异相平衡式抽油机各杆件几何尺寸的优化设计

本文提出了以抽油机减速器输出轴的实际输出扭矩瞬时值的均方根作为抽油机各杆件几何尺寸的优化设计目标函数的看法,并对目标函数中的变量进行了讨论。同时对CYJ10型抽油机进行了优化设计。优化结果表明;优化后的异相平衡式抽油机减速器的实际最大扭矩比同型号的常规型抽油机降低50％,比API标准中的TM320—213—120抽油机降低21％。     

游梁复合偏置平衡节能型抽油机的优化设计

采用游梁、曲柄复合偏置平衡技术方案设计了一种小型游梁抽油机。建立了数学模型和目标函数,采用网格法寻优,对该抽油机进行了优化设计。优化结果表明,抽油机受力情况有所改善、减速器输出轴均方根功率、减速器输出轴当量扭矩、峰值扭矩和负扭矩都有大幅度下降,获得了较好的节能及综合性能。     

双驴头抽油机优化设计

后驴头轮廓曲线的形状是双驴头抽油机设计的关键。对后驴头轮廓曲线为偏心圆弧的双驴头抽油机运动规律作了进一步探讨，用矢量法建立了机构运动分析和动力分析的数学模型，且以上冲程扭矩因数峰值最小作为优化设计的目标函数，用优化理论中的复合形法进行优化计算，得到最优设计结果。计算实例表明，YCYJ14－5－53HB双驴头抽油机在最大冲程和最高冲次时，加速度和扭矩因数峰值比较小，减速器输出轴净扭矩波动不大，消除了负扭矩。     

前置式气动平衡抽油机的气体参数和几何参数及工作特性

作者从理论上分析了气体参数和几何参数对前置式气动平衡抽油机工作特性的影响。计算曲柄轴净扭矩时,应当考虑气压的波动系数μ和气缸安装位置的偏置角τ_0。气压波动系数和抽油机的几何参数有关,气体的压缩比值e影响着气包和气缸时容积比值。合理地匹配e和τ_0值,可使前置式气动平衡抽油机具有较佳的工作特性。     

游梁式抽油机运行过程优化控制扭矩测试分析

为了验证游梁式抽油机优化控制技术在抽油机上的应用效果,在大庆油田采油工程技术研究院的标准井上,通过贴应变片的方法,分别测定在常规工频和优化运行状态下抽油机3轴(电机轴、减速器输入轴和输出轴)扭矩的变化情况,并进行对比分析。分析结果表明,游梁式抽油机采用运行过程优化控制技术能够明显降低电机轴、减速器输入轴和输出轴的扭矩,且电机轴的扭矩降幅最大,减速器输入轴的扭矩降幅次之,减速器输出轴扭矩降幅最小;不同平衡率下,电机轴扭矩、减速器输入轴和输出轴扭矩峰值降低的幅度也不同;在300、600和800 m 3种动液面下,电机轴和减速器输出轴的扭矩交变幅度都降低,降低比例为36.8%～64.1%。     

游梁式抽油机的优化设计及节能效果分析

本文分别以抽油机上冲程悬点最大加速度及最大扭矩因数为目标函数,优化设计抽油机各杆件的几何尺寸,以曲柄轴净扭矩的均方根值为目标函数,优化设计平衡重的滞后角。优化设计的异相平衡抽油机具有较好的动力特性及显著的节能效果。     

正扭矩节能抽油机动力特性模型及仿真优化

在保留常规游梁抽油机优点的基础上,完全消除抽油机减速器轴负扭矩,设计了新型正扭矩节能抽油机。介绍了正扭矩抽油机的节能原理,即采用二次平衡系统对扭矩曲线进行调整,实现净扭矩为正值;应用CAD与ADAMS软件建立新型抽油机模型,进行动态仿真,从理论上证明该新型节能抽油机可以完全消除负扭矩,提高抽油机系统效率,达到了节能的目的。     

游梁式抽油机主体机构节能的优化设计

本文以节能为目标,用计算数学和数学规划的方法,对游梁式抽油机主体机构进行了动力分析及动态优化。全套算法适用于计算机运算,从而能快速取得精确的结果。计算中考虑了构件的惯性和曲柄平衡相位角。在取得曲柄计算扭矩的同时也算出了各铰接点的内力。将程序稍作改动,可用于前置式抽油机。     

