6型單滾筒超長(zhǎng)沖程抽油機(jī)畢業(yè)論文

1、<p>　　6型單滾筒式超長(zhǎng)沖程抽油機(jī)設(shè)計(jì)與分析</p><p>　　摘 要：為了更好的實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)長(zhǎng)沖程采油的目的，在滿足油田采油工藝要求的前提下，設(shè)計(jì)了6型單滾筒式超長(zhǎng)沖程抽油機(jī)。該抽油機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)采用KCT系列變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī),省去了正反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)控制器，可以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)裝置的的頻繁正反轉(zhuǎn)，從而提高了傳動(dòng)的穩(wěn)定性；并且本抽油機(jī)采用重力勢(shì)能平衡的原理，對(duì)其進(jìn)行了平衡設(shè)計(jì)，平衡效果較常規(guī)抽油機(jī)有了明顯的

2、改善。抽油桿采用抗拉強(qiáng)度高，密度小的碳纖維連續(xù)抽油桿，減輕了重量，增加了抽油量，但碳纖維抽油桿不能受到壓力作用。與一般抽油機(jī)相比，單滾筒超長(zhǎng)沖程抽油機(jī)具有沖程長(zhǎng)，采油效率高，動(dòng)載荷小，適于開(kāi)采稠油及深井采油，發(fā)展長(zhǎng)沖程抽油機(jī)對(duì)當(dāng)前老油田高含水井后期的開(kāi)采減緩產(chǎn)量遞減速度，開(kāi)采稠油、低滲透等油田的“難動(dòng)用儲(chǔ)量”，以及沙漠油田深井及超深井的機(jī)械開(kāi)采等，都是有一定的現(xiàn)實(shí)意義的。本抽油機(jī)的使用將會(huì)使我國(guó)許多油田在增加原油產(chǎn)量的同時(shí)降低耗能，有著

3、十分重要的意義。</p><p>　　關(guān)鍵詞：6型；單滾筒；碳纖維桿；超長(zhǎng)沖程；抽油機(jī)</p><p>　　Design and analysis of 6 type solitary Roller exceed Long-Stroke Pumping Unit</p><p>　　Abstract：To better achive long-stroke pump

4、ing unit with the purpose of meeting the requirements of oil field technology, the unit uses KCT family transduce varying speed motor, which can be achieved in the frequency of positive and negative without soft-starter

5、motor positive controlto ,then have the stability improvement.And the unit using the principle of detailed balance of gravitational potential energy ,the balance effect compares the conventional unit to have the distinct

6、 improvement. Its </p><p>　　Key words:Type6；Solitary roller；Exceed longer-stroke；Pumping unit；</p><p>　　Carbon fiber pole</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>

7、;　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 國(guó)內(nèi)外抽油機(jī)的發(fā)展歷史1</p><p>　　1.2 長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的分類1</p><p>　　1.3 長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)2</p><p>　　1.3.1 長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)2</p><p>　　1.3.2 主要用途4<

8、;/p><p>　　1.4 長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的現(xiàn)狀及未來(lái)的發(fā)展方向5</p><p>　　1.4.1 國(guó)內(nèi)長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)5</p><p>　　1.4.2 國(guó)外長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)6</p><p>　　1.4.3 長(zhǎng)沖程抽油機(jī)技術(shù)發(fā)展方向7</p><p>　　2 平衡能量計(jì)算及平衡裝

9、置的設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.1 平衡能量的計(jì)算9</p><p>　　2.1.1 原始數(shù)據(jù)9</p><p>　　2.1.2 井深計(jì)算9</p><p>　　2.1.3 電動(dòng)機(jī)上下沖程時(shí)功率計(jì)算11</p><p>　　2.2 平衡重計(jì)算及平衡裝置的設(shè)計(jì)12</p><

10、p>　　3.油機(jī)起升裝置電動(dòng)機(jī)的選擇14</p><p>　　3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇14</p><p>　　3.1.1 起升功率的計(jì)算14</p><p>　　3.1.2 傳動(dòng)裝置的總功率14</p><p>　　3.1.3 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速15</p><p>　　3.2 傳動(dòng)參數(shù)的計(jì)算16

11、</p><p>　　3.2.1 計(jì)算總傳動(dòng)比16</p><p>　　3.2.2 分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比17</p><p>　　4 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.1.1 確定計(jì)算功率20</p><p>　　4.

12、1.2 選取V帶的帶型20</p><p>　　4.1.3 驗(yàn)算V帶的速度20</p><p>　　4.1.4 確定V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度L1和中心距a20</p><p>　　4.1.5 帶輪包角21</p><p>　　4.1.6 V帶跟數(shù)設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.2 帶輪的設(shè)計(jì)21</

13、p><p>　　4.2.1 作用在帶輪軸上的壓力22</p><p>　　4.2.2 作用在軸上的壓力22</p><p>　　4.2.3 帶輪寬度22</p><p>　　4.3 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及校核22</p><p>　　4.3.1選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)22</p>&l

14、t;p>　　4.3.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.3.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)24</p><p>　　4.3.4幾何尺寸計(jì)算25</p><p>　　4.4 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及校核25</p><p>　　4.4.1選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)26</p><p>　　4.4

15、.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.4.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.4.4幾何尺寸計(jì)算29</p><p>　　4.5 軸的設(shè)計(jì)29</p><p>　　4.5.1 Ⅰ軸的設(shè)計(jì)及相關(guān)鍵的設(shè)計(jì)29</p><p>　　4.5.2 Ⅱ軸的設(shè)計(jì)及相關(guān)鍵的設(shè)計(jì)30<

16、;/p><p>　　4.5.3 Ⅲ軸的設(shè)計(jì)及相關(guān)鍵的設(shè)計(jì)30</p><p>　　4.5.4 大滾筒軸的設(shè)計(jì)及相關(guān)鍵的設(shè)計(jì)31</p><p>　　4.6 軸的校核32</p><p>　　4.6.1 求低速級(jí)大齒輪上的力32</p><p>　　4.6.2 求軸上的載荷32</p>&l

17、t;p>　　4.6.3 總彎距的計(jì)算33</p><p>　　4.6.4 畫(huà)出合力矩彎矩圖34</p><p>　　4.6.5 按彎距扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度34</p><p>　　4.7 機(jī)體的設(shè)計(jì)35</p><p>　　4.8 減速器軸承的設(shè)計(jì)35</p><p>　　4.8.1 軸承材

18、料的選擇36</p><p>　　4.8.2 Ⅰ軸、Ⅱ軸、Ⅲ軸、Ⅳ軸軸承型號(hào)的選擇36</p><p>　　4.9 減速器潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)36</p><p>　　4.10 滾筒的設(shè)計(jì)36</p><p>　　4.11 支架的設(shè)計(jì)36</p><p>　　5 碳纖維抽油桿性能特點(diǎn)及應(yīng)用前景37<

19、;/p><p>　　6 經(jīng)濟(jì)性評(píng)估39</p><p><b>　　7設(shè)計(jì)小結(jié)40</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)41</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 國(guó)內(nèi)外抽油機(jī)的發(fā)展歷史<

20、/p><p>　　抽油機(jī)是構(gòu)成三抽設(shè)備體系（抽油機(jī)，抽油桿，抽油泵）的主要組成部分。在抽油機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)抽油桿帶動(dòng)抽油泵上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)自噴能力抽油井機(jī)械采油。</p><p>　　抽油機(jī)的生產(chǎn)和使用由來(lái)已久，迄今已有百年歷史。應(yīng)用最早，普及最廣闊的屬游梁式抽油機(jī)，早在120年前就誕生了，至今在世界各產(chǎn)油國(guó)中仍在大面積地廣泛使用。目前，美國(guó)擁有40萬(wàn)臺(tái)，我國(guó)擁有2.5萬(wàn)臺(tái)。一百多年來(lái)，游

