塔架式数控抽油机运动学及动力学特性分析_张喜顺

摘要随着工业化与城市化脚步的加快，能耗问题日益凸显，尤其是石油行业，因此节能降耗成为了各行各业所关心的话题。

当前，传统的常规游梁式抽油机凭借其简单的四连杆机构、方便的安装与维修以及较低廉的成本仍然是各大油田的主流机型，占有非常重要的地位，但是其在运行过程中平衡效果比较差，电机平均负载率较低，能耗问题比较明显。

因此发展新型的节能型抽油机是今后采油工业的首要任务。

抽油机是构成采油设备重要组成部分。

在抽油机驱动下，带动其它设备运转，实现油井的机械式开采。

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。

通过与现役主要类型抽油机的结构方案对比分析，对新型传动抽油机进行结构方案设计，确定了新型传动抽油机的结构方案，解决了游梁式抽油机高能耗、低产出等缺点。

偏置型抽油机是在常规型抽油机基础上发展的，通过对曲柄的改造和尺寸的优化获得。

本文介绍了偏置型抽油机工作原理、节能原理以及设计过程。

首先，根据已知的参数，对抽油机的连杆机构在几何、运动、和动力学进行了系列的分析与计算，阐述了这种设备的运动规律。

其次、对抽油机进行了工艺参数计算和主要部件材料的强度校核分析，及对配套设备，如电动机、减速器的分析与选用，说明了该型设备在性能方面同其它种类设备的差异。

最后，进行工况分析和结构草图设计。

关键词：偏置型抽油机；曲柄；强度；特性1 / 55下载文档可编辑AbstractWith the accelerated pace of industrialization and urbanization．energy issues becomeincreasingly prominent，especially in the oil industry,SO energy saving has become a topic of concern in all walks of life．Currently,traditional pumping unit is still the mainstream oilextraction equipment and occupies a very important position because of its simple structure，convenient maintenance and low cost．But during operation，poor balance，low load rate and energy consumption is a serious problem．Therefore，the development of energy-saving pumping uint is the primary task of the oil industry in the future．The pumping units are one of important parts in exploitation equipments。

塔架式数控抽油机介绍产品介绍油田专用节能设备塔架式组合传动系列抽油机、是自主研发的专利产品。

根据油田的需求推出了塔架式组合传动抽油机系列，并开发出与之配套的TYCTZDX永磁同步电机拖动系统和TYBTZDX异步伺服电机拖动系统，具备了系列化、规模化、产业化的生产条件。

塔架式组合传动抽油机属无游梁式电机换向重力平衡变频调速机电一体化的抽油机，它的特点是：1长冲程、低冲次更加适合采油工况的要求，延长抽油杆、抽油泵的使用周期，提高泵效。

2选择性强，可针对不同油田区块采油的条件选择一款最适合的塔架式组合传动抽油机和相对应的拖动系统，系统效率、泵效、功率因数高，降低能耗、节约用电。

3既有高端的永磁同步拖动系统，也有价位适中的异步伺服拖动系统，都能实现智能控制稳定运行，运行状态一目了然。

4安全耐用，组合传动优化了传动结构延长了使用寿命，降低了维护难度，减少了维修费用。

5电脑调整冲程、冲次简便易行, 更方便调整到合理的动液面。

6上下行冲程分别调速，适合上行、下行不同速的使用工况要求。

7不平衡自测功能，高速运行时不平衡自动降至中速报警不停机；卡井时停机保护；失载自动制动，控制配重缓慢落地。

8塔架式组合传动抽油机修井不用移机让位的距离是700-1000mm以上，符合无游梁抽油机的行业标准。

9适合不同自然环境（包括水淹地区）塔架式组合传动抽油机选型说明：1一般油井需根据具体情况（泵挂、泵径、综合指标）确定最大悬点载荷，再计算出该区块或油井的液柱总重量，对照塔架式组合传动抽油机所标明的推力和所需每分钟总冲程确定型号。

2稠油井需根据油液粘稠度加大塔架式组合传动抽油机拖动力。

3根据具体区块油井最大排液量确定每分钟总冲程（冲程X冲次）选择油井所需运行速度的抽油机。

抽油机每个型号分为最高运行速度0.5m\S每分钟12米冲程内无级调节（适用于选用38mm-56mm泵径，日产液量在10-25方内的较低排液量的油井选用）；最高运行速度在0.75m\S 每分钟16米内无级调节；最高运行速度在1m\S每分钟21米冲程内无级调节适用于高排液量油井。

塔架式长冲程抽油机原理及应用马强【摘要】塔架式长冲程抽油机(20～22型)是配合油田采用新工艺而研制开发的.在给出其工作原理的基础上,进行了运动规律分析;阐述了基本技术参数和相关操作功能.该机具有长冲程、软性换向、对称对拉、高度平衡、高效节能、大载荷等特点,经过辽河油田试用,效果良好.【期刊名称】《石油矿场机械》【年(卷),期】2008(037)001【总页数】4页(P80-83)【关键词】塔架式抽油机;长冲程;运动规律;调平衡;技术参数;故障排除【作者】马强【作者单位】中油辽河金马油田开发公司,辽宁,盘锦,124010【正文语种】中文【中图分类】工业技术2008 年第 37 卷第1 期第 80 页石油矿场机械OII。

