游梁式抽油機(jī)的設(shè)計(jì)cyjy12-48-73hb型抽油機(jī)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-20 04:42 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 游梁前臂A水平距離I垂直距離HG102942002840480035004200沖次數(shù)n減速器額定扭矩懸點(diǎn)沖程9 73 計(jì)算結(jié)果根據(jù)上面的推導(dǎo)公式以及上表的已知數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)計(jì)算可得出懸點(diǎn)位移、速度、加速度、及扭矩因素曲線如下圖（圖22）。 通過計(jì)算機(jī)計(jì)算可得出如下結(jié)果：游梁最大擺角：（度）；上沖程的最大加速度：；上沖程的最大加速度位置：15（度）附近 ；圖22 懸點(diǎn)位移、速度、加速度、及扭矩因素曲線3 抽油機(jī)動(dòng)力分析 當(dāng)抽油機(jī)工作時(shí)，抽油機(jī)的驢頭懸點(diǎn)上作用有下列幾種載荷[11]：(1)油桿柱自重，(它在油中的重量用P‘桿表示)，作用方向向下。(2)油管內(nèi)柱塞上的油柱重(即柱塞面積減去抽油桿面積上的油柱重)，用P油表示，作用方向也向下。 (3)油管外油柱對(duì)柱塞下端的壓力，用P壓表示，其大小取決于抽油泵的沉沒度，作用方向向上。 (4)抽油桿柱和油柱運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性載荷，相應(yīng)地用P桿慣 和 P油慣表示。它們的大小與懸點(diǎn)的加速度成正比，而作用方向與加速度方向相反。 (5)抽油桿柱和油柱運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的振動(dòng)載荷，用P振表示，其大小和方向都是變化的。 (6)柱塞和泵筒間、抽油桿和油管間的半干摩擦力，用P摩干表示。還有抽油桿和油柱間、油柱和油管間以及油流通過抽油泵游動(dòng)閥(排出閥)的液體摩擦力，用P摩液表示。P摩干和P摩液的作用方向和抽油桿的運(yùn)動(dòng)方向相反。其中游動(dòng)閥的液體摩擦力只在泵下沖程、游動(dòng)閥打開時(shí)產(chǎn)生的，所以它的作用方向只向上。上述(1) 、 (2) 、 (3)三項(xiàng)載荷和抽油桿的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，稱為靜載荷。(4) 、（5）兩項(xiàng)的載荷和抽油桿的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，稱為動(dòng)載荷。但是在直井、油管結(jié)蠟少和原油粘度不高情況下，它們?cè)诳傋饔幂d荷中占的比重很少，約占2% 5%左右，一般可忽略不計(jì)。為敘述方便，這里先討論靜載荷的大小和變化規(guī)律，再討論動(dòng)載荷的大小和變化規(guī)律。 分別對(duì)上沖程、下沖程、下死點(diǎn)和上死點(diǎn)進(jìn)行分析（如下圖31）(l)上沖程當(dāng)懸點(diǎn)從下死點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，如圖31a所示，游動(dòng)閥在柱塞上部油柱壓力作用下關(guān)閉，而固定閥在柱塞下面泵筒內(nèi)、外壓力差作用下打開。由于游動(dòng)閥關(guān)閉，使懸點(diǎn)承受抽油桿柱自重P桿和柱塞上油柱重P油，這兩個(gè)載荷的作用方向都是向下的。同時(shí)，由于固定閥打開，使油管外一定沉沒度的油柱對(duì)柱塞下表面產(chǎn)生方向向上的壓力P壓。