21、梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)和原理沒(méi)有實(shí)質(zhì)性變化。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，耐久性好，使用，維修，保養(yǎng)方便，是其力久不衰的根本原因。但是，隨著許多油田逐漸進(jìn)入開(kāi)采的中后期，油田含水不斷上升，動(dòng)液面不斷下降，出現(xiàn)水淹，甚至強(qiáng)水淹現(xiàn)象，而新油田的開(kāi)采也有不斷增加產(chǎn)層深度的趨勢(shì)，這就使機(jī)采井下泵深度不斷增加。為保證油井產(chǎn)量，需要加大抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷，從而導(dǎo)致抽油桿彈性變形加著，造成嚴(yán)重的沖程損失。補(bǔ)償方法則依賴于加大抽油機(jī)的沖程長(zhǎng)度和懸點(diǎn)載荷。對(duì)于高含水油井及抽

22、油井，高油氣水井，多蠟井以及深抽井的開(kāi)采，亦需要加大抽油機(jī)的沖程長(zhǎng)度和懸點(diǎn)載荷。10年以來(lái)，各種形式的無(wú)游梁長(zhǎng)沖程抽油機(jī)不斷投入生產(chǎn)，使有桿抽油技術(shù)有了突破性進(jìn)展。目前，國(guó)內(nèi)外至少有15家公司制造無(wú)游梁式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，產(chǎn)品多大50多種，最大功率達(dá)到225馬力，最大懸點(diǎn)載荷大22.7噸，最大沖程長(zhǎng)度大24.4米。</p><p>　　我國(guó)抽油機(jī)發(fā)展已有30多年的歷史。50年代以進(jìn)口為主，修配為輔，主要是蘇聯(lián)CKH常

23、規(guī)型游梁式抽油機(jī)。60年代至70年代，在仿制蘇聯(lián)的基礎(chǔ)上制造常規(guī)型的游梁式抽油機(jī)。1975年以后，制訂并完善了國(guó)產(chǎn)抽油機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。80年代抽油機(jī)實(shí)現(xiàn)了全部國(guó)產(chǎn)化，不僅滿足自給，而且有部分出口。在此期間，我國(guó)抽油機(jī)技術(shù)有了飛躍發(fā)展，瞄準(zhǔn)世界最先進(jìn)水平，等效或部分采用美國(guó)API標(biāo)準(zhǔn)，并引進(jìn)美國(guó)拉夫金公司先進(jìn)技術(shù)。蘭州石油化工機(jī)器廠，寶雞石油機(jī)械廠，蘭州通用機(jī)械廠，江漢石油總機(jī)廠，石油部第二機(jī)械廠，第三機(jī)械廠，第四機(jī)械廠，先后獲得API加工會(huì)

24、標(biāo)使用許可，從而使國(guó)產(chǎn)抽油機(jī)躋身世界先進(jìn)行列，打入國(guó)際市場(chǎng)。</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)抽油機(jī)生產(chǎn)上家多大20多家。前置型和偏置型游梁式抽油機(jī)亦有較大發(fā)展。研制中的還有繩索滑輪式，旋轉(zhuǎn)驢頭式，大輪式等新型游梁式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)。與此同時(shí)，無(wú)梁式抽油機(jī)發(fā)展十分迅速。1965年誕生了鏈條抽油機(jī)，1984年有試制出滑輪增距式抽油機(jī)，研制中的還有鏈條增程式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，擺輪增程式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，齒輪增程式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)等。&

25、lt;/p><p>　　1.2 長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的分類</p><p>　　縱觀國(guó)外各種長(zhǎng)沖程抽油機(jī)。大致可分為增人沖程游梁抽油機(jī)、增大沖程無(wú)游梁抽油機(jī)和長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)硯種類型。</p><p><b>　　增大沖程游梁抽油機(jī)</b></p><p>　　利用各種機(jī)構(gòu)或元件的運(yùn)動(dòng)特性和工作原理增大游梁抽油機(jī)的沖程長(zhǎng)度，稱為

26、增大沖程游梁抽油機(jī)。這里應(yīng)當(dāng)指出；利用抽油桿的超沖程也能增大抽油泵沖程長(zhǎng)度；利用增大沖程機(jī)構(gòu)直接與抽油泵組合，也能增大抽油泵沖程長(zhǎng)度，抽油機(jī)的沖程長(zhǎng)度.不改變。這兩種增大沖程的方法均不屬于增大沖程抽油機(jī)。國(guó)外增大沖程抽油機(jī)有美國(guó)Kincaid沖程倍增抽油機(jī)；英國(guó)增大沖程游梁抽油機(jī)；原蘇聯(lián)增大沖程游梁抽油機(jī)；美國(guó)Lufkin公司游頭抽油機(jī)等。</p><p>　　2 增大沖程無(wú)游梁抽油機(jī)</p>&

27、lt;p>　　利用各種機(jī)構(gòu)或元件的運(yùn)動(dòng)特性和工作原理增人無(wú)游梁抽油機(jī)的沖程長(zhǎng)度，稱為增大沖程無(wú)游梁抽油機(jī)。例如：美國(guó)Lowjack低矮型增大沖程無(wú)游梁抽油機(jī)等。</p><p>　　3 長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)</p><p>　　長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)的特點(diǎn)是；沒(méi)有游梁、不采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)換向、也不采用增大沖程機(jī)構(gòu)、利用抽油機(jī)本身機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程抽油，也稱為超長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)。&

28、lt;/p><p>　　該抽油機(jī)有立式和臥式兩種結(jié)構(gòu)型式：</p><p>　　⑴ 立式長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)抽油機(jī)所有設(shè)備均置地面上，一般為機(jī)架立式結(jié)構(gòu)型式，占地面積較小，但占用空間高度較大。例如；美國(guó)ROTAFLEX長(zhǎng)沖程低沖次抽油機(jī)；法國(guó)Mape長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)；Dynovation公司長(zhǎng)沖程無(wú)游梁從式井抽油機(jī)等。</p><p>　?、?臥式長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)

29、 抽油機(jī)主要設(shè)備置于地面上，平衡裝置于地下套管之中，一般為臥式結(jié)構(gòu)型式，占地面積和占用空間高度較小。例如：美國(guó)Western Gear Co長(zhǎng)沖程無(wú)游梁液壓抽油機(jī)；美國(guó)National Supply Co，長(zhǎng)沖程無(wú)游梁鏈條傳動(dòng)抽油機(jī)等。</p><p>　　1.3 長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn) </p><p>　　1.3.1 長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　隨

30、著油田逐漸進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期，油井含水比例不斷上升，動(dòng)液面不斷下降，油井出現(xiàn)水淹甚至強(qiáng)水淹現(xiàn)象。新區(qū)開(kāi)發(fā)也有不斷增大產(chǎn)曾深度的趨勢(shì)，使機(jī)采油井的泵掛深度不斷增加，為保證油井產(chǎn)量則需加大抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷，從而導(dǎo)致抽油機(jī)彈性變形加重，造成嚴(yán)重的沖程損失。補(bǔ)償?shù)姆椒▊?cè)依賴于加大抽油機(jī)的沖程長(zhǎng)度，對(duì)于高含水井、抽油井、深油井等更需要加大抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷和沖程長(zhǎng)度。游梁式抽油機(jī)，尤其是常規(guī)型抽油機(jī)難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程和大載荷，因此各種型式的無(wú)游梁式抽油機(jī)相