FIELD EQUIPMFNT文章编号： 1001-3482(2008)01-0080-04塔架式长冲程抽油机原理及应用马强（中油辽河金马油田开发公司，辽宁盘锦 124010 ）摘要：塔架式长冲程抽油机（ 20 ～ 22 型）是配合油田采用新工艺而研制开发的。

在给出其工作原理的基础上，进行了运动规律分析；阐述了基本技术参数和相关操作功能。

该机具有长冲程、软性换向、对称对拉、高度平衡、高效节能、大载荷等特点，经过辽河油田试用，效果良好。

关键词：塔架式抽油机；长冲程；运动规律；调平衡；技术参数；故障排除中图分类号： TE933.1文献标识码： A MechanicsofLongStrokePumpingUnitwithTowerFrameandItsApplication MAQiang( I.iaoheJinma ()il['idclDe-oelo/nnent('rnnp “ n y,pcl n ji,z 12-1()1().('hil,ci) Abstract: Long strokepumpingunit(Model20～22)withdcrrickframewasdevelopedfornew production.Basedonits operationprinciple,itsdynamicmcchanicswasanalyzed.Itstcchnicalparametersandoperationwerepr esentedaswell.It fcatureslongstroke,softdireciionchanging,balancedheight,highefficiency,andhighpower.Thepractic eshowsgoodefficiencyinI.iaoheOilfield.Keywords:derrickframedpumpingunit;longstroke;motionprinciple;balancea djustmeni; technicalparameter;troubleshooting目前长冲程无游梁抽油机发展较快，采用了许多现代技术和先进结构方案以及新材料、新工艺，抽油机的适应性、经济性、可靠性和先进性以及技术水平均达到了有史以来的最高水平，为高效、经济、安全和可靠地开采石油资源作出了卓越贡献¨一。

新型曳引节能抽油机运动学分析及结构设计摘要：针对目前常规游梁式抽油机能耗大的现状，提出一种新型新型曳引节能抽油机。

新型曳引节能抽油机以机架为载体，采用外转子稀土永磁同步电机为动力，由变频控制器提供变频后的低频电流供给外转子稀土永磁同步电机，使电机在超低转速下输出大扭矩。

通过改变电流的频率可以改变电机的转速；改变电流的方向可以改变电机的转向。

电机直接驱动安装在两侧的曳引轮，依靠正压力和摩擦力带动钢丝绳及动滑轮悬点载荷和配重作往复运动，进而带动抽油杆和抽油泵采油。

在本文中，首先对新型曳引节能抽油机进行了运动学和动力学分析，得到了悬点速度、加速度和载荷的计算公式，并设计了新型曳引节能抽油机的整体结构。

由于使用了高效的永磁同步电动机，减少了电机损耗，也提高了系统的总体效率。

最后对新型曳引节能抽油机的零部件进行了设计，并绘制了装配图和零件图。

关键词：新型抽油机；曳引；节能；结构设计Kinematic analysis of a new tractor oil pump and structuraldesignAbstract: In view of the present regular beam pumping unit of the status of large energy consumption, and put forward to a new kind of new traction energy saving pumping unit. New traction energy saving pumping unit regards frame as the carrier, using exterior rotor rare earth permanent magnet synchronous motor, which powered by frequency conversion controller, the low frequency current provides frequency supply of rare earth permanent magnet synchronous motor rotor , producing motor in ultra -low rate torque output. Changing the current frequency can change the motor rate, the direction of the electric current can be changed to turn moter around. Direct drive motor is installed in the side's tractive sheave, relying on the positive pressure and friction drive steel wire, and Dong HuaLun suspended point load and balance, and then make reciprocating movement driven sucker rod and pump oil production.In this paper, regard to new traction energy-saving beam pumping unit kinematics and dynamics analysis, we can get suspended point velocity, acceleration and load formula. Finally, we designed a new traction of overall structure to the energy saving pumping unit. By using efficient permanent magnet synchronous motor, it can reduce loss of motor, and improves the system overall efficiency. Finally, the new tractor oil pump parts were designed, and mapped the assembly and part drawingsKey words: New Type Oil Pumping Unit; Ether Drag; Energy Conservation; Structural Design毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

探讨塔架式数控抽油机的影响摘要：随着科学技术的快速发展，新兴产业的不断崛起，油田应用也进入了大力开发阶段，但由于开发稠油井、低渗透率井的难度越来越大，虽然现在已有了多种技术及其设备也越来越完善，但是现在占主导地位的还是机械采油，传统的抽油机不仅仅机能耗油量大，而且维修难度系数大，所以，不能再作为主要采油方式，而且为了提高效率，需要减少附件，改进结构，减少环节，才能使其统计效率有效地提高，降低成本，现在大庆油田所使用的塔架式数控抽油机，就是应用新兴技术，不仅仅提高了使用效率，而且也在根本上解决了其他类型抽油机高耗能、低效率的缺点。

