异相型游梁式抽油机的节能分析及结构设计

目前,游梁式抽油机在我国全部在用的抽油机中占了大部分比例。其中异相型抽油机所增加的极位夹角和平衡相位角会大大地降低抽油机作业能耗。在分析异相型游梁式抽油机节能原理的基础上,对其结构设计的主要步骤进行了介绍,而其中最重要的就是四连杆机构的尺寸设计。     

常规型游梁式抽油机二次平衡问题的研究

本文提出一种常规型游梁式抽油机的平衡节能新方法“二次平衡法”,并进行了相应的理论分析与优化计算,还提出了一种“二次平衡”法的具体实施方案。试算表明,采用这种方法,节能效果在25％以上,比现有常规型游梁式抽油机改造为偏置相位抽油机其节能效果为13％有较大幅度提高。     

CYJQ前置型游梁式抽油机平衡技术探讨

计算石油开平抽油机平衡重调节方法很多,真正判断游梁抽油机平衡的标准应是功率平衡,即抽油机运行过程中,下冲程内电动机平均功率与上冲程内电动机平均功率相等。简便的CYJQ前置型游梁式抽油机平衡的计算方法,推导出平衡重调节的简易公式,为CYJQ前置型游梁式抽油机在井场正常工作和日常管理提供参考。     

基于功率曲线法的游梁式抽油机曲柄平衡调整模型

近些年,游梁式抽油机电机功率测试越来越普及,如何利用功率曲线数据信息指导抽油机节能运行变得更加重要。以抽油机平衡准则为基础,开展了利用功率曲线数据进行曲柄平衡抽油机调平衡方法的研究。研究中,结合生产现场实际情况,利用电动机功率与传到曲柄轴上的扭矩的关系,建立了曲柄平衡块位置改变量与电机输出功率改变量的关系,依据不同的抽油机平衡准则,分别建立了峰值功率法曲柄平衡块调整量计算模型和均方根功率法曲柄平衡块调整量计算模型。计算表明,与平均功率法和峰值功率法相比,均方根功率法能耗最小,有利于进一步挖掘抽油机节能潜力。     

一种游梁式抽油机示功图测量方法

游梁式抽油机广泛应用于石油开采工作中.针对游梁式抽油机工况的诊断存在不能兼顾准确性与可靠性的问题，提出了一种新型游梁式抽油机示功图测量方法.该方法根据抽油机的机械结构和运动学公式计算出抽油机单个工作周期内的位移数据，保存至云端服务器.利用加速度传感器和载荷传感器，同步采集抽油机的加速度数据和载荷数据.通过对加速度数据进行均值滤波处理，截取出单个完整周期内的载荷数据，并上传至云端服务器，采用云计算绘制出抽油机示功图.实验证明，该方法优于现有的方法，具有精确度高、可靠性高、易于安装维护、成本低廉的优点.     

游梁式抽油机工作系统计算机仿真分析

针对游梁式抽油机占据着有杆泵采油地面设备的主导地位,但其能耗高一直制约着石油工业的发展的实际,开展了优化游梁式抽油机结构、对游梁式抽油机进行节能改造的研究,成功实现了对游梁式抽油机工作系统的仿真分析。利用MATLAB软件中的动态仿真工具SIMULINK,对游梁式抽油机的3个系统模块,包括原动机、减速器与抽油机主体分别进行建模,进而建立了曲柄平衡游梁式抽油机系统的计算机仿真模型。通过实例的仿真结果与实测数据的对比分析,验证了仿真模型的正确性和合理性,为抽油机节能改造提供了理论依据及实验研究模型。     

新型双变径天轮式抽油机的设计

利用机构选型中的组合原理设计了一种新型天轮式长冲程抽油机。该新型抽油机由曲柄摇杆机构与双变径增程天轮机构组成 ,可以通过对现有的游梁式抽油机进行改造而制得。按照逐步优化设计思想 ,对该抽油机主参数进行了多目标优化设计和动态静力分析。现场试验和理论分析表明 ,该抽油机具有节能、结构紧凑、曲柄扭矩峰值较低、负扭矩小、扭矩变化平缓等优点。用该机构作为主机构的抽油机 ,其减速箱扭矩具有与双驴头抽油机类似的特性。与常规抽油机相比 ,其扭矩可以下降 10 %～ 15 % ,平衡效果好 ,平衡力矩有较大幅度降低。该机采用双变径天轮 ,提高了整机的动力性能 ;采用导向轮让位方式 ,改善了柔性件和支架的受力。由于该机选用了柔性件传动 ,在设计时必须考虑提高柔性件的寿命     

