基于三維受力和電參數(shù)的螺桿泵井采油系統(tǒng)工況分析研究.pdf

1、文章首先從螺桿泵井抽油桿柱的二維受力狀態(tài)入手,分別從桿柱軸向載荷、扭轉(zhuǎn)載荷和彎曲載荷三個方面歸納并建立了各種載荷的計(jì)算公式及其在桿柱中的分布情況;并以此為基礎(chǔ)重點(diǎn)討論抽油桿柱在三維受力狀態(tài)下的情況,應(yīng)用有限元方法建立了完整的桿柱三維力學(xué)模型。在模型建立過程中,首先,采用能確保桿柱長度不變的桿柱軸線插值方法,構(gòu)建桿柱結(jié)構(gòu)的三維模型:其次,對抽油桿柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散化,為離散單元選擇合適的位移函數(shù),并通過運(yùn)用彈性力學(xué)公式和最小位能原理建立起離散

2、單元的有限元模型;然后,將離散單元的平衡方程集成為整體結(jié)構(gòu)平衡方程:最后,采用動力間隙元法對抽油桿柱和油管內(nèi)壁的非線性接觸問題進(jìn)行分析,并據(jù)此完善整體結(jié)構(gòu)平衡方程;這樣就形成了一套完整的關(guān)于螺桿泵井抽油桿柱的三維力學(xué)問題有限元法的分析思路。文章緊接著對電參數(shù)進(jìn)行分析,主要應(yīng)用直接測量得到的三相異步電動機(jī)定子的三相線電壓和三相線電流六個己知參數(shù),通過電機(jī)學(xué)中感應(yīng)電機(jī)的定子磁鏈的估算方法求得定子磁鏈分量,并進(jìn)一步計(jì)算得到電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)差率

3、和機(jī)械角速度,從而推算得到電動機(jī)的輸出功率和輸出扭矩兩個重要參數(shù),再結(jié)合減速箱效率和系統(tǒng)效率,最終推算出光桿轉(zhuǎn)速和光桿扭矩兩個指標(biāo)。文章最后將三維桿柱受力計(jì)算得到的力學(xué)參數(shù)和通過電參數(shù)分析得到的力學(xué)參數(shù)進(jìn)行對比和修正,最終以光桿軸向力曲線和光桿扭矩曲線的形式來反應(yīng)出螺桿泵井采油系統(tǒng)的工作狀況,并結(jié)合光桿受力法診斷技術(shù)對各種工況下的軸向力曲線和扭矩曲線進(jìn)行分類,最終實(shí)現(xiàn)螺桿泵井采油系統(tǒng)的工況診斷。理論分析完成后,將分析思路用基于Visua