数字化自动平衡抽油机节能控制系统研究与设计

对抽油机的平衡方法和能耗进行了研究,确定了数字化抽油机总体设计结构和控制柜的设计方案,提出了平衡调节装置的设计依据和方法,设计了自动监控系统,实现了变频调速和最佳冲次的自动调节。通过实验证明,达到了提高平衡度和节能的效果。     

游梁抽油机自动平衡装置的设计探讨

主要探讨常规游梁式抽油机出现非平衡状态后的调节。首先分析了抽油机平衡的机理,阐述了平衡的判别方法,如电流法、功率法以及扭矩法,再根据功率法来进行自动平衡装置的设计。该装置主要包括机械系统和电气控制系统,共同作用下能实现对抽油机平衡的调节,保障其运行的稳定。     

抽油机自动平衡模块设计与分析

为解决抽油机平衡调整安全性差、调节精度低、节能效果不好以及抽油机不能随井况变化自动调整的问题,设计了一种自动平衡抽油机。数据采集模块采集示功图后经无线传输模块传至上位机,数据处理单元仿真出所有平衡设置情况下曲柄轴净扭矩曲线形状,得到曲柄轴均方根扭矩最小时的平衡设置方案。平衡调节命令经RTU接收后控制执行结构对抽油机平衡进行实时、精确调节。研究表明,与常规游梁式抽油机相比,自动平衡抽油机的动力性能得以改善,具有良好的节能降耗效果。自动平衡抽油机的研究为模块化智能抽油机奠定了基础。     

一种新型游梁式抽油机平衡机构的设计

针对常见油梁式抽油机平衡调节装置中出现的传动副多、故障点多、可靠性差等问题,提出了一种行星齿轮机构的游梁平衡装置。按照电机在驴头悬点上冲程和下冲程做功相等的平衡准则要求,由实测示功图计算出了拖动电机上、下冲程做功的大小,根据建立的游梁式抽油机的力学模型,推导出了复合平衡机构的设计计算公式。经现场试验,所设计的游梁平衡装置既可以节约钢材,又可以提高平衡度,提高节电率,具有结构简单、易于设计的特点,并根据不同工况的变化易于调整平衡度,可达到节能降耗的目的。     

一种后置滑轮式长冲程抽油机的运动分析

针对常规游梁式抽油机存在曲柄转矩和悬点载荷峰值大、冲程短、钢丝绳磨损严重的缺点,在常规游梁式抽油机结构特点基础上设计了随悬点位移变化且对平衡力臂进行调节的后置滑轮式长冲程抽油机。采用钢带代替传统的钢丝绳固定在后置滑轮上,后置滑轮在改变平衡力臂的过程中驱使钢带绕在其上,以此来达到增大冲程、减小摩擦损耗的目的。分析计算了该抽油机的运动特性,并以CYJ10-1.8-200型常规游梁抽油机进行实例计算分析,发现采用后置滑轮机构后,悬点位移峰值增加了150%左右。建立了该抽油机1∶10的实体模型并进行了试验,结果表明,该抽油机计算分析结果与试验结果相符合,验证了悬点运动特性计算分析结果的正确性。     

新型游梁动平衡智能调节装置方案研究

由于游梁式抽油机工作效率较低,能耗大,使得节能型抽油机备受青睐。分析了游梁抽油机的节能原理,提出几种以节能为目的的游梁辅助平衡方案并分析了各种方案的优缺点,在此基础上提出一种新型游梁动平衡智能调节方案。该新型游梁抽油机动平衡智能调节装置对原机改动小,采用控制系统控制伺服电机动作,进而实现摆杆摆角0°~90°变化,拓宽了调平衡范围,可实现远程实时动态调平衡,且调平衡快速精确。由此得出结论:游梁辅助平衡装置的设计应综合考虑调平衡范围、环境适应性、结构紧凑性、安装便捷性和可靠性等因素,以进一步提高游梁辅助平衡装置应用的规范性、适用性和可靠性。     

基于示功图抽油机自适应平衡调整的研究

抽油机准确的平衡配重不仅可以降低能耗,实现平衡节能,而且能够延长抽油机设备的使用寿命。以新型数字化抽油机作为研究对象,提出一种基于示功图分析的平衡调节方法,通过确定当抽油机处于平衡状态时,平衡配重与原状态的平衡半径差,得出平衡半径的调整量;分析、判断和计算数字化抽油机平衡配重的调整方向与调整量。基于示功图分析的平衡调整方法能够为示功图和抽油机的平衡配重调整之间搭建起一座桥梁,从而实现了抽油机不同冲次间配重精准的平衡调整。     

关于深井直线抽油机的研究

通过创新,设计了深井直线抽油机。其传动方式为：电动机→锥形齿轮→左右从动齿轮→下链轮→双链条→滑块→换向架→带动抽油杆往复运动;该抽油机的平衡方式为重力换向直接平衡抽油杆;另外,采用双链条特殊链节机构实现换向,保证了该抽油机的相对换向功小于传统游梁式抽油机,从而达到了节能效果。     

异型双驴头游梁式抽油机平衡调整计算方法

异型双驴头游梁式抽油机是在常规游梁式抽油机的基础上改进形成的有杆抽油设备系统的地面驱动设备,用于油层能量不足以自喷的中、低粘度原油和高含水原油油井的开采。抽油机平衡状况的好坏,直接影响减速器、电动机的负荷大小和使用寿命以及整机运转的平稳性。因此,抽油机安装前应根据油井井况和抽油机工况,初步估算平衡块的组合和平衡块的位置,以避免出现严重的不平衡现象。抽油机投产后,应根据曲柄轴实际净扭矩情况调整平衡,以保证抽油机在最佳状态下工作,现介绍两种平衡调整的计算方法。     

新型游梁式多井抽油机的设计与性能分析

从节能高效的角度出发,研究设计了一种新型的游梁式多井抽油机,该抽油机结构是按照"一机多井"、"系统互平衡"、"节能高效"的设计理念,并在技术成熟的游梁式抽油机基础之上进行组装和改进而研制的一种新型多井机结构。详细阐述了该新型多井机设计构想的提出、结构设计要求、构型提出、工作原理以及性能分析。将几个游梁式抽油机曲柄轴通过某种装置固结在一起形成一个总轴,曲柄之间错开一定的相位,均衡系统间的载荷和扭矩,达到系统间的互平衡。