31、繼問(wèn)世，使有桿式機(jī)械采油技術(shù)有了突破性進(jìn)展。</p><p>　　各種長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的抽油實(shí)踐表明，具有以下七個(gè)主要優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)分列如下：</p><p>　　1 提高采油效率、增加石油產(chǎn)量</p><p>　　采用長(zhǎng)沖程抽油方式.抽油泵柱塞的實(shí)際沖程長(zhǎng)度減少的比率較小，提高了抽油泵的排量系數(shù)和充滿系數(shù)，有利于提高采油效率、增加石油產(chǎn)髦、降低采油成本。</p>

32、;<p>　　據(jù)報(bào)導(dǎo)、采用鋼質(zhì)抽油桿抽油時(shí)，由于油骨和抽油桿之問(wèn)的彈性伸縮作用結(jié)果，對(duì)抽油泵的實(shí)際沖程和泵效有較大的影響。在一般下泵深度范圍內(nèi)，兩者相差。 0.8~1.5m在最深時(shí)可達(dá)l.3~2.1m二如果沖程長(zhǎng)度較小，沖程損失比例更人，抽油泵的泵效更低。如果改用長(zhǎng)沖程抽油方式可以提高抽油機(jī)的沖程利用率。例如：沖程長(zhǎng)度從3.3m 增加到5m時(shí)，平均沖程利用率可以增加11.9%，在最深時(shí)可以增加17.5%。所以，采用長(zhǎng)沖程抽

33、油方式抽油泵柱塞的實(shí)際沖程長(zhǎng)度減少的比率較小，增加抽油泵的泵效、提高石油產(chǎn)量。</p><p>　　另?yè)?jù)報(bào)導(dǎo)，采用長(zhǎng)沖程抽油方式，提高抽油泵的泵效達(dá)到10%~25%，提高石油產(chǎn)量10%~50%，提高抽汲能力達(dá)20%~40%。</p><p>　　再據(jù)報(bào)導(dǎo)，美國(guó)加里福尼亞一口油井原采用2.1m沖程長(zhǎng)度常規(guī)游梁抽油機(jī)。石油產(chǎn)量為13.4m3/d；后來(lái)改用長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)，沖程長(zhǎng)度為10m。石

34、油產(chǎn)一學(xué)增加到33m3/d，石油產(chǎn)最增加了146.2%。</p><p>　　2 提高抽油桿和抽油泵的使用壽命</p><p>　　長(zhǎng)沖程抽油機(jī)均采用長(zhǎng)沖程、低沖次抽油方式，可以減少抽油桿和油管之間的機(jī)械磨損。</p><p>　　據(jù)報(bào)導(dǎo)，采用長(zhǎng)沖程，低沖次抽油方式，可提高抽油桿使用壽命達(dá)4~5倍；另?yè)?jù)報(bào)導(dǎo)，采用長(zhǎng)沖程、低沖次抽油方式.可以減少抽油泵的機(jī)械磨損、磨

35、損較均勻，提高抽油泵的使用壽命。</p><p>　　3 排量穩(wěn)定、動(dòng)載荷小、事故少</p><p>　　長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)采用長(zhǎng)沖程、低沖次抽油方式，在一個(gè)上或下沖程過(guò)程中、分為恒速運(yùn)動(dòng)部分和接近與離開(kāi)上下死點(diǎn)的減速與加速運(yùn)動(dòng)兩個(gè)部分，恒速運(yùn)動(dòng)時(shí)問(wèn)較長(zhǎng)，石油排量較穩(wěn)定。抽油機(jī)和抽油系統(tǒng)的動(dòng)載荷較小，減少抽油桿斷脫事故和抽油系統(tǒng)事故。增加了抽油機(jī)的可靠性。此外，長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)減速器的

36、扭矩只有同樣沖程長(zhǎng)度和沖次常規(guī)抽油機(jī)的16%~33%，有利于提高抽油機(jī)的使用壽命、延長(zhǎng)免修期，減少發(fā)生井下事故。</p><p>　　4 抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、疲勞應(yīng)力與循環(huán)次數(shù)減少</p><p>　　長(zhǎng)沖程抽油機(jī)采用長(zhǎng)沖程、低沖次抽油方式，抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)較平穩(wěn)、噪音也較小，減少了抽油機(jī)載荷、疲勞應(yīng)力及抽油機(jī)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，有利于提高抽油機(jī)和抽油系統(tǒng)的使用可靠性。</p><p

37、>　　5 抽油機(jī)平衡效果較好</p><p>　　長(zhǎng)沖程抽油機(jī)利用各種平衡方法可以實(shí)現(xiàn)較精確的半衡效果。節(jié)約更多的動(dòng)力消耗，提高了抽油機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，降低了采油成本，具有較好的使用經(jīng)濟(jì)性二此外，由于可以實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)較精確的平衡效果，抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)、噪音更小。</p><p>　　6 抽油機(jī)具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)</p><p>　　與常規(guī)及增大沖程抽油機(jī)

38、相比。長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、零部件較少、制造裝配簡(jiǎn)單方便、運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)較少、機(jī)械傳動(dòng)效率較高，成本較低.具有較好的抽油機(jī)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。</p><p>　　7 抽油機(jī)具有較高的適應(yīng)性能</p><p>　　長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的沖程長(zhǎng)度與沖次均可進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)各種油井工。況參數(shù)經(jīng)濟(jì)、合理的匹配，充分發(fā)展長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的效能。還可以實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)和油井最佳匹配運(yùn)行，具有較高的適應(yīng)性能，此外，據(jù)報(bào)導(dǎo)長(zhǎng)

39、沖程抽油機(jī)還可以防止結(jié)蠟，可減少消蠟作業(yè)。使用非常方便。</p><p>　　長(zhǎng)沖程抽油機(jī)可以實(shí)現(xiàn)最大限度地滿足采油一藝發(fā)展的需要口當(dāng)沖數(shù)一定時(shí)。采用長(zhǎng)沖程小泵提液抽汲方式，可不采用抽油桿脫接器、達(dá)到提高石油產(chǎn)量的目的，使用很方便。</p><p>　　長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)還可以解決采用大泵提液時(shí)常規(guī)抽油機(jī)無(wú)法進(jìn)布了環(huán)空測(cè)試問(wèn)題，可以錄取井下資料和進(jìn)行油并動(dòng)態(tài)分析。</p>&

40、lt;p>　　1.3.2 主要用途</p><p>　　抽油實(shí)踐表明，長(zhǎng)沖程抽油機(jī)具有以下五個(gè)方面的用途：</p><p>　　1 適用干小泵深抽采油工藝</p><p>　　對(duì)于低壓油田，可采用小泵深抽采油工藝提高石油產(chǎn)量。長(zhǎng)沖程抽油機(jī)可以滿足小泵深抽采油的藝要求，更經(jīng)濟(jì)有效地開(kāi)采石油。</p><p>　　2 適用于大泵提液

41、采油工藝</p><p>　　采用大泵提液可以提高石油產(chǎn)量。長(zhǎng)沖程抽油機(jī)不僅可以滿足大泵提液采油工藝的需要，而且還可以進(jìn)行環(huán)空測(cè)試、錄取并下資料和進(jìn)行油井動(dòng)態(tài)分析。常規(guī)抽油機(jī)在大泵提液時(shí)是無(wú)法進(jìn)行環(huán)空測(cè)試的。</p><p>　　3 適用于開(kāi)采各種特殊石油</p><p>　　長(zhǎng)沖程抽油機(jī)適用開(kāi)采含氣（H2S、CO2、O2）石油、含砂石油、含石灰石油、含蠟石油、含