关键词：节能抽油机塔架式数控抽油机应用效果在过去的九十年代里，虽然机械化进程发展迅猛，但是当时的抽油机动力设备都是旋转点动机，不可避免地存在一些设备上的问题，如稳定性、速度变慢等等。

而新型电动机抽油机将电能直接转换为机械能，利用物理学原理直线往返运动，不仅简化了传达过程，提高了效率，而且运用了新型科技，如数字控制技术，大大地提高了工作效率。

这在科学发展的道路上，本机为现代机械设计制造技术、数字化控制技术、机电一体化高度结合的产物，相信以后有很大的发展前途，为创新型社会提供了动力。

一、塔架式数控抽烟机的结构众所周知，塔架式数控控油机结构上就占据很大的优势，他们把电控系统、减速机构以及操作系统全部安装在平台上，能够有效地解决地势低洼而带来的影响，可以保证抽油机在四米以下的水下工作，减少因为停产对工作的影响。

而且通过这种新型科技，与普通油田抽油机想比，节省率达到了50.7%以上；在日常生活中，塔架式抽油机可根据油田的状况，进行一对一的对应方针，随时要保持低冲次，长冲程的要求；正常的包养下，塔架式抽油机的工作量与油、游梁抽油机最大的区别是塔架式抽油机的工作效率加快一倍，大大的降低了劳动力的浪费，也减轻了工人的工作压力。

而且塔架式运用的是最新的制动系统，更具平稳性、安全性。

塔架式数控控油机可由三部分构成，基础部分，主要就是整体的模型，和构建外表的一些配件；塔架部分，由桁架和平台构成；传动部分主要分为机械系统和控制部分，机械系统又分为电子、减速结构。

抽油机变速运行控制技术应用评价发表时间：2019-10-24T16:33:25.280Z 来源：《科学与技术》2019年第11期作者：张孝宁刘伟梁俊秋[导读] 多数专家学者对变速运行在油田现场应用情况进行了分析评价和运行理论的研究，均得出变速运行有利于改善抽油机系统运行和能耗的结论。

中油辽河油田公司金海采油厂摘要：柔性控制技术在游梁式抽油机上应用，达到了抽油机变速运行降低油井能耗的目的：在单周期运行过程中，通过改变曲柄运动的周向加速度，自适应调整曲柄轴承受的扭矩值和扭矩分布的变速策略，实现降低扭矩峰值和峰谷差值。

多数专家学者对变速运行在油田现场应用情况进行了分析评价和运行理论的研究，均得出变速运行有利于改善抽油机系统运行和能耗的结论。

为了解决油田低效井的能耗问题，在华北油田推广应用了变速智能控制技术，并根据各单井目前生产状况及地面设备情况对闭环柔性控制装置后期调试重点进行分类：一类井，泵效低，重点进行闭环控制，合理动态调整冲速；二类井，有一定供液能力，综合采用闭环+柔性控制；三类井，供液能力较好，重点采用柔性闭环，优化工况。

关键词：油田开采技术；变频技术；闭环控制；智能诊断；降低油井能耗随着油田开发进入中后期，地层能量也逐渐下降，大多数油井开采速度大于地层供液能力。

为了提高单井产量，部分油井加快了抽汲速度，但是过快的抽汲速度并没有带来产量的提高，反而提高了耗能并降低了系统效率；同时，由于井下供液能力不足，致使井下抽油泵的充满程度不足、充满系数低，导致抽油机上行时泵筒不能完全充满，使游动阀到泵内流体液面的空间内形成一个低压区。

在抽油机下行时，游动阀在低压区无法打开，当遇到泵内流体后，游动阀迅速打开，载荷从抽油杆柱转移到油管柱上并产生液击现象，导致系统寿命降低、能耗增加。

1抽油机变速运行的技术特点1.1技术方案随着油田开采技术的发展，变频技术已在油田上广泛应用，提出变频器向闭环控制、智能诊断方向发展的思路。

液压抽油机运动特性分析
李桂喜;马汝建
【期刊名称】《石油矿场机械》
【年(卷),期】2000(029)003
【摘要】介绍了新型液压抽油机的特点,并对驴头悬点的运动特性及其抽油泵的运动特性进行了分析.结果表明,由于液压抽油机原理上的优势,使得驴头悬点的运动速度接近匀速直线运动;结构设计上的合理,有效地利用了抽油杆的弹性变形,使抽油机产生超冲程,达到提高采油效率的目的,这对于深井稠油开采具有十分重要的意义.【总页数】2页(P35-36)
【作者】李桂喜;马汝建
【作者单位】济南大学,机电系,山东,济南,250002;济南大学,机电系,山东,济
南,250002
【正文语种】中文
【中图分类】TE933.102
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