抽油机减速器输出转矩测试方法研究

游梁式抽油机减速器输出转矩是分析抽油机动态性能的重要参数。用常规方法很难对减速器的输出转矩瞬时值进行连续测量,一般只是测试其平均转矩,误差很大。本文研究利用遥测应变测试方法测试抽油机减速箱输出轴转矩,介绍了系统组成和测试方法。现场实际应用表明,此方法测试正确、简单、方便,适合于油田抽油机的现场检测。     

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.     

基于异步电动机的风力机风轮动态模拟方法

为提高风力发电机系统的控制性能，设计了一套风力机风轮的动态模拟装置，该装置具有与实际风力机风轮相同的机械特性，可用于设计、评价和测试实际的风力发电系统．假设负载在单位采样时间内恒定，模拟控制器根据电机反馈速度估算出每个采样时刻的负载值，由风力机风轮的特性计算出实际风轮的输出加速度，再与计算出的风轮加速度相比较，算出异步电动机的电磁转矩指令，采用直接转矩控制策略控制变频器，以调节异步电动机的电磁转矩．仿真结果表明，用该方法估算的负载值与实际负载相差很小，模拟系统的机械动态特性与实际风力机风轮的基本一致．     

一种长冲程抽油机

该实用新型属于采油工程技术领域,尤其涉及一种长冲程抽油机。它是为了解决传统抽油机"空抽"现象造成吨液能耗增加,提捞抽油机漏失大的情况而设计的,它由电力控制柜1、滚筒减速器(2)、电机(3)、底座(4)、滚筒座(5)、天轮架(6)、天轮(7)、钢丝绳(8)、井口(9)、套管(10)、油管(11)、抽油杆(12)、长冲程抽油泵柱塞(13)及长冲程抽油泵泵筒(14)组成;其中底座(4)由螺栓连接在井口(9)的地基上,滚筒减速器(2)上缠绕钢丝绳(8),钢丝绳(8)通过井口(9)与抽油杆(12)连接,它具有塔架受力合理、结构紧凑、提高开采效率等优点。     

石油钻采机械转轴类零件CAD初步

本文应用矩阵法设计计算轴类零件,编制了一套计算机程序,并以游梁式抽油机减速器曲柄轴的设计计算为实例。由于应用了矩阵法,引用了各种系数的解析式,对于具有多种载荷方案,任选的多个截面,可同时算出静强度和疲劳强度,还能在计算机屏幕上显示出轴的受力图、弯矩图和扭矩图,并打印输出,从而可确定轴的合理截面尺寸,初步实现转轴类零件的CAD。     

CYJT8-3-26HY型调径变矩抽油机主体优化分析

CYJT8-3-26HY型调径变矩抽油机采用游梁平衡,减小了减速器、连杆、横梁等部件的载荷,整机承载能力更大,提高了整机的适应性和可靠性。本机配有两个变径销,更换不同直径的销轴可更有效地适应悬点载荷的变化。游梁设有支撑装置,通过旋动螺纹接头或用撬杠转动管体调节长度,支撑整个游梁驴头,方便抽油机调换冲程。     

四足机器人电驱关节用轴向磁通永磁电机设计

针对现有四足机器人电驱关节用径向磁通永磁电机存在轴向尺寸长、转矩密度低的缺陷,基于电驱关节对电机的性能指标要求,提出了一种采用双定子单转子结构的轴向磁通永磁同步电机电磁设计方案。采用Maxwell软件建立了电机的三维有限元模型,进行了电磁仿真分析。仿真结果表明：轴向磁通永磁电机额定功率为260 W,额定输出转矩为2.53 N·m,电机效率为85.36%;峰值功率为630 W,峰值转矩为7.52 N·m,仿真结果满足电机性能指标要求。对轴向磁通永磁电机与径向磁通永磁电机在相同工况下的转矩进行分析,轴向磁通永磁电机输出转矩高于径向磁通永磁电机。该轴向磁通永磁电机电磁方案为四足机器人电驱关节用电机的高转矩密度、高功率密度设计提供了新的思路。     

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。     

游梁抽油机用电动机的功率计算

分析了游梁抽油机用电机额定功率计算公式存在的问题，认为应采用曲柄轴扭矩的均方根值与平均值之比来定义周期载荷系数．文章指出，周期载荷系数对所需电机额定功率有较大影响，对实际消耗的有功功率影响较小，在评价节能效果时应用有功功率的节省量，不能采用额定功率的节省量．文章给出了游梁抽油机在某一工况下电机额定功率的计算公式以及满载工况下配备电机额定功率的方法．光杆功率与电机额定功率的合理比值随抽油泵泵径而变化，约在０．１５～０．５之间．     

