曲柄轴净扭矩趋近直线形态的抽油机传动机构研究

普通电动机输出扭矩基本恒定,而抽油机曲柄轴净扭矩是交变载荷,两者的载荷特性无法达到"柔性"匹配,导致抽油机运行效率低下、能耗增高。利用游梁结构和导杆机构设计的游梁式六杆机构,实现了曲柄轴净扭矩曲线趋近于直线形态,提高了电动机的功率利用率,实现了抽油机节能降耗。根据设计方案,建立游梁式六杆机构运动和动力学模型,分析影响曲柄轴净扭矩曲线形态的主要因素,并以MATLAB优化工具箱为平台,对设计方案进行全参数优化设计,以实际载荷工况对游梁式六杆机构抽油机节能效果进行对比分析。     

曲柄导杆式六杆机构抽油机设计计算

普通异步电动机的输出转矩基本恒定不变,而抽油机曲柄轴净转矩确是交变载荷,两者的载荷特性无法达到"和谐"的匹配,直接导致抽油机运行效率低下、能耗增高。利用游梁结构和导杆机构设计的曲柄导杆式六杆机构抽油机,实现了曲柄轴净转矩曲线呈小波动形态变化,大大提高了电动机的负荷率和电动机功率利用率,实现了抽油机节能降耗。根据设计方案,建立了导杆式六杆机构抽油机在复合平衡方式下的运动和动力学模型,并以Matlab优化工具箱为平台,对设计方案进行全参数优化设计,以实际载荷工况对导杆式六杆机构抽油机节能效果进行了对比分析。     

非圆齿轮曲柄摇杆串联传动机构的设计与抽油机节能

通过建立非圆齿轮—曲柄摇杆机构的数学模型,分析了该机构的运动学特性。并以节能为出发点,提出了用于游梁式抽油机的非圆齿轮副的设计方法。在此基础上以CYJ10-3-53HB型抽油机为例,利用MATLAB软件对游梁式抽油机采用非圆齿轮传动减速箱和采用常规齿轮传动减速箱时的运动和动力性能进行了仿真对比,证实了理论分析的正确性。     

关于深井直线抽油机的研究

通过创新,设计了深井直线抽油机。其传动方式为：电动机→锥形齿轮→左右从动齿轮→下链轮→双链条→滑块→换向架→带动抽油杆往复运动;该抽油机的平衡方式为重力换向直接平衡抽油杆;另外,采用双链条特殊链节机构实现换向,保证了该抽油机的相对换向功小于传统游梁式抽油机,从而达到了节能效果。     

混合传动减速器在抽油机节能中的应用分析

抽油机是把地层中的石油提升到地面最重要的机械设备,其能耗巨大,在一定程度上加重了企业生产成本。通过分析抽油机能耗高的原因,找到了解决能耗高的方向。针对抽油机节能问题,主要从机械结构方面进行改良和从电气方面进行控制,应用一款新型减速器——齿轮链条混合传动减速器,通过减小抽油机电动机的功率配置,提高电动机载荷率、效率及减轻电动机"倒发电"程度等措施,实现了节能降耗的目标。     

新型六杆机构抽油机的性能分析

抽油机曲柄轴净扭矩为波动较大的交变载荷,而普通电动机的输出扭矩基本恒定不变,两者的载荷特性无法达到"和谐"的匹配,直接导致电动机热损失增高,抽油机系统效率过低、能耗增大。新型六杆机构抽油机,依据变矩原理使摇杆力矩可以随悬点载荷的变化而自动调节,实现了曲柄轴净扭矩曲线呈小波动状态,大大降低了电动机的热损失,提高了电动机的工作效率,降低了抽油机的能耗。根据设计方案,建立了新型六杆机构抽油机的运动和动力学数学模型,对主要的性能参数进行了优化设计,并对其性能进行了对比分析。     

