磁抽油机系统的研究及试验

能耗在采油成本中占有相当大的比重。此外,游梁式抽油机系统还存在传动链长、柔性差、在长冲程时体积和重量巨大、系统效率低等问题。针对这些问题,提出了以直接驱动为目的的直线电磁抽油机的设计方案。根据有杆抽油机系统的载荷特性,以多相无刷直流直线电机为驱动元件,设计了直线电磁抽油机系统的总体结构,并研制了小比例模型样机系统,进行了现场试验,结合有杆抽油系统的抽油杆柱的力学和数学模型,进行了直线电机驱动的直线电磁抽油机系统的仿真研究。理论分析和试验结果表明了新系统的可行性和有效性。     

直线电机驱动抽油机的试验研究

研制了1台推力为500N的圆筒型直线电驱动的抽油机样机。以此来试验研究圆筒形直线电机在抽油机上的工作特性及其控制系统、电机的固定与调整、抽油机的配重与平衡、刹车与扶正等。提出了研制各型直线电机驱动抽油机的可行性及在工业试验中需要继续完善的问题。     

抽油机悬点与抽油杆柱运动协调及临界冲次研究

稠油粘度高,抽油杆柱在井筒流体中运动摩阻大,特别是下冲程,可能会造成抽油杆柱下不去或抽油杆柱滞后于抽油机悬点的运动而产生冲击载荷等,影响油井的正常生产.为此,基于常规游梁式抽油机与宽带式抽油机悬点运动特性及抽油杆柱受力分析,建立了宽带式抽油机悬点运动规律和抽油杆柱在井筒液体中自由下行运动规律的计算模型,分析了悬点运动与抽油杆柱下行运动的协调性,计算了临界冲次.研究结果表明,抽油杆柱在井筒流体中自由下行时,先做变加速运动,当速度增加、下行粘滞力增大到使抽油杆柱受力平衡时,速度达到最大值,开始做匀速运动;等值粘度越小,抽油杆柱达到匀速运动的时间越长,最大下行速度越大;抽油机悬点与抽油杆柱下行运动之间存在临界冲次,当油井生产冲次小于等于临界冲次时,抽油机悬点与抽油杆柱下行运动才能协调;临界冲次随井筒流体粘度的增加而降低,在相同等值粘度的条件下,长冲程、慢冲次有利于抽油机悬点与抽油杆柱下行运动的协调,从而保证稠油的高效开采.     

抽油机井系统数学仿真技术

以抽油机井系统为对象建立了数学仿真模型,模型中除了抽油杆柱和液柱的力学模型和运动模型外,还包括了电机特性模型、抽油机力学模型和运动模型。将这些数学模型联立求解,可更真实地描述抽油机井系统的运动规律,从而提供了一种研究不同特性电机驱动下抽油机井的运动和受力的方法。从仿真示例看,高、低转差率电机驱动的抽油机井在运动和受力方面均有较大的差异,因此,在实际应用及设计中应考虑电机的运动特性。     

直线电机智能抽油机研制

研制节能、高效、智能型抽油机是抽油机研发制造行业多年以来不断努力的发展方向.直线电机智能抽油机以直线电机为动力直接带动抽油杆柱做上下往复运动实现原油举升,没有中间减速、换向环节,并利用智能控制器和同步机专用变频器实现抽油机的启停、换向、变速、冲程冲次调整、抽油杆断脱自动保护、自动调整最佳工作制度等功能.着重介绍了国内外第一台直线电机智能抽油机的原理、各部分结构和整机的性能测试情况.与其它类型抽油机相比具有结构简单、占地小、冲程长、节能高效、智能调参等优点,是一种具有很好发展前景的新型抽油机产品,代表了当今地面抽油机械设备的发展水平.     

游梁式抽油机与直线电机抽油机

游梁式抽油机利用电能转换为旋转运动,减速后再经四连杆机构转换为直线往复运动,其传动系统能量损失高达28%,加上旋转特性造成启动扭矩大,系统效率一般不超过30%。直线电机抽油机将电能直接转换为直线往复运动,简化了机械传动过程,有效地提高了效率,经测试节能可达54%,而且加大冲程时整机外形尺寸和重量都增加得很少,特别是抽汲参数可无级调整,为实现自动控制及满足采油工艺要求提供了条件,是一种很有发展前途的新型抽油机     

直线电机抽油机与游梁式抽油机工作性能对比

传统的＂机、杆、泵＂系统受抽油机结构和运行规律等条件的制约,冲程短、动载大、深抽效率低。直线电机抽油机克服了＂大马拉小车＂的现象,实现了长冲程、低冲次和抽汲参数的无级调整。研究了直线电机抽油机的工作性能及其对抽油系统的影响,并与游梁式抽油机进行对比,为＂三抽设备＂的优选提供理论支持。     

全平衡带式长冲程抽油机的动能平衡装置

全平衡带式长冲程抽油机采用配重平衡时 ,安装和调整麻烦 ,出现意外事故后 ,使系统恢复正常工作困难 ,而且配重与抽油杆柱的联接一旦被拉断极易造成设备及人身伤亡事故。为此 ,提出一种用动能平衡装置的新方案 ,该方案中 ,抽油杆柱在下冲程中释放出的重力势能转变成飞轮的转动动能 ,上冲程时飞轮帮助电动机做功 ,从而减少电动机的额定输出功率。动能平衡装置克服了配重平衡的不足 ,安装、调整和维修方便 ,安全性好 ,亦可用于链式、低矮式长冲程或超长冲程抽油机的平衡