单曲柄滑轮增程低冲次节能型抽油机性能仿真

设计了一种新型单曲柄滑轮增程低冲次节能型抽油机,其特点是采用单曲柄及柔性连杆机构(即变尺寸四杆机构)换向,采用摆线针轮减速器减速,易于实现低冲次。单曲柄结构使整机具有体积小、质量轻等优点。对该机运动及动力性能仿真模型的仿真结果表明,新型抽油机具有优越的动力性能,和常规游梁式抽油机相比,该机曲柄轴扭矩波动小,基本消除了负扭矩,曲柄轴最大扭矩下降45.82%,装机功率下降38.33%,具有显著的节能效果。     

净扭矩呈小波动形态的新型抽油机动力学研究

针对常规游梁式抽油机电动机输入功率过高导致抽油机效率低、能耗过高的问题,研制了一种基于摇块机构的游梁变矩式抽油机。该抽油机传动机构在附加平衡载荷条件下,其曲柄轴净扭矩表现出了非常小的波动形态,电动机效率被提高,从而使抽油机的能耗大大降低。对该新型抽油机传动机构的运动和动力学分析结果表明,新型游梁变矩式抽油机较常规抽油机最大净扭矩大幅降低,最小净扭矩明显提高;其载荷波动系数CLF值趋近于1.0;均方根扭矩值较小,表现了较好的节能效果和很好的长冲程运动和动力性能。     

螺旋凸轮式抽油机机构优化设计与性能仿真

开采低产井时,由于常规游梁式抽油机冲次偏高,无法满足低产井对低冲次的要求,导致大部分油井供液不足,甚至抽空。这不仅加大了油井的功率消耗,而且加剧了抽油机和井下杆管泵的磨损。鉴于此,设计了一种新型螺旋凸轮式抽油机。该抽油机采用螺旋凸轮作为换向机构,采用大传动比的摆线针轮减速器作为减速机构,具有体积小、质量轻、传动效率高、易于实现低冲次等优点。仿真结果表明,与常规游梁式抽油机相比,该抽油机减速器输出轴扭矩波动小,基本消除了负扭矩,电动机输入功率下降48.65%。     

正扭矩节能抽油机动力特性模型及仿真优化

在保留常规游梁抽油机优点的基础上,完全消除抽油机减速器轴负扭矩,设计了新型正扭矩节能抽油机。介绍了正扭矩抽油机的节能原理,即采用二次平衡系统对扭矩曲线进行调整,实现净扭矩为正值;应用CAD与ADAMS软件建立新型抽油机模型,进行动态仿真,从理论上证明该新型节能抽油机可以完全消除负扭矩,提高抽油机系统效率,达到了节能的目的。     

下偏杠铃复合平衡游梁式抽油机的节能效果分析

应用波动方程描述抽油杆柱的振动,建立了抽油机悬点动力示功图的仿真方法;考虑了地面各机构传动效率对复合平衡游梁式抽油机各节点功率的影响,建立了地面各单元分效率与电动机实耗功率的仿真方法。仿真结果表明,与单独的曲柄平衡游梁式抽油机相比,复合平衡游梁式抽油机的节电率随游梁平衡重质量的增加而增加,其节电的根本原因是四杆机构的平均运行效率随游梁平衡重质量的增加而增加,与传统的复合平衡游梁式抽油机相比,游梁平衡重下偏对地面各单元的分效率与节电率影响甚小。由于复合平衡游梁式抽油机（包括下偏杠铃复合平衡游梁式抽油机）不能明显减小曲柄轴扭矩波动,因此复合平衡游梁式抽油机不具有降低装机功率的特点,因此,下偏杆铃复合平衡游梁式抽油机的节电效果与传统的复合平衡游梁式抽油机基本相同。     

弯游梁抽油机

常规游梁式抽油机是出现最早、应用最广的机械采油设备,受其结构限制,平衡效果不佳、能耗大、冲程短、泵效低。近年来对节能、深抽等方面的要求日益迫切,常规游梁式抽油机已不能适应油田生产的需要。为此根据游梁变矩原理,开发了系列弯游梁抽油机。通过改变游梁形状和平衡位置,有效降低了减速器输出轴的峰值扭矩,可节电15%~30%。该种新型节能采油设备兼具双驴头游梁式抽油机平衡好、节能的特点,同时保持了常规游梁式抽油机结构简单、皮实可靠、操作、维修方便的优势,适合各种工况的原油开采,综合性能较好。     

单曲柄正扭矩柔性抽油机原理及试验研究

针对常规游梁式抽油机工作过程中减速箱载荷交变幅度大且存在负值、电机负功率、系统效率低等问题,提出了一种单曲柄正扭矩柔性抽油机结构,改变悬点载荷上下冲程运动的做功区间,实现正扭矩变换,使交变载荷均匀化,提高系统效率。分析了该新型抽油机的工作原理,建立了抽油机运动和动力学模型,并进行了室内和现场试验。理论分析、室内和现场试验表明：该新型抽油机结构紧凑,实现了正扭矩,节能效果良好。     

带副四杆机构的联动平衡游梁式抽油机

带副四杆机构的联动平衡游梁式抽油机是在常规偏置型游梁式抽油机的基础上研制而成的一种新型抽油机。其结构特点是:在游梁和支架上加装副连杆和副游梁,改变其平衡方式,变曲柄平衡为随游梁位置变化而变化的平衡扭矩游梁平衡,从而使新型机既具有常规游梁式抽油机可靠耐用的优点,又有良好的节能效果。与相近井况的偏置型游梁式抽油机对比,测算近500台新型机平均节电率为18.3%,自2001年投产至今,连杆、曲柄销及平衡装置未发生故障,是一种值得大力推广的机型。     

