储能式平稳换向采油系统悬点载荷与效率建模

为解决油田抽油系统开采原油效率低、能耗大等问题,以抽油机系统为研究对象,建立抽油机动力学模型与效率模型,并利用该数学模型计算出该抽油机悬点载荷示功图与效率,进而提出一种新的动力系统传动方案,即利用弹簧组存储抽油系统减速换向惯性能量,抽油系统换向后加速起动时能量释放.结果显示:加入弹簧储能装置的电动机减小了电机工作状态转换之间的冲击,大幅节省系统能量消耗.本设计的抽油系统弹簧储能装置能够显著减小电机扭矩波动,缩短启动时间,减小电机发热,延长电机寿命.对比传统往复式抽油机有明显的改善,节能率达到10.46%.     

永磁传动技术在抽油机系统中的节能效果分析

分析了永磁传动技术在抽油机系统中应用的节能效果,首先阐述了永磁传动器系统构造与工作原理,根据其安装前后所采集的抽油机系统的生产参数对电机的转差率进行叠加并绘出其转矩特性曲线,分析悬点载荷和曲柄轴的运动规律,并研究抽油机系统的光杆功率和有功功率的变化特点,数据比对与分析结果表明,永磁传动器改善了抽油系统的动力性能,减少载荷和扭矩波动,降低了抽油机的驱动电机的装机功率,从理论分析和试验结果两方面证实了永磁传动技术在抽油机系统应用中的节能效果。     

抽油机减速箱齿轮传动优化及仿真

基于抽油机悬点载荷变化规律,运用MATLAB对抽油机减速箱传动方式进行数字仿真和计算,采用Pro/E和ADAMS联合对非圆齿轮减速箱进行模拟仿真.结果表明,采用非圆齿轮传动来优化游梁平衡抽油机能够获得较好的传动性能和节能效果.     

抽油机液压伺服加载试验装置的系统辨识

为能模拟抽油机的真实负载并使试验现代化和简单化。笔者设计了一种用计算机控制的抽油机的液压伺服加载试验系统，文中介绍了当液压伺服加载到抽油机上时，使用伪随机二位式序列辨系统，找到比较理想的参数模型，给出ｍ列和ｍ序列响应，通过相关分析法，设计出最优输入信号，从而成功地解决了力和两上个参数的同步控制实现了将输入示功图按负载的悬点位置严格的对应关系，方便、准确地将载荷加到抽油机悬点上，达到了较高的精度等级     

一种常规游梁式抽油机的“下偏杠铃”改造方法

下偏杠铃角度的不可调节和复合平衡力矩与悬点载荷力矩难以完全匹配,影响了下偏杠铃复合平衡抽油机平衡效果.分析常规游梁式抽油机的载荷特性,得出悬点载荷的峰值出现的位置与井况参数的关系,提出一种下偏杠铃抽油机改造方法,依据油井抽汲参数调节下偏杠铃的角度,使其最大力臂与悬点最大载荷对应,提高抽油机的平衡效果.测试结果表明,该改造方案节能效果接近15%,若合理配置装机功率,提高其功率因数,综合节电率将超过20%,具有良好的应用前景.     

基于系统效率最高的抽油机井合理流压研究

确定抽油机井合理流压是采油工程与油藏工程的重要研究内容。本文建立了以系统效率最高为评价指标的抽油机井合理流压仿真方法,具体包括：基于抽油机井井筒油气水多相稳定流动的泵排出口压力与油井产液量的耦合仿真模型;有效功率的仿真计算方法;基于抽油杆柱轴向振动与悬点示功图仿真的电动机输入功率仿真模型;系统效率与流压、油藏参数、抽汲参数之间函数关系的仿真模型;给定流压条件下系统效率极值的仿真模型;系统效率极值随流压的变化规律以及合理流压的确定方法。仿真分析结果表明：流压对抽油机井系统效率有显著影响,优化流压可以显著提高系统效率;含水率、气油比与饱和压力等油藏参数是影响合理流压的主要因素。     

Analysis of harmonic wave composition from the pumping unit energy

从理论上研究了两个谐波源合成的谐波电流,给出两个谐波源合成的谐波电流有效值的计算公式,得出两台该种节能器在抽油机电机上应用时谐波的合成谐波电流与两台抽油机驴头悬点相对位置有关. 对更多抽油机接入节能器后,在抽油机的一个冲程内,同一网线上所有抽油机驴头悬点的位置可分成两个位置范围,一是使cos θ     

游梁式抽油机减速箱的多体动力学分析

为进一步研究减速箱受力状况,以游梁式抽油机为研究对象,建立游梁式抽油机齿轮传动系统中齿轮-轴-轴承以及驴头-平衡块-齿轮箱的动力学模型。将驴头引起的变载荷作为传动系统的外部激励,求解系统的动态响应、各轴的扭矩时间历程及轴承作用于箱体的力。采用传统计算方法求解驴头悬点载荷,并运用作图法求解减速箱的输出轴扭矩。仿真求解与理论计算结果相比,误差在5%以内。     

基于场路耦合法的永磁同步电机数字控制系统设计和分析

针对电机控制系统中电机与控制器相互耦合对系统设计精度带来的影响，提出了一种永磁电机控制系统设计新方法，该方法基于永磁同步电机（PMSM）数学模型，建立完整的电机三维电磁场分析模型和基于转子磁场定向控制策略的控制系统模型，通过场路耦合法进行协同仿真分析，仿真结果可精确反映永磁同步电机与控制系统的相互耦合特性，同时转矩和转速良好的动、静态响应可满足控制系统高性能的要求.进而建立了与仿真系统完全对应的永磁同步电机实验系统，实验结果与仿真结果完全吻合，表明该设计分析方法的正确性，为实际永磁电机系统的设计分析提供了实施途径.     