一种新型节能双曲柄无游梁抽油机设计

针对当前油田普遍存在地质情况复杂,含油量逐渐减少,油层复合物比较多的条件下进行原油开采现状,提出了一种新型节能双曲柄无游梁抽油机设计方法。构建了双曲柄无游梁抽油机设计平台,设计了新型的传动机构。进行了常规抽油机四连杆机构净扭矩曲线分析实验。经过仿真实验,表明了抽油机结构设计合理,具有重大的理论与经济价值。     

游梁式抽油机中游梁支撑轴的研究与分析

以游梁式抽油机的主要磨损部件游梁支撑轴为研究对象,对其进行运动分析。同时建立游梁式抽油机的机构简化模型及游梁支撑轴的力学模型,分析游梁支撑轴在工作载荷下的受力和载荷分布。所做研究为优化油梁支撑轴设计,避免游梁支撑轴损坏,延长游梁式抽油机使用寿命提供了参考。     

行星齿环传动及其应用研究

提出了一种适用于无游梁抽油机的新型传动机构--行星齿环传动.该传动机构主要由上下齿条和左右半内齿轮构成的封闭形状和行星轮组成,行星轮分别与齿条和内齿轮啮合,带动该机构直线往复运动.该文通过建立行星齿环传动机构的运动学分析模型,导出了其系杆和齿环滑决速度、加速度计算公式.在行星齿环式无游梁抽油机方案设计的基础上,研制出该抽油机的小型样机,并对样机的运动性能进行了数值分析和试验研究.研究表明该传动机构具有良好的运动特性.     

齿轮传动系统动态特性与传动效率研究

随着社会经济与科学技术的飞速发展,游梁式抽油机被广泛应用在油田施工中,游梁式抽油机是油田综合工作面的主要设备,虽然提高了施工效率与作业质量,但是游梁式抽油机在运行过程中会产生一系列问题,不仅对油田生产作业带来一定的影响,还对工作面设备配套选型有着至关重要的影响。变速箱是游梁式抽油机的重要组成部分,随着互联网技术与信息技术的快速发展,齿轮传动系统动态特性与传动效率也成为了相关学者研究的重要内容,必须重视齿轮传动系统动态特性与传动效率的设计研究及优化,进一步提高游梁式抽油机的运行效率。基于此,文章从多个角度与层面就齿轮传动系统动态特性与传动效率进行深入分析。     

基于模糊控制的节能型复合液压缸式抽油机设计

抽油机是把石油从地层提升到地面的重要的机械设备。基于目前液压抽油机在使用过程中存在的高耗能、低效率、换向不平稳等问题,采用恒功率可调变量泵的控制策略,设计一种采用蓄能器回收能量的复合液压缸式抽油机。在AMESim中搭建系统模型,并通过模糊控制优化抽油杆速度特性曲线。仿真结果验证抽油杆换向速度波动超调量由原来的20.6%降到3.82%,蓄能器能够节能48%。     

变频游梁式抽油系统动态仿真与实时频率优化

针对变频控制游梁式抽油系统,考虑了频率实时变化对抽油机运动规律、杆柱纵向振动、悬点载荷、地面装置节点扭矩与功率的影响,建立了变频控制游梁式抽油系统动态参数的仿真模型。对实时频率函数进行傅里叶变换,并以其傅里叶系数为设计变量,以电动机输出功率的均方根值最小为优化设计的目标函数,综合考虑冲次不变、上下冲程时间分配、频率范围等约束条件,建立了实时频率优化设计的数学模型。仿真与优化结果表明：所建立的仿真模型具有较高的仿真精度,能够满足实际应用的要求;优化实时频率可以显著改善抽油机的动力性能,悬点载荷波动幅度降低,曲柄轴最大扭矩与扭矩波动幅度显著下降,电动机输出功率幅值与波动幅度显著下降,降低了系统输入功率,有功节电率为25.8%。     