42、水石油等各種特殊石油。</p><p>　　4 適用于各種油井開(kāi)采石油</p><p>　　長(zhǎng)沖程抽油機(jī)適用于深井、定向井、叢式井、斜井、海洋井、沙漠并、北極并開(kāi)采石油。具有較好的抽油性能和經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　發(fā)展無(wú)游梁長(zhǎng)沖程抽油機(jī)是當(dāng)務(wù)之急：</p><p>　　⑴ 近幾年來(lái)，我國(guó)油井?dāng)?shù)量急劇增多，用常規(guī)游梁抽油機(jī)開(kāi)發(fā)稠油，

43、采油量、泵效、耗能、采油成本等各項(xiàng)技術(shù)—經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較差，因而阻礙了常規(guī)游梁抽油機(jī)的技術(shù)發(fā)展。為更經(jīng)濟(jì)、更合理地開(kāi)發(fā)我國(guó)稠油資源，必須大力開(kāi)發(fā)我國(guó)的無(wú)游梁長(zhǎng)沖程抽油機(jī)。</p><p>　?、?對(duì)于低壓油田，可采用小泵深抽的方法提高原油產(chǎn)量。目前在勝利、江蘇.華北、中原等油田應(yīng)用深抽技術(shù)取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。為滿足小泵深抽的需要，我國(guó)急需發(fā)展大載荷長(zhǎng)沖程抽油機(jī)。</p><p>　　⑶ 目

44、前我國(guó)的長(zhǎng)沖程抽油機(jī)還不能完全滿足我國(guó)油田開(kāi)采的需要，長(zhǎng)沖程抽油機(jī)正處于發(fā)展階段，品種與規(guī)格不全，使用數(shù)量不多。因此需要大力發(fā)展新型長(zhǎng)沖程抽油機(jī)。</p><p>　　長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的主要特點(diǎn)是沖程較長(zhǎng)、沖次較低。一般認(rèn)為沖程長(zhǎng)度等于或超過(guò)6米時(shí)稱為長(zhǎng)沖程。總的來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)可以總結(jié)為7點(diǎn)： (1) 提高采油效率，增加石油產(chǎn)量，(2) 減少磨損，提高抽油桿和抽油泵的壽命，(

45、3) 排量穩(wěn)定，動(dòng)載荷小，事故少，(4) 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，抗疲勞性好，(5) 平衡效果好，(6) 具有較好的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，(7) 具有較好的適應(yīng)性能。</p><p>　　綜上所述可見(jiàn)，長(zhǎng)沖程抽油機(jī)具有減小沖程損失、提高系統(tǒng)效率、延長(zhǎng)機(jī)桿泵使用壽命、減少故障及提高整機(jī)運(yùn)行質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。因此，發(fā)展長(zhǎng)沖程抽油機(jī)對(duì)當(dāng)前老油田高含水井后期的開(kāi)采減緩產(chǎn)量遞減速度，開(kāi)采稠油、低滲透等油田的“難動(dòng)用儲(chǔ)量”，以及沙漠油田深

46、井及超深井的機(jī)械開(kāi)采等，都是有一定的現(xiàn)實(shí)意義的。</p><p>　　1.4 長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的現(xiàn)狀及未來(lái)的發(fā)展方向</p><p>　　在世界范圍內(nèi)，研究開(kāi)發(fā)與應(yīng)用抽油機(jī)已有100多年的歷史。在這百余年的采油實(shí)踐中，采油機(jī)發(fā)生了很大的變化，特別是近20年來(lái)，世界抽油機(jī)技術(shù)發(fā)展較快，先后研究開(kāi)發(fā)了多種新型抽油機(jī)。其特點(diǎn)是：增強(qiáng)了抽油機(jī)的適應(yīng)性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性；改善了抽油性能，降低了抽

47、油載荷與載荷變化范圍，提高了抽油效率，減少了動(dòng)力消耗；提高了抽油機(jī)平衡效果，改善了抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性、動(dòng)力特性與平衡特性；增大了抽油機(jī)的使用范圍，減小了抽油機(jī)的體積和質(zhì)量，強(qiáng)化了抽油機(jī)自動(dòng)化與智能化程度。總之，抽油機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到了有史以來(lái)的最高水平。目前抽油機(jī)正朝著大型化、低耗能、精確平衡、高適應(yīng)性、長(zhǎng)沖程無(wú)游梁、自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展。</p><p>　　目前長(zhǎng)沖程抽油機(jī)可分為：增大沖程抽油機(jī)：⑴

48、增大沖程抽油機(jī)，⑵ 增大沖程無(wú)游梁抽油機(jī)。長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)：⑴ 立式長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)，⑵臥式長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)。</p><p>　　1.4.1 國(guó)內(nèi)長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　目前，我國(guó)東部油區(qū)已進(jìn)人開(kāi)采的中、后期，需要大載荷、長(zhǎng)沖程、低沖次的抽油機(jī)。一般抽油機(jī)的整機(jī)尺寸會(huì)隨著沖程及載荷的增大而增大。滾筒式抽油機(jī)則不然，沖程增大，僅影響支架高度，對(duì)其它外形

49、尺寸的影響相對(duì)較小。滾筒式抽油機(jī)是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程的一種較理想的機(jī)型。早在60年代，國(guó)外文獻(xiàn)[27]及產(chǎn)品樣本[28]中已有滾筒式抽油機(jī)的介紹。我國(guó)從80年代中后期開(kāi)始研究、開(kāi)發(fā)這種機(jī)型，并有一些樣機(jī)在油田試驗(yàn)，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　目前困擾該機(jī)型發(fā)展和推廣的主要問(wèn)題有：</p><p>　?、?所用柔性件(鋼絲繩)的使用壽命太短，⑵缺少適合我國(guó)國(guó)情的可靠的換向機(jī)構(gòu)[1]。&

50、lt;/p><p>　　近年來(lái)，我國(guó)新型抽油機(jī)有了很大的發(fā)展，在我國(guó)開(kāi)發(fā)的諸多抽油機(jī)中，長(zhǎng)沖程抽油機(jī)占有很大的比例，品種最多，技術(shù)發(fā)展最快，先后出現(xiàn)了各種各樣的長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，并在抽油實(shí)踐中取得了較好的效果。我國(guó)各油田都需要長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，所以長(zhǎng)沖程抽油機(jī)已成為我國(guó)抽油機(jī)發(fā)展的主流和方向。根據(jù)技術(shù)發(fā)展預(yù)測(cè)：在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，長(zhǎng)沖程抽油機(jī)仍將是我國(guó)抽油機(jī)發(fā)展的主流方向，還會(huì)有更大的技術(shù)發(fā)展。</p>&l

51、t;p>　　發(fā)展我國(guó)新型無(wú)游梁長(zhǎng)沖程抽油機(jī),有以下三個(gè)途徑：</p><p>　　① 引進(jìn)國(guó)外制造技術(shù) </p><p>　　引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的制造技術(shù),這種方法比較穩(wěn)妥,上得快,成功率高，但是我國(guó)目前資金不足,國(guó)內(nèi)技術(shù)力量和制造能力均較強(qiáng),不宜從國(guó)外引進(jìn)無(wú)游梁長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的制造技術(shù)。</p><p>　?、?按國(guó)外最先進(jìn)的產(chǎn)品進(jìn)行仿制</p>