游梁式抽油机优化设计数学模型

游梁式抽油机的优化设计必须充分考虑抽油机载荷的特殊性。根据对所选择的各种目标函数优缺点的分析,提出了以有效扭矩作为目标函数,并通过约束条件对峰值扭矩及绝对值最大负扭矩进行限制的数学模型。分析了按各种方案对冲程4.2m10型抽油机进行计算的结果,指出该模型可使抽油机整体设计达到最佳状态。     

CYJQ10—3．6—37HXP悬挂偏置游梁复合平衡抽油机

针对江苏油田小断块、低渗透率油井采油工艺要求，研制了CYJQ10－3．6－．36HXP悬挂偏置游梁复合平衡抽油机。这种新型抽油机吸取了气平衡前置式和双驴头抽油机的节能优点，采用悬挂偏置游梁复合平衡的方式，更加适应井下载荷变化规律，从而降低了减速器输出轴扭矩。在相同工况下与异相曲柄抽油机对比，在厂内台架试验中正扭矩峰值降低幅度在70％以上，负扭矩峰值降低约80％，节电率达16．9％－42．3％。在现场试验中，这种新型抽油机的节电率达15％。     

游梁式抽油机连杆辅助曲柄平衡改造研究

为解决常规游梁式抽油机存在的平衡效果差、曲柄净扭矩脉动大、负扭矩和能耗大等问题,提出连杆辅助曲柄平衡的复合平衡改造方案。建立改造后的CYJY10-4.2-53HB型抽油机改造机的虚拟样机,运用ADAMS仿真软件对虚拟样机进行运动学仿真、动力学仿真和优化设计试验,计算出改造后抽油机理论节电率约30%。现场改造样机1台,并进行改造前、后对比测试。测试结果表明,抽油机有功功率下降5.436 kW,系统效率提高13.79%,百米吨液耗电下降0.16 kW.h,年节电量4.76×104kW.h,节电率23.55%。改造机消除了负扭矩,降低了峰值扭矩,从而降低了电机的装机容量,且改造方法简单,节能效果显著。     

净扭矩呈小波动形态的新型抽油机动力学研究

针对常规游梁式抽油机电动机输入功率过高导致抽油机效率低、能耗过高的问题,研制了一种基于摇块机构的游梁变矩式抽油机。该抽油机传动机构在附加平衡载荷条件下,其曲柄轴净扭矩表现出了非常小的波动形态,电动机效率被提高,从而使抽油机的能耗大大降低。对该新型抽油机传动机构的运动和动力学分析结果表明,新型游梁变矩式抽油机较常规抽油机最大净扭矩大幅降低,最小净扭矩明显提高;其载荷波动系数CLF值趋近于1.0;均方根扭矩值较小,表现了较好的节能效果和很好的长冲程运动和动力性能。     

调径变矩型抽油机的优化设计与平衡效果分析

调径变矩型抽油机将常轨游梁平衡型抽油机的后臂下偏一个角度，变力臂、变配重，实现了变平衡力矩。文章对其几何尺寸与平衡参数进行了优化设计，证实该机型曲柄轴的均方根扭矩比异相型减少了31．2％，最大扭矩减少了35.3％，平衡效果显著。但净扭矩曲线存在负值，建议增加曲柄二次平衡，设计成复合平衡型抽油机。     

游梁式抽油机二次平衡分析

为解决游梁式抽油机能耗大、效率低的问题，设计了二次平衡装置。这种装置通过是挂在抽油机后端的平衡重的平衡作用，降低一次平衡曲柄轴净扭矩的两个峰值，达到减少能耗提高效率的目的。对抽油机的二次平衡作了较详尽的理论分析，给出了实行二次平衡后曲柄轴净扭矩的计算公式和安装二次平衡装置前后曲柄轴净扭矩曲线图。在大庆油田两口井上进行的现场试验结果表明，安装二次平衡装置后，两口井年节约电费分别为0.25万元和1．17万元，经济效益明显。     

游梁式异相型抽油机的多目标优化设计

通过评价单目标函数各自特点，提出了以多目标来优化抽油机的几何参数，并运用了单目标自动寻优与多目标综合判优的策略。建立数学模型时优选了约束条件，消除了不起作用的约束，使运算速度加快，经过对ＣＹＨ１２－４．８－７３ＨＢ型抽油机的计算，优选出一组最优设计方案，与现有同类型抽油机相比，最大扭矩因数和最大悬点加速度均减小，整机重量减轻。