变频游梁式抽油系统运行参数的优化设计与性能仿真*

综合考虑电动机端电压频率的实时变化以及电动机负载扭矩波动对电动机瞬时转速的影响,建立了变频控制游梁式抽油系统曲柄运动规律、抽油杆柱纵向振动规律与系统动态参数的仿真模型。将抽汲参数、平衡装置参数、频率函数、电动机输出轴皮带轮转动惯量等系统运行参数作为优化设计变量,在保证油井产量不变、抽油机承载能力、抽油杆柱强度、平衡度和上下冲程时间分配等约束条件的基础上,以系统输入功率最低作为优化设计的目标函数,建立了变频游梁式抽油系统运行参数优化设计的数学模型。仿真与优化结果表明：① 在抽汲参数一定的条件下,优化实时频率可以显著改善游梁式抽油系统的动力性,具有明显的节电效果;② 优化电动机输出轴皮带轮转动惯量可以降低电动机输出功率的幅值与波动程度,进一步提高变频控制游梁式抽油系统的节电效果;③ 综合优化抽汲参数、平衡装置参数、频率函数与电动机输出轴皮带轮转动惯量可以显著改善系统的动力性能,降低系统能耗。     

提捞式抽油机研究与分析

针对油田供液能力差、产量低、能耗高、设备效率差的低产油井,研制了一种新型采油设备——连续柔性抽油杆提捞式抽油机.主要从基本结构、工作原理、柱塞胶筒受力分析、能耗分析比较等方面阐述了新型捞油机的特点.该设备优化了采油工艺,达到了节能降耗的目的,由于能够实现智能间歇起抽和停止,大大减少了人力投入,降低了工人的劳动强度,提高了抽油效率.随着该项技术的日臻成熟,智能提捞式抽油机有着广阔的应用前景.     

立式节能抽油机的智能控制系统

为解决我国游梁式抽油机成本高、耗电量大,效率低、调整困难等问题,对比分析了智能控制立式抽油机的优点,将立式抽油机代替游梁式抽油机应用到实际中去。开展了针对立式抽油机的高效率可靠性分析,提出了利用西门子PLC和Micromaster变频器来实现具有自适应变频调速和自动进行故障诊断智能控制系统的方法,该控制系统通过选用西门子PLC作为核心控制器去控制变频器,通过改变电动机的运转频率,实时计算了抽油机应该运行的速度,通过计算上、下冲程的时间,来控制变频器的输出电源的频率和电压。实现了电动机的无级调速控制,并做到了运行转矩的适配。研究结果表明,该节能立式抽油机的智能控制系统具有结构简单、无故障运行寿命长并提供远程监控接口等特点。     

抽油机节能控制柜的研制

针对抽油机功率因数低、能耗高等问题,研制了抽油机专用节能控制柜。该系统通过检测负载电流,经隔离后送入控制器,根据负载状况产生控制信号,使晶闸管按照负载变化控制导通角,实现电动机输出功率与负荷变化的跟踪,从而减少了能量的浪费,提高了系统的功率因数,具有较好的节能效果。该设备已经应用于大庆油田采油二厂32kW电动机,取得了较好的经济效益。     

智能提捞式抽油机结构改进与技术创新

针对吉林松原北部低渗透油田油层深、产量低、传统抽油机举升能耗高、效率低的问题,试验应用智能提捞式抽油机实现间歇生产.文中主要针对应用过程中出现的情况分析总结,并进行了相应的改进与创新设计.现场应用表明,智能提捞抽油机能够满足低产井的举升需要,极大地降低了系统能耗,具有较好的推广前景.     

建立开放式结构零件库的方法研究

为提高抽油机效率，节约电能，对游梁抽油机设计了双功率电机。本文介绍了如何用ＭＯＴＯＲＯＬＡ单片机ＭＣ６８ＨＣ０５实现双功率电机的控制，该单片机系统可保证抽油机系统高效、可靠运行。最后还给出了控制系统硬件组成和软件编程框图。