52、<p>　　多年來(lái),我國(guó)在仿制國(guó)外產(chǎn)品方面積累了經(jīng)驗(yàn)關(guān)鍵是要通過(guò)周密的調(diào)研,確定仿制對(duì)象不能只憑國(guó)外資料和專利,還要根據(jù)國(guó)外產(chǎn)品的使用效果和經(jīng)濟(jì)效益,進(jìn)行綜合分析, 作出訣策。</p><p>　　③ 自行設(shè)計(jì)與研制</p><p>　　自改革開(kāi)放以來(lái), 我國(guó)抽油機(jī)設(shè)計(jì)與研制的力量和水平有了很大提高，我國(guó)現(xiàn)有很多有實(shí)力的知名石油機(jī)械公司，完全有能力開(kāi)發(fā)新一代的產(chǎn)品。</

53、p><p>　　1.4.2 國(guó)外長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　近年來(lái)，各國(guó)研究開(kāi)發(fā)了各種新型抽油機(jī)，為更經(jīng)濟(jì)有效地開(kāi)采石油做出了卓越貢獻(xiàn)。在新型抽油機(jī)中，長(zhǎng)沖程抽油機(jī)品種最多，占有更大的比例，具有較好的抽油性能、提高石油產(chǎn)量、降低采油成本、提高經(jīng)濟(jì)效益等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)技術(shù)發(fā)展預(yù)測(cè)結(jié)果，在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，長(zhǎng)沖程抽油機(jī)仍將是世界抽油機(jī)發(fā)展的主流和方向，長(zhǎng)沖程抽油機(jī)將會(huì)有更大的

54、發(fā)展[15]。目前國(guó)外長(zhǎng)沖程抽油機(jī)已廣泛應(yīng)用于稠油開(kāi)采、小泵深抽采油工藝、大泵提液采油工藝以及開(kāi)采各種特殊石油。</p><p>　　通過(guò)對(duì)國(guó)外各類長(zhǎng)沖程抽油機(jī)進(jìn)行分析研究后，得出以下三點(diǎn)有關(guān)技術(shù)發(fā)展方向的結(jié)論：</p><p>　　<1> 增大沖程游梁抽油機(jī)是常規(guī)游梁抽油機(jī)的發(fā)展方向：由于增大沖程游梁抽油機(jī)具有提高采油效率、增加石油產(chǎn)量、降低采油成本等優(yōu)點(diǎn)，所以是常規(guī)游梁抽

55、油機(jī)的發(fā)展方向。</p><p>　　<2> 增大沖程無(wú)游梁抽油機(jī)是增大沖程抽油機(jī)的發(fā)展方向：增大沖程游梁抽油機(jī)是在游梁抽油機(jī)的基礎(chǔ)上增加了增大沖程的機(jī)構(gòu)，仍然保留著游梁抽油機(jī)的某些缺點(diǎn)，各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不可能有顯著的改善和提高。增大沖程無(wú)游梁抽油機(jī)徹底擺脫了游梁抽油機(jī)的某些缺點(diǎn)，具有更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，可大幅度的提高抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)特性、動(dòng)力特性和平衡特性，所以增大沖程無(wú)游梁抽油機(jī)是增大沖程抽油機(jī)的發(fā)展

56、方向。</p><p>　　<3> 長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)是長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的發(fā)展方向：與增大沖程抽油機(jī)相比較，長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)使用現(xiàn)代采油工藝發(fā)展的需要，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)，顯著提高了抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性，不需要增大沖程機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)效率較高，桿件受力較好，而且還可以實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)沖程抽油。這種沖程是增大沖程抽油機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，所以長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)優(yōu)越于增大沖程抽油機(jī)。為此，長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)是長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的發(fā)展方向。

57、</p><p>　　總之世界長(zhǎng)沖程抽油機(jī)將會(huì)有很大的技術(shù)發(fā)展，其數(shù)量將會(huì)大幅度增加，長(zhǎng)沖程機(jī)構(gòu)將更簡(jiǎn)單、有效，壽命更長(zhǎng)[12]。</p><p>　　1.4.3 長(zhǎng)沖程抽油機(jī)技術(shù)發(fā)展方向</p><p>　　國(guó)外各類長(zhǎng)沖程抽油機(jī)進(jìn)行分析研究后.得出以下二點(diǎn)有關(guān)技術(shù)發(fā)展方向的結(jié)論：</p><p>　　1 增大沖程游梁抽油機(jī)是常規(guī)游梁抽油

58、機(jī)的發(fā)展方向：由于增大沖程游梁抽油機(jī)具有提高采油效率、增加石油產(chǎn)量、降低采油成本等優(yōu)點(diǎn)，所以是常規(guī)游梁抽油機(jī)的發(fā)展方向。</p><p>　　2 增大沖程無(wú)游梁抽油機(jī)是增大沖程抽油機(jī)的發(fā)展方向：增火沖程游梁抽油機(jī)是在游梁抽油機(jī)的基礎(chǔ)上，增加了增大沖程機(jī)構(gòu)，仍然保留著游梁抽油機(jī)的某些缺點(diǎn)，各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不可能有顯著的改善和提高。增大沖程無(wú)游梁抽油機(jī)徹底擺脫了游梁抽油機(jī)某些缺點(diǎn)，具有更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，可大幅度地

59、提高抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)特性、動(dòng)力特性與平衡特性，所以增大沖程無(wú)游梁抽油機(jī)是增大沖程抽油機(jī)的發(fā)展方向。</p><p>　　3 長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)是長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的發(fā)展方向：與增大沖程抽油機(jī)(增大沖程游梁抽油機(jī)和增大沖程無(wú)游梁抽油機(jī))相比較，長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)適應(yīng)現(xiàn)代采油工藝發(fā)展的需要，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)，顯著地提高了抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性、動(dòng)力特性和平衡特性，不需要增大沖程機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)效率較高，桿件受力較好，而且還可以實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)沖程

60、抽油，例如沖程長(zhǎng)度可達(dá)15~30m，這種沖程是增大沖程抽油機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，所以長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)優(yōu)越于增大沖程抽油機(jī)為此，長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)是長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的發(fā)展方向，由參考文獻(xiàn)[14]。</p><p>　　2 平衡能量計(jì)算及平衡裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　1--小帶輪，2--V帶，3--大帶輪，4--傳動(dòng)軸，5--滾筒軸，6--聯(lián)軸器，7--低速機(jī)齒輪，8--高速級(jí)齒輪，9--電動(dòng)機(jī)

61、。</p><p>　　圖2.1 傳動(dòng)裝置原理圖</p><p>　　2.1 平衡能量的計(jì)算</p><p>　　2.1.1 原始數(shù)據(jù)</p><p><b>　　懸點(diǎn)載荷：60KN</b></p><p>　　沖程：10～30 m</p><p>　　起下速度：15

62、～20 m/min</p><p>　　適用碳桿規(guī)格：φ32mm×4.2mm</p><p>　　產(chǎn)出液密度：860.27Kg/m3(以大慶混合原油為例)</p><p>　　2.1.2 井深計(jì)算</p><p>　　Pmax_________懸點(diǎn)最大載荷</p><p><b>　　（2—1）&

63、lt;/b></p><p>　　_________抽油桿自重 </p><p><b>　　（2—2）</b></p><p>　　_________抽油桿在油中的自重 </p><p><b>　?。?—3）</b></p><p>　　_________油管內(nèi)，柱

64、賽上的油柱重</p><p><b>　　（2—4）</b></p><p>　　_________油井中動(dòng)液面以上斷面積等于柱塞面積的油柱重</p><p><b>　?。?—5）</b></p><p>　　L————下泵深度 </p><p>　　S————懸點(diǎn)沖程長(zhǎng)度