游梁式抽油机连杆辅助曲柄平衡改造研究

为解决常规游梁式抽油机存在的平衡效果差、曲柄净扭矩脉动大、负扭矩和能耗大等问题,提出连杆辅助曲柄平衡的复合平衡改造方案。建立改造后的CYJY10-4.2-53HB型抽油机改造机的虚拟样机,运用ADAMS仿真软件对虚拟样机进行运动学仿真、动力学仿真和优化设计试验,计算出改造后抽油机理论节电率约30%。现场改造样机1台,并进行改造前、后对比测试。测试结果表明,抽油机有功功率下降5.436 kW,系统效率提高13.79%,百米吨液耗电下降0.16 kW.h,年节电量4.76×104kW.h,节电率23.55%。改造机消除了负扭矩,降低了峰值扭矩,从而降低了电机的装机容量,且改造方法简单,节能效果显著。     

曲柄导杆式抽油机的设计计算

介绍了新型曲柄导杆式节能抽油机的结构组成,并推导出了曲柄导杆式抽油机的几何计算、运动计算和动力计算的理论公式。以CYJD12-4．8-73HB型曲柄导杆抽油机为计算实例,论述了曲柄导式抽油机的性能特点,并与常规游梁式抽油机进行了对比。计算结果表明:曲柄导杆式抽油机在满足使用条件下,可节电21％以上,是一种有发展前途的长冲程抽油机。     

天轮式抽油机的运动和动力特性分析

为了确定由铰链四杆机构和反导杆机构串联组成的天轮式抽油机悬点和各构件的运动状态,建立了相应的运动和动力分析解析方程,计算了抽油机的运动和动力规律,得出结论：(1)抽油机的连杆受力较小,但连杆受压特别是失载后,将承受较大的压力;(2)抽油机的支架受力较复杂,必须有足够的强度;(3)抽油机天轮和摆杆之间的力受平衡的影响较大,当平衡不佳时,该力将急剧增加;(4)相对于常规游梁式抽油机,天轮式抽油机结构复杂,外形尺寸较小,质量轻。     

复合天轮式长冲程抽油机悬点运动分析

LCYJ10-8-105HB型复合天轮式长冲程抽油机与φ57mn、φ70mm抽油泵配合使用,不仅排量大,而且可进行环空测试,以录取井下资料和进行油井动态分析。对这种抽油机进行结构分析及悬点位移、速度和加速度的计算结果表明,与常规游梁抽油机相比,在冲程与冲次乘积相同的情况下,其最大悬点加速度要低得多,因而可显著地降低悬点动载荷,明显改善机、杆、泵的工作条件。     

摆杆型游梁式抽油机的节能效果分析

在对摆杆型游梁式抽油机进行详细运动分析的基础上，应用动能定理的功率方程对其进行了平衡分析，得到了曲柄输出轴扭矩的解析表达式。同常规型游梁式抽油机比较，该机型可以显著降低曲柄输出轴的最大扭矩，减小甚至消除负扭矩，在降低能耗的同时改善了减速箱的受力状况。分析表明，该机型由于自身结构特点具有明显的节能效果，应用前景好。     

CYJB8—3—26HB六连杆摆杆式游梁抽油机

采用六连杆摆杆式结构型式 ,研制成CYJB8— 3— 2 6HB六连杆摆杆式游梁抽油机。这种抽油机的悬点载荷 80kN ;冲程 3、 2 5、 2 1m ;冲次 5、 6、 7min- 1;减速器扭矩 2 6kN·m ;电动机功率 16kW。设计时整机采用六连杆摆杆式结构型式及摆杆平衡和曲柄平衡复合平衡方式 ,从而改变了整机工作时的受力状态 ;降低了峰值扭矩 ,减小了减速器扭矩最大峰值。经测试 ,六连杆摆杆式游梁抽油机的示功图面积比常规抽油机的小 ,节能 30 %以上 ;悬点速度和加速度均降低 ,整机运转平稳 ,综合性能好     

液压游梁式抽油机的三维动力学特性仿真

液压游梁式抽油机是吸收液压抽油机和常规游梁式抽油机优点而研制的新型抽油机。采用ADAMS机械系统动力学仿真软件 ,建立了以三维实体结构为基础的液压游梁式抽油机游梁动力学仿真模型 ,并对抽油机的动力学特性及影响动力学特性的因素进行了仿真分析。结果表明 ,液压游梁式抽油机悬点运动速度近似为匀速直线运动 ,易于实现平衡 ,抽油机各构件的受力状况得到明显的改善 ,可满足采油工艺对有杆抽油设备提出的长冲程、低冲次、大泵深抽等要求 ,且与常规游梁抽油机相比 ,节能效果显著     

精确动平衡常规抽油机动态预测

应用常规游梁抽油机－深井泵系统和精确动平衡的新理论，建立了一次简谐波平衡扭矩幅值和二次简谐波平衡扭矩幅值及相位的方程、连杆、光杆运动分析方程；又依据振动理论，确定了计算光杆振动载荷方程等，借助于微型计算机对精确动平衡常规抽油机的动力特性进行了预测，同时给出了该型机新平衡的可行方案。由计算机可绘出各种工况下连杆、游梁和光杆的运动分析曲线、光杆模拟示功图及动力特性曲线。应用预测技术可对各类抽油机进行动力特性对比、能耗分析和参数计算。     

一种新型抽油机的性能分析

提出了一种新型曲柄连杆式抽油机的结构方案，其特点是把游梁和驴头做成一扇形体，连杆在支架下方推动游梁和驴头的扇形体做大摆角往复摆动来实现抽汲作业。通过对这种结构抽油机的运动规律和动力性能所进行的分析，表明其动力性能优越，曲柄轴扭矩波动小，整机耗电少，并且具有结构紧凑、体积小、重量轻等优点。