抽油机曲柄轴扭矩及电机功率计算.pptVIP

一、曲柄轴扭矩的计算1.计算扭矩的基本公式分别在曲柄连杆系统和游梁系统中,取力矩平衡可得:曲柄连杆系统:游梁系统:消去Fp，可求得复合平衡条件下的矩计算公式:曲柄平衡抽油机，，则扭矩计算公式为:其中:游梁平衡抽油机，，则扭矩计算公式为:表示悬点载荷在曲柄轴上产生的扭矩，称之为油井负荷扭矩，用表示，可写成:令称作扭矩因数或扭矩因子，即为悬点载荷在曲柄轴上造成的扭矩(负荷扭矩)与悬点载荷的比值。表示曲柄及其平衡重在曲柄轴上造成的扭矩，称之为曲柄平衡扭矩，可写成:把曲柄轴上的负荷扭矩与曲柄平衡扭矩之差，称作净扭矩，用表示为:其中:当考虑抽油机本身的结构不平衡时:式中B----抽油机结构不平衡值，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。为了简化计算，可忽略游梁摆角及游梁平衡重的惯性力矩产生的影响,则扭矩计算公式简化为:复合平衡:曲柄平衡:游梁平衡:2.计算最大扭矩公式由于扭矩是随曲柄转角的变化而变化,计算很麻烦,而在应用分析中,常常只需要知道曲柄轴的最大扭矩,因此多采用近似计算公式或经验公式计算最大扭矩。(1)计算最大扭矩的近似公式当把抽油机悬点运动简化为简谐运动，并忽略抽油机系统的惯性和游梁摆角的影响，认为最大峰值扭矩发生在曲柄转角为时，则:令值实际上是抽油机结构不平衡及平衡重在悬点处产生的平衡力，它表示被实际平衡掉的悬点载荷值，因此，称之为实际有效平衡值。为了使抽油机工作达到平衡状态，实际所需要的有效平衡值应为:当时，抽油机达到了平衡，即工作在平衡状态。一般认为，最大扭矩与最大载荷出现在同一曲柄转角位置。当或，并且不考虑悬点载荷的变化时，达到最大值。将和以及代入:(2)计算最大扭矩的经验公式前苏联拉玛扎诺夫于1957年，利用示功图分别计算了曲柄销处的切线力，并经回归分析得出了计算最大扭矩的经验公式(SI单位制):我国一些学者根据国内油井扭矩曲线的峰值，也建立了类似的经验公式(SI单位制):二、扭矩曲线的绘制及应用反映曲柄轴扭矩随曲柄转角的变化曲线称之为曲柄轴扭矩曲线,简称扭矩曲线。1.扭矩因数计算图10-6另外,由于,这表明,用悬点运动速度除以曲柄旋转角速度也可得到扭矩因数的值。故可得2.悬点载荷数据的来源悬点载荷数据通常由示功图来获得,可在示功图上读取任意一悬点位移下对应的悬点载荷值。3.悬点位移与曲柄转角的关系欲绘制扭矩曲线,需先求出悬点载荷与曲柄转角的变化关系。图10-134.扭矩曲线的应用由于悬点载荷和平衡机构造成的扭矩与电动机输入给曲柄轴的扭矩相平衡,因此,扭矩曲线除了可用来确定最大扭矩和检查是否超扭矩之外,还可以检查抽油机的平衡状况以及进行平衡计算、确定电动机输出功率,检查功率的利用情况及利用均方根扭矩选择电动机功率。（1）检查是否超扭矩当出现负扭矩时,说明减速箱的主动轮变为从动轮。如果负扭矩值较大,将发生从动轮冲击主动轮,从而降低齿轮寿命。这种现象常发生在不平衡、轻载荷或载荷突变的油井上。若则超扭。(2)判断及计算平衡在检验平衡和进行调整平衡的计算时,通常是以上、下冲程的峰值扭矩相等为标准,即若即上重下轻,说明平衡不够,需要增大平衡扭矩；反之,则说明平衡过重,需要减小平衡扭矩。对峰值扭矩不相等的抽油井,为使其达到平衡,应首先计算需要的曲柄最大平衡扭矩。