65、 S=10~30m</p><p>　　n————懸點(diǎn)沖程次數(shù) n=v/s=（15~20）/2/（10～30)=0.25~1次/分鐘[2]</p><p>　　沉沒(méi)度過(guò)小，會(huì)降低泵的充滿系數(shù)，沉沒(méi)度過(guò)大，會(huì)增加抽油機(jī)的負(fù)荷。通過(guò)實(shí)踐摸索即使油的粘度很大，克服原油在井筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)的全部阻力不超過(guò)一個(gè)大氣壓，所以一般沉沒(méi)度為30~50米；重質(zhì)粘度大的井不少于50米；原油含氣大的井不

66、少于80~100米；如不含氣的輕質(zhì)原油的井，沉沒(méi)度有20米即可，因?yàn)槌L(zhǎng)沖程抽油機(jī)一般用于稠油，低滲透油井的開(kāi)采，為了安全起見(jiàn)認(rèn)為油井中有油氣所以油井的沉沒(méi)度取不少于50米。</p><p>　　泵的沉沒(méi)深度 =60m</p><p>　　產(chǎn)出液密度 =860.27kg/m3</p><p><b>　　抽油桿伸長(zhǎng)量</b&

67、gt;</p><p><b>　　抽油管伸長(zhǎng)量</b></p><p>　　抽油泵的柱塞泵筒位移</p><p>　　鋼制抽油桿規(guī)格 φ22(16~28取中間型號(hào))</p><p>　　抽油管橫截面面積 =1.018×10-3m2</p><p&

68、gt;　　因?qū)τ趩螡L筒式抽油機(jī)碳纖維桿達(dá)到2/3也可以保證安全，所以初取取碳桿長(zhǎng)度=0.6L，鋼制抽油桿=0.4L 。</p><p>　　碳纖維桿的密度=1.59×</p><p>　　=32×4.2×10-6×0.6L×1.59×103×9.8+ ×10-6×3.14×0.4L×

69、;8.52×103×9.8=13.95L</p><p>　　=×10-6×3.14×（L-60）×860.27×9.8</p><p>　　=20.75L-1245.252</p><p>　　=（34.7L-1245.252）(1+30/137</p><p>　　=4

70、2.30L-1517.93</p><p>　　由于已知懸點(diǎn)載荷 =60KN</p><p>　　60000=42.30L-1517.93</p><p>　　L=1454m 取L=1400</p><p>　　2.1.3 電動(dòng)機(jī)上下沖程時(shí)功率計(jì)算</p><p>　　將上面計(jì)算得出的L值帶入：</p>

71、;<p>　　=32×4.2×10-6×700×（1.59×103-860.27）×9.8</p><p>　　+×10-6×3.14×700×（8.52×103-860.27）×9.8</p><p>　　=672.81+19964.24</p>

72、;<p>　　=20637.05N</p><p>　　=×10-6×3.14×（1400-60）×860.27×9.8 =27810.66N</p><p><b>　?。?—6）</b></p><p><b>　　=1.76m</b></p>

73、<p>　　上沖程期間抽油機(jī)對(duì)光桿負(fù)載所做的功： </p><p><b>　?。?—7）</b></p><p>　　=(20637.05+27810.66)×10-27810.66×</p><p>　　=484477.1-24473.381</p><p>　　=460003.7

74、19Nm</p><p>　　=(20637.05+27810.66)×30-27810.66×</p><p>　　=1453431.3-24473.381</p><p>　　=1428957.919Nm</p><p>　　下沖程期間抽油機(jī)對(duì)光桿負(fù)載所做的功： </p><p>

75、;<b>　　（2—8）</b></p><p>　　=20637.05×10+27810.66×</p><p>　　=230843.881Nm</p><p>　　=20637.05×30+27810.66×</p><p>　　=643583.881Nm</p>

76、<p>　　由于抽油機(jī)上下沖程時(shí)間相等根據(jù)沖程和起下速度的范圍確定時(shí)間在0.5～2min之間變化，初定在30s時(shí)的電動(dòng)機(jī)功率故：t===30s。</p><p>　　上沖程期間抽油機(jī)輸出功率：</p><p>　　下沖程期間抽油機(jī)輸出功率：</p><p>　　2.2 平衡重計(jì)算及平衡裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　對(duì)于一般抽油

77、機(jī)，其載荷在上、下沖程時(shí)為不同的單向載荷。若不考慮平衡，那么在上沖程時(shí)，為了提起抽油桿柱和液柱，電動(dòng)機(jī)需輸出很大的功率；在下沖程時(shí)，抽油桿依靠自重下落，對(duì)電動(dòng)機(jī)做功，這時(shí)電動(dòng)機(jī)處在發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。因此，抽油機(jī)必須很好地加以平衡，以均衡電動(dòng)機(jī)在上下沖程所受的載荷，達(dá)到減小電機(jī)容量的目的。抽油機(jī)進(jìn)行平衡的方法為：在下沖程時(shí)，以一定速度將抽油桿的勢(shì)能和電動(dòng)機(jī)的輸出能量?jī)?chǔ)存起來(lái)；在上沖程時(shí)，將這部分能量釋放出來(lái)，幫助電動(dòng)機(jī)以一定速度提升抽油桿柱

78、和液柱，使電動(dòng)機(jī)在上下沖程所受的載荷基本相等。</p><p>　　可以較方便地進(jìn)行儲(chǔ)存和釋放的能量形式有勢(shì)能和動(dòng)能2種，這也是常用于抽油機(jī)平衡的能量形式。用勢(shì)能方式進(jìn)行平衡的有機(jī)械(配重)平衡和氣壓平衡，在理論上用彈簧的彈性勢(shì)能進(jìn)行平衡也是可能的，但實(shí)際中可能因結(jié)構(gòu)原因未見(jiàn)應(yīng)用。用動(dòng)能方式進(jìn)行平衡的有飛輪平衡，由于飛輪儲(chǔ)能和放能是依靠飛輪轉(zhuǎn)速增大和減小實(shí)現(xiàn)的，因此必定有抽油機(jī)下沖程速度逐步增大，上沖程速度逐步減

79、小，這導(dǎo)致抽油機(jī)的速度控制缺乏靈活性，由參考文獻(xiàn)[14]。所以機(jī)械平衡和氣壓平衡是抽油機(jī)2種主要的平衡方法。經(jīng)過(guò)分析比較，配重平衡相對(duì)其他平衡而言，平衡效果好，而目容易實(shí)現(xiàn)，所以設(shè)計(jì)采用配重平衡。由參考文獻(xiàn)[17]。</p><p>　　所以本設(shè)計(jì)采用重力勢(shì)能平衡的方法，具體方法是在輸出軸上加一卷筒，用鋼絲繩懸掛平衡。由于能量一定，所以如果移動(dòng)距離大，那么平衡重質(zhì)量就?。环粗绻苿?dòng)距離小，則平衡質(zhì)量就大，但當(dāng)平

80、衡重質(zhì)量太大時(shí)，鋼絲繩的強(qiáng)度要求就比較高，同時(shí)對(duì)軸徑要求也相應(yīng)的增大，經(jīng)濟(jì)計(jì)算分析，可確定移動(dòng)平衡重移動(dòng)距離20m，則平衡質(zhì)量：</p><p>　　上沖程： （2—9）</p><p>　　下沖程： （2—10）<