游梁式抽油机的节能研究

平衡问题是影响游梁式抽油机效率的一个重要因素.安装曲柄平衡块和在游梁后端添加配重箱都是改善抽油机平衡性的适用措施.使用pore三维制图软件绘制所要研究的游梁式抽油机的实体模型,并将模型导入到adams软件中,应用虚拟样机技术对进行动力学仿真.仿真结果表明,当平衡块或配重箱的质量大小合适情况下,会使曲柄扭矩减小.利用adams后处理模块中的优化功能对抽油机进行优化,得出当平衡决和配重箱同时作用时,曲柄扭矩得到最小值时的最佳的质量大小.最终得出了能提高抽油机节能效果的最佳的方案.     

新型双变径天轮式抽油机的设计

利用机构选型中的组合原理设计了一种新型天轮式长冲程抽油机。该新型抽油机由曲柄摇杆机构与双变径增程天轮机构组成，可以通过对现有的游梁式抽油机进行改造而制得。按照逐步优化设计思想，对该抽油机主参数进行了多目标优化设计和动态静力分析。现场试验和理论分析表明，该抽油机具有节能、结构紧凑、曲柄扭矩峰值较低、负扭矩小、扭矩变化平缓等优点。用该机构作为主机构的抽油机，其减速箱扭矩具有与双驴头抽油机类似的特性。与常规抽油机相比，其扭矩可以下降10％～15％，平衡效果好，平衡力矩有较大幅度降低。该机采用双变径天轮，提高了整机的动力性能；采用导向轮让位方式，改善了柔性件和支架的受力。由于该机选用了柔性件传动，在设计时必须考虑提高柔性件的寿命。     

游梁式抽油机运动分析及动态静力分析

本文首先应用矩阵法对游梁式抽油机机构进行了数学模型,在此基础上应用了MATLBA/SIMULINK软件进行了运动分析及动态静力分析。根据对仿真结果的比较分析,可以更好地了解游梁式抽油机的运动学及动力学性能,从而找出进一步提高其工作效率的设计方案。     

Kinematics and dynamics analysis of drive mechanism of parallel four-bar energy-saving pumping unit

The conventional beam pumping unit consumes a large amount of energy due to its unsmooth movement. In this work, we design a new energy-saving parallel four-bar pumping unit and derive the kinematic and dynamic law of the drive mechanism systematically by theoretical method. For the given target technical parameter, the theoretical results are verified by computer simulation, which shows that the simulation dynamic curves agree well with the theoretical ones and the calculated power consumption is low. Theoretical analysis shows that the newly designed pumping unit reduces average power by 28.8% compared with its conventional counterpart. The much lower theoretical energy consumption and the better dynamic performance indicate that the new energy-saving pumping unit is well designed and will have a significant application prospect.     

具有负载自适应功能的游梁式抽油机矢量控制系统

 为了减少抽油机的能耗,降低采油成本,提高系统效率,本文提出将电动机矢量控制技术应用于抽油机中,并使用模糊PID控制器使异步电动机的工作特性与游梁式抽油机载荷的变动特性相匹配.矢量控制方法实现了电动机的磁链和转矩解耦、抽油机的曲柄扭矩计算和等效力学模型确定的控制系统输入,而载荷传感器作为负载反馈,则可以根据负载控制电动机的电磁转矩电流.在抽油机运行过程中,矢量控制系统实时进行负载自适应控制,可提高电动机功率因数,降低无功功率.对具有负载自适应功能的游梁式抽油机矢量控制系统在长庆油田进行了现场试验,试验结果表明该控制系统能够实时、动态自动调整电机的转矩电流,使电机的输出转矩与抽油机的负载特性相匹配,提高了抽油机系统效率,达到节能降耗的目的.     