Halbach阵列永磁球形电动机转矩的三维有限元分析

为分析Halbach阵列永磁球形电动机复杂边界条件对电机性能的影响,采用有限元法对电机转矩特性进行了研究．建立了Halbach阵列永磁球形电动机三维有限元模型,得到了电机转矩的空间分布,并与解析法得到的结果进行了对比分析．在保证Halbach阵列永磁球形电机体积不变的情况下,分析了电机结构参数对电机性能的影响．对不同磁体结构球形电动机产生的自转转矩和倾斜转矩进行了比较．漏磁、磁场谐波及各自由度之间的电磁耦合对转矩特性的影响可以在有限元法中得到体现,使其与解析法得到的结果有所差别．永磁球形电动机采用Halbach阵列磁体结构后,转矩的输出能力得到了提高．在电机结构参数中,转子磁体厚度、定子线圈高度、内径及外径对电机的输出转矩能力具有较大的影响．结果表明在提高电机转矩输出能力上,电机结构参数存在最优值．     

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。     

定子测矩法在高速电机M-S曲线测试中的应用

作者采用子测矩法,即利用电机在启动过程中作用在转子上的力矩,同时也以同样大小方向相反在作用在定子上的原理,研制了一套智能型高速电机Ｍ－Ｓ曲线测试系统。它具有无需测试负载、无需高速测矩传感器、安装方便、测试时间短等优点。作者在本文中该系统测试方法、工作原理、系统电路和测试过程作了介绍。     

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     

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.     

多井抽油中心系统及其特性分析

针对现有单井抽油机传动环节多、运动性能差、存在抽油杆无效载荷、有效载荷交变幅度大、功率和扭矩存在负值等导致低效问题,提出交变载荷多相位均匀输出思路和原理,研发多井抽油中心系统。建立系统运动和动力分析方程,推导出抽油机悬点位移、速度、加速度、减速器扭矩及电机功率计算公式,并与游梁式抽油机工作性能进行对比分析。结果表明:多井抽油中心动力性能明显优于游梁式抽油机,最大扭矩减小,载荷交变均匀化,消除了负扭矩,改善了减速器的工作条件,降低了电动机的装机功率;抽油中心系统抽采偶数丛式井时,利用油井载荷自平衡,所需动力较小,抽采奇数丛式井时需加装平衡块,设计过程中应考虑柔性传动件的使用寿命;现场试验效果良好,是一套单机驱多井正扭矩功率的节能降投资新方法和新技术。     

气平衡抽油机的平衡计算

本文讨论了气平衡抽油机的平衡扭矩、曲柄轴净扭矩以及最佳平衡压力的计算方法,给出了计算公式。此外,提出了气平衡抽油机的相当扭矩因数的概念,建议在气平衡抽油机的有关计算标准中推广采用,以方便平衡计算和扭矩计算。     

不同抽油机井系统效率计算模型研究与节能效果

为降低油井生产能耗和提高系统效率,油田应用了多种新型节能抽油机,但缺乏节能抽油机特性与节能效果及其选型理论的研究。为此,基于常规游梁式抽油机、异相型抽油机、调径变矩抽油机、异型抽油机和皮带式抽油机的工作动态特性,建立了不同抽油机的油井地面效率计算模型,并运用抽油杆柱纵向振动的一维有阻尼波动方程,以悬点运动规律和井下泵的受力状况为边界条件,建立了抽油机井地面功图与泵功图的计算模型;井下举升效率和系统效率计算模型。研究不同抽油机井的系统效率和节电率,分析了不同井液黏度和不同下泵深度对抽油机井系统效率的影响。结果表明,与常规游梁式抽油机相比较,其它四种抽油机都能达到提高系统效率和节电节能的目的,其中皮带式抽油机的系统效率为最高,相对于常规游梁式抽油机井提高9.06%,节电率为22.36%;随着井液黏度的增大,油井生产系统效率均降低,皮带式抽油机井的下降幅度较小,适合于稠油井的应用;抽油机井存在油井生产系统效率最高的合理下泵深度(或合理沉没度)。     

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。