81、/p><p>　　(合5287Kg) (合 1762.4Kg)</p><p>　　平衡重質(zhì)量取中間值為3000kg。</p><p>　　3 油機(jī)起升裝置電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　抽油桿需要在井口頻繁進(jìn)出，這樣就要求動(dòng)力裝置和纏繞大盤(pán)都必須可以正反轉(zhuǎn)，即電動(dòng)機(jī)必須可

82、以反轉(zhuǎn)或加換向裝置。電動(dòng)機(jī)選擇的是K系列開(kāi)關(guān)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。它可以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的頻繁正反轉(zhuǎn)。此電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是：a,繞線轉(zhuǎn)子，自扇冷式，隔爆型。b,允許經(jīng)常起動(dòng)及逆轉(zhuǎn)。</p><p>　　3.1.1 起升功率的計(jì)算</p><p>　　具參考文獻(xiàn)[3],初定滾筒半徑為750㎜。</p><p>　　卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為： </p><p>　　因

83、平衡重質(zhì)量為3000kg，查資料的起重3000kg的載荷需要6×19型鋼絲繩直徑為12.5mm，安全系數(shù)取3.5,又因?yàn)榛喼睆讲恍∮阡摻z繩直徑的16倍，一般取50倍，所以初定連接平衡重滾筒的直徑800mm。</p><p>　　平衡重和碳桿在同一個(gè)軸上所以轉(zhuǎn)速相等4.25 r/min</p><p><b>　　懸點(diǎn)載荷：</b></p>&

84、lt;p><b>　　起下速度：</b></p><p><b>　　所以起升功率為： </b></p><p><b>　　平衡重所做的功率：</b></p><p><b>　　即起升功率：</b></p><p>　　3.1.2 傳動(dòng)裝置的總

85、功率</p><p>　　這一功率由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器來(lái)實(shí)現(xiàn)，則傳動(dòng)裝置的總功率ηa應(yīng)為組成傳動(dòng)裝置的各部分運(yùn)動(dòng)副效率之乘積，參考文獻(xiàn)[1]即：</p><p>　　其中,,,,分別為每一傳動(dòng)副（齒輪，蝸桿，帶式鏈），每對(duì)軸承每個(gè)聯(lián)軸器及滾筒的效率。</p><p>　　傳動(dòng)副的效率數(shù)值可以按表選取，軸承和聯(lián)軸器的效率數(shù)值為：</p><p>

86、　　帶傳動(dòng)的傳動(dòng)效率 0.94～0.97</p><p>　　滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率 0.98～0.995</p><p>　　齒輪得傳動(dòng)效率 0.94～0.96</p><p>　　彈性聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率 0.99～0.995</p><p>

87、　　滾筒的傳動(dòng)效率 ： 0.90</p><p>　　電動(dòng)機(jī)到光桿負(fù)載傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率；</p><p>　　其中、、、、分別為帶傳動(dòng)，軸承，齒輪傳動(dòng)，聯(lián)軸器和滾筒的傳動(dòng)效率。</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　3.1.3 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速</p>&

88、lt;p>　　卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為： </p><p>　　按參考文獻(xiàn)[4]P16-3表16-1-1推薦的傳動(dòng)比的合理范圍。</p><p>　　取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比：；</p><p>　　二級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比：；</p><p>　　則傳動(dòng)比的合理范圍為：；</p><p>　　故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：

89、。</p><p>　　6型單滾筒超長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的關(guān)鍵部分是需要抽油桿的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)抽油作業(yè)，而這就需要有某種換向機(jī)構(gòu)帶動(dòng)抽油桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，本次設(shè)計(jì)在這里選擇的是用可變向的電機(jī)來(lái)代替換向機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)抽油桿做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。變向電機(jī)選擇的是山東紅衛(wèi)電機(jī)股份有限公司的可變向開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)。</p><p>　　開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)是一種新穎的、性能價(jià)格比很高的、具有典型機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)的交流無(wú)級(jí)調(diào)速電

90、機(jī)。具有效率高、真正恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，啟動(dòng)電流小，可頻繁正反運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　KCT系列開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)是山東紅衛(wèi)電機(jī)股份有限公司在多年推廣應(yīng)用SR系列開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，為了更適合調(diào)速市場(chǎng)的需要，而推出的第二代新系列產(chǎn)品。與SR系列電機(jī)相比，KCT 系列的性能指標(biāo)明顯提高，特別是噪聲振動(dòng)的改進(jìn)有了重大突破，達(dá)到了Y系列異步電動(dòng)機(jī)的噪聲水平。其優(yōu)良的調(diào)速特性可適用于各種調(diào)速機(jī)械，特別是其低啟動(dòng)

91、電流大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)，使其真正具有了頻繁正反轉(zhuǎn)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)，在油田新型電氣換向式抽油機(jī)、龍門刨銑床等往復(fù)式機(jī)械上應(yīng)用，取消了原有的機(jī)械換向機(jī)構(gòu)，顯示另了無(wú)比的優(yōu)越性。 </p><p><b>　　主要特點(diǎn)： </b></p><p>　　1.啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定值的150％，而啟動(dòng)電流僅為額定值的30％，因此可頻繁起停和正反轉(zhuǎn)運(yùn)行，起停次數(shù)可達(dá)到1000次/小時(shí)。</

92、p><p>　　2.可實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、制動(dòng)、能量反饋四象限運(yùn)行。</p><p>　　3.效率高、損耗小；在整個(gè)寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)保持高效率運(yùn)行。</p><p>　　4.轉(zhuǎn)速精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)較高，適合于經(jīng)濟(jì)數(shù)控機(jī)床等使用。</p><p>　　5.功率因數(shù)較高，接近于1.0。</p><p><b>　　其主要性能

93、如表：</b></p><p>　　表3.1 電動(dòng)機(jī)性能表</p><p>　　電動(dòng)機(jī)外形尺寸：長(zhǎng)度；815mm寬度；525mm高度；475mm。</p><p>　　3.2 傳動(dòng)參數(shù)的計(jì)算</p><p>　　3.2.1 計(jì)算總傳動(dòng)比</p><p>　　在電動(dòng)機(jī)上加一變頻調(diào)速器使其額定速度控制在要

94、求范圍內(nèi)。</p><p>　　變頻器（變頻調(diào)速器）是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備，其中控制電路完成對(duì)主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成交流電。對(duì)于如矢量控制變頻器這種需要大量運(yùn)算的變頻器來(lái)說(shuō)，有時(shí)還需要一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。變頻調(diào)速是通過(guò)改變電機(jī)定子繞組供電的頻

95、率來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的。</p><p>　　變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開(kāi)關(guān)方式分類，可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為V/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。</p><

96、p>　　簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是用來(lái)調(diào)速控制電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速,選用易能DES1000-4T018G0220P，功率為22</p><p>　　EDS1000系列變頻器采用先進(jìn)的控制方式實(shí)現(xiàn)了高轉(zhuǎn)矩、高精度、寬調(diào)速驅(qū)動(dòng)，能夠滿足通用變頻器的各種要求。通過(guò)空間電壓矢量PWM控制和無(wú)速度傳感器矢量控制技術(shù)及電磁兼容性整體設(shè)計(jì)，滿足客戶對(duì)適用場(chǎng)所的大轉(zhuǎn)矩低噪音、低電磁干擾的環(huán)保要求。 </p><p>

97、　　1 采用進(jìn)口高耐壓半導(dǎo)體功率器件，具有更強(qiáng)大的抗高壓沖擊能力。</p><p>　　2 IGBT采用瑞士concept驅(qū)動(dòng)電路方案，驅(qū)動(dòng)更加可靠，運(yùn)行更穩(wěn)定。</p><p>　　3 輸入電壓允許在-20%~+15%之間波動(dòng)，適就范圍更廣。</p><p>　　4 采用空間電壓矢量SVPWM控制。</p><p>　　5 主電路

