采油工程有杆泵采油().ppt

振动载荷： 抽油杆柱本身为一弹性体，由于抽油杆柱作变速运动和液柱载荷周期性地作用于抽油杆柱，从而引起抽油杆柱的弹性振动，它所产生的振动载荷亦作用于悬点上。其数值与抽油杆柱的长度、载荷变化周期及抽油机结构有关。 (在考虑抽油杆柱弹性时最大载荷计算时介绍) (一)悬点所承受的载荷 (二)悬点最大和最小载荷 1.计算悬点最大载荷和最小载荷的一般公式 最大载荷发生在上冲程，最小载荷发生在下冲程，其值为： 2.考虑抽油杆柱弹性时悬点最大载荷的计算 初变形期之后，抽油杆柱带着活塞随悬点做变速运动。在此过程中，除了液柱和抽油杆柱产生的静载荷之外，还会在抽油杆柱上引起动载荷。 初变形期末抽油杆柱运动引起的自由纵振产生的振动载荷 初变形期：从上冲程开始到液柱载荷加载完毕的过程。 抽油杆柱做变速运动所产生的惯性载荷 动载荷 忽略液柱对抽油杆柱动载荷的影响 (二)悬点最大和最小载荷 抽油杆和油管弹性伸缩示意图 ①抽油杆柱自由纵振产生的振动载荷 在初变形期末激发起的抽油杆的纵向振动微分方程为: 边界条件 初始条件 抽油杆柱的自由纵振在悬点上引起的振动载荷为: 用分离变量法求解为： 坐标原点选在悬点 (二)悬点最大和最小载荷 随 的变化 悬点的的振动载荷是 的周期函数。 所以，最大振动载荷发生在 处，实际上由于存在阻尼，振动将会随时间衰减，故最大振动载荷发生在 处，即： ②抽油杆柱的惯性载荷 惯性载荷的大小取决于抽油杆柱的质量、悬点加速度及其在杆柱上的分布。悬点加速度的变化决定于抽油机的几何结构。 简谐运动时，悬点加速度为： 抽油杆柱距悬点x处的加速度为： 初变形期之后抽油杆柱随悬点做变速运动，必然会由于强迫运动而在抽油杆柱内产生附加的动载荷。为了使问题简化，把强迫运动产生的动载荷只考虑为抽油杆柱随悬点做加速度运动而产生的惯性载荷。 (二)悬点最大和最小载荷 在x处单元体上的惯性力将为： 积分后可得任一时间作用在整个抽油杆柱L上的总惯性力： (二)悬点最大和最小载荷 ③悬点最大载荷 初变形期后，悬点载荷P是抽油杆柱载荷、液柱载荷、及振动、惯性载荷叠加而成，即: t0为初变形期经历的时间 取最大振动载荷出现的时间为悬点出现最大载荷的时间,则得到计算悬点最大载荷的公式： (二)悬点最大和最小载荷 a.油管下端固定 在油管下端固定的情况下，初变形期末柱塞对悬点的相对运动速度等于悬点运动速度，即 油管下端固定时悬点最大载荷为： b.油管下端未固定 初变形期末悬点运动速度： 初变形期末柱塞对悬点的相对运动速度将小于悬点运动速度，并且： 油管下端未固定时悬点最大载荷为： (二)悬点最大和最小载荷 3.计算悬点最大载荷的其它公式 一般井深及低冲数油井 简谐运动、杆柱和液柱惯性载荷 简谐运动、杆柱惯性载荷 简谐运动、杆柱和液柱惯性载荷 (二)悬点最大和最小载荷 第三节 抽油机平衡、扭矩与功率计算 一、抽油机平衡计算 不平衡原因 不平衡造成的后果 上下冲程中悬点载荷不同，造成电动机在上、下冲程中所做的功不相等。 ①上冲程中电动机承受着极大的负荷，下冲程中抽油机带着电动机运转，造成功率的浪费，降低电动机的效率和寿命； ②由于负荷极不均匀，会使抽油机发生激烈振动，而影响抽油装置的寿命。 ③破坏曲柄旋转速度的均匀性，影响抽油杆和泵正常工作。 (一)平衡原理 在下冲程中把能量储存起来，在上冲程中利用储存的能量来帮助电动机做功，从而使电动机在上下冲程中都做相等的正功。 所以，为了使抽油机平衡，在下冲程中需要储存的能量或上冲程中需要释放的能量应该是悬点载荷在上下冲程中所做功之和的一半。 下冲程： 上冲程： 平衡条件： 一、抽油机平衡计算 (二)平衡方式 气动平衡 机械平衡 游梁平衡：游梁尾部加平衡重； 曲柄平衡(旋转平衡)：平衡块加在曲柄上； 复合平衡(混合平衡)：游梁尾部和曲柄上都有平衡重。 (1) 气包内的气体压缩与膨胀 (2) 多用于大型抽油机； (3) 节约钢材； (4) 改善抽油机受力状况； (5) 加工质量要求高(如气包的密封性等)。 一、抽油机平衡计算 (三) 平衡计算 1)复合平衡 平衡半径公式: 一、抽油机平衡计算 复合平衡 2)曲柄平衡 平衡半径公式： 曲柄平衡 一、抽油机平衡计算 3)游梁平衡 达到平衡所需要的游梁平衡块重: 游梁平衡 (四)抽油机平衡检验方法 1)测量驴头上、下冲程的时间 平衡条件下上、下冲程所用的时间基本相等。 如果上冲程快，下冲程慢，说明平衡过量。 2)测量上、下冲程中的电流 平衡条件下上、下冲程的电流峰值相