《悬点运动规律》课件.pptVIP

掌握抽油机驴头悬点的位移、速度和加速度的变化规律是研究抽油装置动力学和进行抽油系统动态分析的基础。游梁式抽油机是以游梁支点和曲柄轴中心的连线作为固定杆，以曲柄、连杆和游梁后臂为三个运动杆所构成的四连杆机构 。为了便于分析，可简化为简谐运动和曲柄滑块机构。而在减速器输出轴扭矩计算和有杆抽油系统数值模拟中则需要对连杆机构进行精确分析。 * * * 曲柄滑块运动与简谐运动相比，速度变化为一歪曲的正弦曲线，加速度为一歪曲的余弦曲线，在下死点最大加速度大R/P倍，上死点最大加速度小R/P倍 曲柄滑块运动可作为一般的计算和分析，但做精确的分析计算和抽油机结果设计，必须按四连杆机构来研究他的实际运动规律 * 结构不平衡是用来描述游梁抽油机的一个参数。在API 11E中，定义为当连杆和曲柄分离时，游梁处于水平位置时，需要加载到光杆上的力，向上为负，向下为正。 对于前置式抽油机，结构不平衡为负。 * 曲柄的偏移角是指的曲柄孔连线和曲柄臂的夹角。对于前置式抽油机。偏移角通常为负，连杆优化的游梁式抽油机为正，传统抽油机偏移角为0。 * 对于长冲程抽油机，用户必需输入齿轮直径（D），顶部与底部齿轮的距离（C）,连杆的长度（通常为0）和顶部鼓轮直径比（通常为1） Strock=C+D 模拟一个200英寸冲程的水力泵，用户可以输入齿轮直径为20英寸，齿轮间距为180英寸。如果用户用这个方法来模拟长冲程水力泵，那么齿轮扭矩和电力消耗的计算就没有用处。但是地面的示功图、光杆的载荷、应力分析等等还是可用的。 * 抽油机带动抽油杆柱和液柱作周期性的变速运动中会产生惯性力，引起杆柱和液柱弹性振动均作用于悬点，而这些载荷的大小和方向与悬点的运动状态有关，故称动载荷。 * * 上冲程主要受(1) (2) (3)的影响，增加悬点载荷； 下冲程主要受(1) (2) (4) (5)的影响，减少悬点载荷。； * 上冲程主要受(1) (2) (3)的影响，增加悬点载荷； 下冲程主要受(1) (2) (4) (5)的影响，减少悬点载荷。； * 游梁抽油机的运动学模型的主要任务是根据抽油机的几何关系求解悬点位移、速度、加速度随时间和曲柄转角变化的规律，以便为载荷分析和扭矩计算提供运动学数据。 抽油机悬点运动 简化分析 简谐运动 曲柄滑块机构 精确分析 分析方法 可将游梁与连杆的连接点 B 的运动简化为简谐运动，即认为B 点的运动规律和D 点做圆周运动时在垂直中心线上的投影 （C 点） 的运动规律相同 假设条件： R/P → 0 R/C → 0 B A D 简谐运动 抽油机悬点运动 悬点位移SA、速度V A 和加速度a A 分别为： 抽油机悬点运动 可将游梁与连杆的连接点 B 的弧线运动近似的看作直线运动，把抽油机的运动简化为曲柄滑块运动 假设条件：0R/P 1/4 曲柄滑块运动 抽油机悬点运动 悬点位移SA、速度V A 和加速度a A 分别为： 抽油机悬点运动 B A D 传统抽油机尺寸参数 前置型抽油机尺寸参数 抽油机悬点运动 悬点加速度曲线 悬点速度曲线 抽油机悬点运动 抽油机结构不平衡 抽油机悬点运动 曲柄偏置角 抽油机悬点运动 皮带抽油机尺寸参数 抽油机悬点运动 在抽油过程中，抽油机驴头悬点要承受多种载荷，除了抽油杆柱自重、液柱重量等静载荷外，还有惯性载荷、振动载荷等动载荷以及各种摩擦载荷。在抽油机驴头悬点上下往复运动过程中，上述各类载荷均作周期性变化。反映悬点载荷随其位移变化规律的图形称为光杆(地面)示功图（W ×S ＝功） 。 利用实测示功图可求得悬点实际载荷，用于机、杆、泵的工作状况分析(诊断)。但是，在选择抽油设备以及确定工艺参数时，需要预测悬点载荷。因此，对悬点载荷及其变化规律进行理论分析和计算是十分必要的。 抽油机悬点载荷 抽油泵工作过程 上冲程：游动阀关（柱塞上的阀）；固定阀开（泵筒上的阀），地面排油。 下冲程：游动阀开；固定阀关，泵筒向柱塞上方排油。 悬点载荷：抽油杆悬挂在驴头处的载荷。 上下冲程悬点载荷不同 抽油机悬点载荷 抽油泵的工作原理 抽油机悬点载荷 悬点承受的载荷 动载荷 静载荷 振动 惯性 摩擦 杆重 液重 沉没压力 井口回压 抽油机悬点载荷 抽油杆柱的重力产生的悬点载荷: 上冲程：在空气中的重力 下冲程：液体中的重力 抽油机悬点载荷 液柱的重力产生的悬点载荷 上冲程：液柱的重力经抽油杆柱作用于悬点，其方向向下，使悬点载荷增加 下冲程：液柱的重力作用于油管上，因而对悬点载荷没有影响。 抽油机悬点载荷 沉没压力产生的悬点载荷 沉没压力只发生在上冲程，减小悬点载荷： 沉没压力 液流产生的压降 泵吸入口压力 抽油机