利用电机工作参数预测油井动液面深度的研究

为寻求一种可靠预测油井液面深度的方法,结合抽油机电机工作参数、抽油机结构及油井液面计算理论,建立电参数反推油井液面深度数学模型。以油井实测电参数、悬点示功图、动液面深度进行验证。结果表明:理论示功图与实测功图面积误差为8.16%,上冲程平均载荷相对误差为1.37%,下冲程平均载荷误差为3.48%,最大载荷相对误差约为2.76%,最小载荷相对误差约为8.802%,动液面深度误差不超过10%。研究成果为油井实时调参提供了理论与试验基础。     

中心传动减速机悬浮支承参数的动态优化

本文在深入分析中心传动减速机多级斜齿轮传动系统的基础上，利用建立的弯扭耦合振动动力学模型，研究了悬浮支承刚度和阻尼对齿轮传动系统动态特性的影响。同时建立了以低速级平衡轮齿轮动载系数最小为目标函数的动态优化模型，从而对悬浮支承刚度和阻尼实现了动态优化设计。为分析悬浮支承的均载机理和提高减速机寿命打下基础。     

油田配电网的无功补偿策略

针对油田电网负荷特点和运行特性,建立了抽油机的数学模型,并根据油田配电网多分支辐射式单向供电的接线方式以及负荷分散性大、功率因数低、电压压降大的特点,采用了随器补偿和分散补偿相结合的方式,通过前推回代法计算潮流,以灵敏度分析确定补偿地点和补偿容量.仿真结果表明了该方法的有效性.     

稳定型悬索桥运输载荷通过时的非线性动态响应

研究稳定性悬索枯木逢春晨运输载荷通过时的动态响应问题,导出了动力加载模式,用有理近似法求解系统非线性有限元动力方程,分析了动力响应特征。     

惯性质量对馈能悬架阻尼特性和幅频特性的影响

建立了包括馈能电机及其控制模型在内的馈能减振器Matlab/simulink仿真模型,分析了惯性力对馈能悬架阻尼特性的影响。利用结构振动分析方法,推导出馈能悬架固有频率的计算公式及对路面激励的传递特性。通过改变惯量比,分析了惯性质量对车身加速度、悬架动挠度和车轮相对动载荷的幅频特性的影响。结果表明:惯性质量使馈能悬架的共振频率较传统悬架提前;性能方面,低频共振区特性有一定的改善,而对高频共振区传递特性产生不利影响;更高激励频率对平顺性不利,而对安全性影响不大。     

柔性悬索桥动力特性分析

对于整体刚度很低的柔性悬索桥而言,动力特性的分析非常重要.采用非线性的有限元理论,对柔性悬索桥进行了详细的动力分析,探讨了结构的动力特征值问题,最终找出了它所固有的动力特性.并通过与其他悬索桥的对比,进一步分析了柔性悬索桥的结构特点.分析结果还为系统的动力荷载分析提供了基础.这些分析数据还为施工控制以及日后桥梁使用过程中的健康检测提供了控制性的依据.     

减小动载荷道路破坏的悬架参数研究

选用“95百分位四次幂和力”作为动载荷道路破坏的评价指标,通过一个二自由度四分之一汽车振动模型的仿真,得到了道路破坏与悬架刚度和阻尼参数之间的关系,并从振动的角度给予了解释。此外还分析了道路破坏与道路不平度及载重量之间的关系,为道路友好性悬架的设计提供了理论参考。     

基于键合图的超磁致微驱动刀架动力学模型构建

随着精密加工技术在尖端科技领域的广泛应用,研究新型的微细加工微进给装置,是实现高精度微细加工的关键。在GMM微进给刀架磁机耦合理论研究的基础上,进行GMM微驱动刀架设计,构建其力-位移耦合模型,并采用键合图法构建微进给刀架的动态特性方程。     

永磁同步电机混合非线性控制策略

永磁同步电机是一个非线性多变量强耦合系统,采用传统的线性控制方法难以在大范围运行中保持良好的动态性能和鲁棒性.针对永磁同步电机的特点,提出一种结合滑模控制和自抗扰控制的混合非线性控制策略,用于永磁同步电机矢量控制系统设计.根据指数趋近律算法设计滑模控制器,用于内环的电流控制.外环的速度采用自抗扰控制,速度控制器对负载扰动进行估计和补偿.仿真结果表明,提出的控制系统不仅具有良好的动态和静态性能,而且对负载及系统参数扰动具有较强的鲁棒性.     

随机波浪力下超大型钢吊箱围堰动力响应分析

为了研究超大型深水钢吊箱围堰在随机波浪力作用下的动力响应,以苏通大桥5#钢吊箱为工程背景,建立了对应的整体有限元模型.基于文氏谱以及线性谐波叠加法完成了波浪频谱与波浪时程的转换,进而得到了钢吊箱在频域与时域内的动力响应,并与特征波法和规范静力法进行了对比.结果表明,钢吊箱基频高,整体刚度较大;考虑附连水质量的影响,钢吊箱的自振频率急速下降,更接近波浪力谱峰值频率,增大了共振的可能性,动力分析时必须考虑附连水质量的影响;波浪荷载作用下,钢吊箱的动力效应普遍增大,但幅度增大较小.实际工程中,应在静力计算结果的基础上乘以1.15的放大系数,或者直接采用特征波法进行计算.