第03章有杆泵采油1.ppt

抽油杆柱引起的悬点最大惯性载荷 上冲程： 取r/l=1/4时， 下冲程： 液柱引起的悬点最大惯性载荷 上冲程： 下冲程中液柱不随悬点运动，没有液柱惯性载荷 悬点最大惯性载荷 上冲程： 下冲程： ②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) 3. 摩擦载荷 (1)抽油杆柱与油管的摩擦力 （杆管） 上冲程主要受(1)、(2)、(4)影响，增加悬点载荷 (2)柱塞与衬套之间的摩擦力 （柱塞与衬套） (3)液柱与抽油杆柱之间的摩擦力 （杆液） (4)液柱与油管之间的摩擦力 （管液） (5)液体通过游动阀的摩擦力 （阀阻力） 下冲程主要受(1)、(2)、(3)、(5)影响，减小悬点载荷 ①抽油杆柱与液柱之间的摩擦力 抽油杆柱与液柱间的摩擦发生在下冲程，摩擦力方向向上。阻力的大小随抽油杆柱的下行速度而变化，最大值为： 主要决定因素：液体粘度和抽油杆的运动速度。 把悬点看做简谐运动，则 ②液柱与油管间的摩擦力 上冲程时，游动阀关闭，油管内的液柱随抽油杆柱和柱塞上行，液柱与油管间发生相对运动而引起的摩擦力的方向向下，故增大悬点载荷。 下冲程液柱与抽油杆柱间的摩擦力约为上冲程中油管与液柱间摩擦力的1.3倍。即： ③液体通过游动阀产生的阻力： 图3-12 标准型凡尔的流量系数 f p 柱塞面积 f o 阀孔面积 ④杆管摩擦力： ⑤柱塞与衬套之间的摩擦力： 抽油杆柱载荷、液柱载荷及惯性载荷是构成悬点载荷的三项基本载荷。稠油井内摩擦载荷及大沉没度井的沉没压力产生的载荷突出；在低沉没度井内，由于泵的充满程度差，会发生柱塞与泵内液面的撞击，将产生较大冲击载荷，从而影响悬点载荷。 (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： 在下泵深度及沉没度不很大、井口回压及冲数不高的稀油直井内，在计算最大和最小载荷时，通常可以忽略Pv、F、Pi、Ph及液柱惯性载荷，则： 令： 则： 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 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 图3-13 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。 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： 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tm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： 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： 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 曲柄滑块运动、杆柱惯性载荷 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