98、強(qiáng)電走線均采用高壓雙絕緣導(dǎo)線，性能更安全可靠。</p><p>　　6 全封閉的獨(dú)立風(fēng)道式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，更能適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。</p><p>　　7 內(nèi)置自動(dòng)穩(wěn)壓功能（AVR）和自動(dòng)限流功能，更能有效保護(hù)設(shè)備的安全。</p><p>　　8 多達(dá)16段速控制功能，操作更加方便。</p><p>　　9 產(chǎn)品采用低溫升設(shè)計(jì)技術(shù)，更能持

99、久耐用。</p><p>　　10 具有RS485功能（可選），可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。</p><p>　　根據(jù)電動(dòng)機(jī)速度范圍初定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，則總傳動(dòng)比，、分別為帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比，?。海瑒t減速器傳動(dòng)比為：，</p><p>　　符合減速器的傳動(dòng)比范圍。</p><p>　　3.2.2 分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比</p><

100、p>　　按展開(kāi)式布置，考慮潤(rùn)滑條件，為使兩極大齒輪直徑相近，由展開(kāi)式曲線查得：，則。</p><p>　　傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)：</p><p>　　為進(jìn)行傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，要推算出各軸的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩（或功率），將傳動(dòng)裝置各軸有高速至低速依次定為：Ⅰ軸，Ⅱ軸，Ⅲ軸，Ⅳ軸。</p><p>　　，，為相鄰的輸入功率（kw）</p><p

101、>　　，，為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩（Nm）</p><p>　　，, 為各軸的轉(zhuǎn)速 (r/min)</p><p>　　則可按電動(dòng)機(jī)軸至工作機(jī)運(yùn)動(dòng)傳遞路線推算，得到各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)：</p><p><b>　　① 各軸轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　-----電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速</p><p&g

102、t;　　-----電動(dòng)機(jī)至工作軸的傳動(dòng)比</p><p><b>　　Ⅰ軸： </b></p><p><b>　?、蜉S：</b></p><p><b>　　Ⅲ軸：</b></p><p>　?、?各軸輸入功率：</p><p><b>　

103、?、褫S：</b></p><p><b>　　Ⅱ軸：</b></p><p><b>　?、筝S：</b></p><p><b>　　卷筒軸：</b></p><p>　　③ 各軸輸出功率 Ⅰ軸-----Ⅲ軸輸出功率分別為</p><p>

104、;<b>　?、褫S：</b></p><p><b>　?、蜉S：</b></p><p><b>　　Ⅲ軸：</b></p><p><b>　　卷筒軸：</b></p><p>　?、?各軸輸入轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　電動(dòng)機(jī)

105、軸輸出轉(zhuǎn)矩由公式</p><p><b>　　得：</b></p><p><b>　?、褫S：</b></p><p><b>　　Ⅱ軸：</b></p><p><b>　?、筝S：</b></p><p><b>　　卷

106、筒軸：</b></p><p>　?、褫S-----Ⅲ軸的輸出轉(zhuǎn)矩分別為輸入轉(zhuǎn)矩乘以軸承的效率：</p><p><b>　　數(shù)據(jù)歸納為下表：</b></p><p>　　表3.2 傳動(dòng)裝置各軸運(yùn)動(dòng)參數(shù)</p><p>　　4 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 帶傳動(dòng)的設(shè)

107、計(jì)</p><p>　　已知電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 KCT200L1-1000</p><p>　　額定功率為 18.5Kw</p><p>　　轉(zhuǎn)速為 50～1500r/min</p><p><b>　　帶傳動(dòng)比i為 4</b></p><p>　　一天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為 24小時(shí)</p>

108、;<p>　　4.1.1 確定計(jì)算功率</p><p>　　據(jù)參考文獻(xiàn)【5】查的 </p><p>　　計(jì)算功率為： （4—1）</p><p>　　4.1.2 選取V帶的帶型</p><p>　　根據(jù),和小帶輪轉(zhuǎn)速 n確定用V帶帶型。窄V帶能承受較大的預(yù)緊力，故選C型V帶。&

109、lt;/p><p><b>　　取 </b></p><p>　　4.1.3 驗(yàn)算V帶的速度</p><p><b>　　由公式</b></p><p>　　帶速在5～25m/s范圍內(nèi)，帶速合適。</p><p>　　4.1.4 確定V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度L1和中心距a<

110、/p><p><b>　?。?—2）</b></p><p><b>　　初取 </b></p><p><b>　　由公式</b></p><p><b>　　取基準(zhǔn)長(zhǎng)度帶長(zhǎng) </b></p><p>　　計(jì)算中心距a及其變動(dòng)范圍&l

111、t;/p><p><b>　?。?—3）</b></p><p>　　4.1.5 帶輪包角</p><p><b>　　（4—4）</b></p><p><b>　　所以合適</b></p><p>　　4.1.6 V帶跟數(shù)設(shè)計(jì)</p>

112、<p><b>　　（4—5）</b></p><p><b>　　查得 </b></p><p><b>　　查表得 </b></p><p>　　=（3.16+0.53）×0.988×0.97=3.15</p><p><b

113、>　　取整值根</b></p><p>　　4.2 帶輪的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1 作用在帶輪軸上的壓力</p><p>　　由公式 （4—6）</p><p><b>　　查表得</b></p><

114、;p><b>　　使實(shí)際初拉力大于</b></p><p>　　對(duì)于新安裝的V帶，初拉力，運(yùn)轉(zhuǎn)后為。</p><p>　　4.2.2 作用在軸上的壓力</p><p><b>　?。?—7）</b></p><p><b>　　=9728.17N</b></p&g

115、t;<p>　　4.2.3 帶輪寬度 </p><p>　　帶輪用鑄造的方法制造，選用鋼材 HT150。</p><p>　　4.3 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及校核</p><p>　　4.3.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)</p><p>　?、?減速器工作速度不高，載荷一般，故選用8級(jí)精度。</p>

116、<p>　?、?因載荷不大，減速器需要雙向工作，所以選用直齒圓柱齒輪。</p><p>　?、?材料選擇：選小齒輪材料為40Cr調(diào)質(zhì)后表面淬火，48~55HRC，硬齒面。</p><p>　　選大齒輪材料為40Cr調(diào)質(zhì)后表面淬火，48~55HRC，硬齒面。</p><p>　?、?選小齒輪的齒數(shù)為30，大齒輪的齒數(shù)為30×7.4=222。

117、</p><p>　　4.3.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（4—8）進(jìn)行計(jì)算，即</p><p><b>　　（4—8）</b></p><p>　　確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值</p><p><b>　?、?試選載荷系數(shù)</b></p&

118、gt;<p>　?、?計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　③ 選取齒寬系數(shù)</b></p><p>　?、?查的材料的影響系數(shù)為</p><p>　　⑤ 按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。 </p><p>　?、?計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)</p&g

119、t;<p>　?、?接觸疲勞強(qiáng)度系數(shù)；</p><p>　?、?計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取失效概率為1%，安全系數(shù)，計(jì)算有</p><p><b>　　設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　① 計(jì)算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值</p><p><b&

120、gt;　?、?計(jì)算圓周速度</b></p><p><b>　?、?計(jì)算齒寬</b></p><p>　?、?計(jì)算齒寬與齒高之比</p><p><b>　　模數(shù) </b></p><p><b>　　齒高 </b></p>&l