面向抽油机节能的GRNN过程建模及工艺参数优化

针对抽油机系统效率低,能耗大的问题,提出一种基于数据挖掘的抽油机建模及节能优化方法。抽油机的工艺参数理想与否是决定抽油机效率的一个重要因素,而抽油机模型的有效性又是优化工艺参数的关键。抽油机工作过程是一个复杂非线性系统,很难用准确的数学模型描述,广义回归神经网络(generalized regression neural network,GRNN)非线性映射能力强、容错性高,适于解决非线性系统建模问题。为此,提出利用GRNN确定工艺参数与增产节能指标的映射关系,建立抽油机模型;实验结果表明模型的拟合度较好,建模效果良好。紧接着,运用具有智能特性的Pareto向量评价微粒群算法(vector evaluated particle swarm optimization based on pareto,VEPSO-BP)对模型进行搜索寻优,确定工艺参数的最优值,并用优化后的工艺参数指导实际生产;实验结果表明优化后的抽油机采油系统产量提高6.6%以上,用电量降低4.1%以上,验证了所提方法的可行性和有效性。     

新型链条抽油机的方案设计及性能分析

针对目前链条抽油机换向机构复杂、轨迹链条和主轴销容易发生断裂事故以及气动平衡系统复杂等问题,提出了一种新型曲柄滑块链条式抽油机.通过曲柄滑块机构来实现换向,利用平衡重小车的上下运动来实现抽油机的平衡.整个抽油机具有结构简单、安全可靠、运动平稳、超长冲程、高效节能等优点.     

Matlab/Simulink在抽油机动力学分析中的应用

介绍了MATLAB/Simulink 软件包的特点,利用Simulink中的SimMechanics 模块建立了抽油机的机械模型.针对某型号抽油机,建立了曲柄扭矩平衡的数学模型,并利用MATLAB/Simulink对抽油机进行仿真研究.研究结果表明,利用Simulink包对抽油机系统进行仿真研究,建模简便快捷,可以动态修改参数,可视性强,这对抽油机的设计、优化以及新型节能抽油机的开发都有很大帮助.     

低产油井抽油机原理及动力学研究

针对现有抽油机应用于低产油井时体积大、重量大、能耗高、效率低的问题,提出一种低产油井抽油机,实现体积小、重量轻、效率高、能耗低。通过理论分析,建立了该机型的运动和动力学模型。通过实例计算、室内和现场试验表明,该机型减速器输出轴净扭矩和电动机有效输出功率波动较小,全周期做正功,提高了电动机瞬时利用率和系统效率,节能效果明显。     

一种新型滚筒式抽油机试验特性研究

为了保证抽油机的长冲程、低冲次的运动特性,提高换向系统寿命和可靠性,降低运转噪音,研制了一种新型滚筒式抽油机。针对该抽油机进行模拟加载试验,试验在理想化有杆泵采油的条件下实时采集悬点载荷与位移信号,并将采集的试验数据进行曲线拟合处理得到泵示功图,通过分析抽油机泵示功图,分别给定抽油杆配重负载和电机频率,研究了不同条件下抽油机运动规律的光滑性和无冲击性,使得抽油机泵示功图曲线趋于平缓,以此来获取抽油机最佳匹配的平衡配重和冲次,达到抽油运转稳定和节约能耗的目的。通过试验验证了该方法的准确性以及抽油机传动换向系统和平衡系统的可靠性,为抽油机模拟加载特性研究的型式试验提供了新思路,具有一定的参考价值。     

应用CAD方法对高滑差电机驱动游梁抽油机性能的分析

近几年,我国研制了一种超高滑差异步电机(Ultra—High Slip Motor),用于驱动游梁式抽油机。本文根据试验与试用中的问题,从理论上做了深入的分析。应用CAD方法,显示出多种特性参数曲线,表明高滑差异步电机驱动的各型抽油机具有较佳工况。并通过对抽油机曲柄运动规律的优化,可确定最佳的滑差率,从而可节省电能,提高工效,增产原油,延长抽油装置使用寿命,从而获得较大的经济效益。     

可重构游梁式抽油机的设计和仿真分析

借助于可重构制造系统的基本思想 ,论述了可重构抽油机的基本概念、特点及可重构的理论依据 ,并对可重构抽油机的关键环节模块的划分思路进行了探讨。给出了模块划分方案 ,分析了可重构游梁式抽油机的拼装特性。为了对可重构抽油机的性能进行验证 ,提出了将虚拟样机技术应用于抽油机的可重构设计 ,并利用虚拟样机技术软件ADAMS对APIC 32 0D 2 5 6 12 0抽油机进行了运动学和动力学分析 ,验证了虚拟样机技术应用于可重构抽油机设计的可行性。利用游梁式抽油机的可重构设计 ,可以实现抽油机的模块化生产 ,用户可根据需要对抽油机进行重构 ,从而实现了对抽油机传统生产和使用理念的变革