棘轮换向节能式抽油机设计与研究.pdf

西安石油大学
硕士学位论文
棘轮换向节能式抽油机设计与研究
姓名:马健强
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:韩成才
20100520
指导教师:韩成才┟鲜堕蕴硕士生:马健强┟刍』建墨琶论文题目:棘轮换向节能式抽油机设计与研究业:机械设计及理论摘要本文分析了游梁式抽油机实际使用存在高能耗、低效率的问题和各种新型节能抽油机的研究现状。根据工艺要求对棘轮换向节能式抽油机进行结构设计,确定了棘轮换向节能式抽油机各零部件的尺寸,解决了游梁式抽油机高能耗、低产出、冲程短等缺点。本课题的研究主要工作包括以下几个部分:首先,棘轮换向节能式抽油机的总体方案设计。该抽油机的主要组成结构包括机架,棘轮换向减速箱,碰泵机构,让位机构,平衡重保护装置,刹车机构。我们对抽油机各个部件进行结构分析设计,并且给出了减速器关键零件凸轮和棘轮的设计方法。其工作原理为电机带动皮带,皮带驱动棘轮换向减速箱,动力通过链轮、链条组和钢丝绳传递到抽油杆,使抽油杆随着减速箱的正反转而上下往复运动。其次,通过对棘轮减速器凸轮轮廓线的设计得到我们希望的抽油机悬点运动规律,建立了棘轮换向节能式抽油机悬点运动的数学模型,提出了棘轮换向节能式抽油机的悬点载荷大小的计算方法、静力示功图、动力示功图、平衡重的计算方法以及平衡系统的受力分析模型的建立。再其次,我们对抽油机的各个部件进行设计和受力分析,并且利用邢拊分析软件对整机进行受力分析和稳定性校核,为棘轮换向节能式抽油机的设计制造提供最后,棘轮换向节能式抽油机通过理论分析和实验数据计算,得出了棘轮换向节能式抽油机更有利于提高系统效率,具有良好的节能效果。针对目前我国油田增产节能的迫切需要,棘轮换向节能式抽油机具有重要的理论意义和实用价值。关键词:抽油机;棘轮减速箱;液压换向;有限元分析论文类型:设计及理论研究专理论依据。中文摘要Ⅱ
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日飙卫恸日期:庇炖论文作者签名:刍ㄖ导师签名:缝蝴论文作者签名:墨垒理主鱼学位论文创新性声明学位论文使用授权的说明日期:刈曼压本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利,同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》并通过网络向社会公众提供信息服务。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,署名单位仍然为西安石油大·注:如本论文涉密,请在使用授权的说明中指出饷苣晗薜。了明确的说明并表示了谢意。学。
第一章绪论棘轮换向节能式抽油机研究的目的和意义随着我国及世界石油工业的发展,钻井深度不断增加,油田深井、超深井的比例不断提高,因此对抽油机的提出了更高的要求。抽油机是石油和天然气的主要开采机械。抽油机是有杆抽油系统的地面动力传动设备,是构成“三抽系统的主要组成部分。抽油机的产生和使用己经有了一百多年的历史。发展到现在,抽油机的种类可谓繁多,主要有游梁式抽油机和无游梁式抽油机两大类。目前普遍采用的抽油机主要为游梁式抽油机。就目前国内油田而言,在机械采油井中,游梁抽油机仍为主要机型。常规游梁式抽油机自诞生以来,经历了各种工况和各种地域油田的考验,经久不衰。它以结构简单、制造容易、可靠性高、耐久性好、维修方便、适应现场工况等优点,在采油机械中占有举足轻重的地位。但是由于常规机的结构特征,决定了它平衡效果差,曲柄净扭矩脉动大,存在负扭矩、载荷率低、工作效率低和能耗大等缺点。在采油成本中,抽油机电费占%左右,主要问题是能耗大,效率低,不能适应油井深抽工艺的需要。究其原因,在于系统总效率是系统在地面和井下近十个组成部分的分效率和相关反馈系数的乘积,显然要提高抽油机系统的总效率实现节能是一个复杂的系统工程问题,任何一环的分效率变低,都会是总效率变低,由此可见降低系统高能耗的迫切性和难度S稹因此,研制开发新型节能型抽油机具有很大的现实意义。从现有的资料来看,其基本结构没有本质的突破,甚至有些设计方案为了实现增程需要,结构有越来越复杂的趋势。新型水平井长冲程抽油机是一种无游梁式塔架结构长冲程抽油机,除了保持游梁