有杆泵采油-教案分析.ppt

(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)。 (三) 平衡计算 1)复合平衡 复合平衡 平衡半径公式: Wcb—曲柄平衡块总重； Wb—游梁平衡块重； Wc—曲柄自重(两块)； Xuc－抽油机本身的不平衡值。 Rc—曲柄本身的重心到曲柄轴心距离 2)曲柄平衡 平衡半径公式： 曲柄平衡 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等。 若上冲程的电流峰值大于下冲程的电流峰值，说明平衡不够。 二、曲柄轴扭矩计算及分析 (一)计算扭矩的基本公式 抽油过程中减速箱输出轴(曲柄轴)的扭矩M等于曲柄半径与作用在曲柄销处的切线力T的乘积，即： 复合平衡抽油机： 曲柄平衡抽油机： 游梁平衡抽油机： 不同平衡方式的抽油机扭矩精确计算相关式 θ—从水平位算起的游梁摆角； α－连杆和曲柄之间夹角； β—游梁后臂与连杆之夹角。 简化条件：忽略游梁摆角和游梁平衡重惯性力矩的影响。 复合平衡抽油机: 曲柄平衡抽油机： 游梁平衡抽油机： 不同平衡方式的抽油机扭矩简化计算相关式 扭矩因数：悬点载荷在曲柄轴上造成的扭矩与悬点载荷的比值。 抽油机结构不平衡值B：等于连杆与曲柄销脱开时，为了保持游梁处于水平位置而需要加在光杆上的力。 (方向向下为正) (二)扭矩因数计算 抽油机几何尺寸与曲销受力图 (三)悬点位移与曲柄转角的关系 扭矩曲线 —驴头在下死点位置时的 角 —驴头在上死点位置时的 角 —随φ角而变的b和K之间的夹角 冲程百分数： 抽油机运动规律 实测示功图 悬点载荷与曲柄转角的关系 濮1-3井扭矩曲线 1.净扭矩；2.油井负荷扭矩；3.曲柄平衡扭矩 扭矩因数与曲柄转角的关系 (四)扭矩曲线的应用 1.检查是否超扭矩及判断是否发生“背面冲突” 2.判断及计算平衡 平衡条件： “背面冲突”：抽油过程中曲柄轴上出现负扭矩现象时，减速箱的主动轮变为从动轮的现象。 3.功率分析 减速箱输出的瞬时功率: 减速箱的平均输出功率： 电动机输出的平均功率： 电动机输入的平均功率： ηcyj为减速箱传动效率 ηm为皮带传动效率 4.效率分析 电机、皮带传动、减速箱的效率分析。 (五)最大扭矩计算公式 2.计算最大扭矩的近似公式 (1) 抽油机悬点运动简化为简谐运动 (2) 忽略抽油机系统的惯性和游梁摆角的影响 (3) 最大峰值扭矩发生在曲柄转角为90?时 简化条件： 1.根据扭矩曲线计算最大扭矩 有效平衡值： 抽油机结构不平衡重及平衡重在悬点产生的平衡力。它表示了被实际平衡掉的悬点载荷值。 在平衡条件下： 3.计算最大扭矩的经验公式 苏联拉玛扎诺夫于1957年提出： 根据国内油井扭矩曲线的峰值建立的经验公式： 三、电动机选择和功率计算 (一)电动机功率计算 电动机的选择关系到电能的利用效率和能否充分发挥抽油设备与油层生产能力。 a.负荷是脉冲的，而且变化大； 游梁式抽油装置的特点： 目前国产抽油机所选配的电动机大多是高起动转矩系列的三相异步封闭式鼠笼型电动机。 b.启动条件困难，要求有大的启动转矩； c.所用的电动机功率不太大，但总的数量大； d.在露天工作，要求电动机维护简单、工作可靠。 电动机功率与曲柄轴上的扭矩关系式为： 由于抽油机悬点载荷、电动机功率与曲柄轴扭矩是变化的，因此电动机选择的一般是根据扭矩的变化规律，按等值扭矩计算，即： 等值扭矩Me ：用一个不变化的固定扭矩代替变化的实际扭矩，使其电动机的发热条件相同，则此固定扭矩即为实际变化的扭矩的等值扭矩。 等值扭矩与最大扭矩之间的关系 作简谐运动时，扭矩呈正弦规律变化： 真实运动规律： 考虑到不平衡等因素，实际计算时建议采用： 电动机功率： （二）抽油效率计算 (3) 光杆功率计算的近似计算： 水力功率：在一定时间内将一定量的液体提升一定距离所需要的功率。 光杆功率：通过光杆来提升液体和克服井下损耗所需要的功率。 (1) 根据实测示功图准确计算： (2) 根据示功图绘制扭矩曲线准确计算光杆平均功率。 η为泵效 地面效率： 电动机效率 皮带和减速箱效率 四连杆机构效率 盘根盒效率 抽油杆效率 抽油泵效率 管柱