因此，上沖程時(shí)，懸點(diǎn)的靜載荷尺P靜上為： （式31）式中—抽油桿材料的密度，kg/m3 ；—原油的密度，kg/m3 ；—抽油桿橫截面面積，m2 F—泵柱塞截面積，m2； L—抽油桿長(zhǎng)度或下泵深度，m；—泵的沉沒度，米； (2)下沖程 當(dāng)懸點(diǎn)從上死點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，如圖31b所示，游動(dòng)閥由于柱塞上、下壓力差打開，而固定閥在泵筒內(nèi)、外壓力差作用下關(guān)閉。前者使懸點(diǎn)只承受抽油桿柱在油中重量P‘桿。而固定閥關(guān)閉，使油柱重量移到固定閥和油管上這樣，下沖程時(shí)懸點(diǎn)的靜載荷P靜下為： （式32） 上沖程 下沖程 圖31 懸點(diǎn)載荷作用圖(3)下死點(diǎn)(從下沖程到上沖程的轉(zhuǎn)折點(diǎn)) 此時(shí)，對(duì)抽油桿柱或油管柱來(lái)說(shuō)，載荷都發(fā)生了變化： 1)對(duì)抽油桿柱來(lái)說(shuō)，在這一瞬間懸點(diǎn)載荷發(fā)生了變化，由下沖程的P靜下變到上沖程的P靜上，增加了一個(gè)載荷ΔP=P靜上－P靜下＝P‘油 (油柱重)，載荷增加就使抽油桿伸長(zhǎng)，伸長(zhǎng)的大小λ桿等于： （式33）式中?。牛摰膹椥阅Ａ浚?011N/m2(或Pa) 在伸長(zhǎng)變形完畢以后，載荷△P才全部加到抽油桿或懸點(diǎn)上。實(shí)際上，在抽油桿柱受載伸長(zhǎng)的過程中，驢頭已開始上沖程。當(dāng)懸點(diǎn)往上走了一個(gè)距離λ桿時(shí)，由于同時(shí)產(chǎn)生的抽油桿柱伸長(zhǎng)的結(jié)果，使柱塞還在原地不動(dòng)，就是柱塞對(duì)泵筒沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而不抽油，如圖32c所示。 作2)對(duì)油管柱來(lái)說(shuō)，下沖程時(shí)，由于游動(dòng)閥打開和固定閥關(guān)閉，油柱重P‘油壓在固定閥上，即壓在泵筒和油管的下部。而當(dāng)轉(zhuǎn)到上沖程時(shí)，游動(dòng)閥關(guān)閉，整個(gè)油柱重量都由柱塞和抽油桿柱承擔(dān)，而油管柱上就沒有這個(gè)載荷作用。因此，在抽油桿柱加載的同時(shí)油管柱卻卸載。卸載引起油管長(zhǎng)度的縮短，并且一直到縮短變形完畢以后，油管柱的載荷才全部卸掉。油管柱的縮短的大小λ管等于： （式34）式中 ——油管管壁的橫截面面積，m2；這樣一來(lái)，雖然懸點(diǎn)帶著柱塞一起往上走，但是由于油管柱的縮短，使油管柱的下端也跟著柱塞往上走，柱塞對(duì)泵筒還是沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，還不能抽油(如圖32d所示)。一直到懸點(diǎn)走完一段距離等于λ管以后，柱塞才開始抽油。上面所進(jìn)行的分析表明：懸點(diǎn)從下死點(diǎn)到上死點(diǎn)雖然走了沖程長(zhǎng)度Ｓ，但是由于抽油桿柱和油管柱的靜變形結(jié)果，使抽油泵柱塞的有效長(zhǎng)度S效，要比Ｓ小。所以 （式35）而靜變形λ的大小等于 （式36）式中 稱為變形分配系數(shù)，～。 (a) (b) (c) (d) (f) 圖32 抽油桿柱和油管柱變形過程圖解 (4)上死點(diǎn)(從上沖程到下沖程的轉(zhuǎn)折點(diǎn)) 它和下死點(diǎn)的情況恰恰相反。這時(shí)，對(duì)抽油桿柱說(shuō)，靜載荷由上沖程的P靜上，變到下沖程的P靜下，減少了油柱重P‘油，抽油桿因而縮短λ桿。因此，當(dāng)懸點(diǎn)往下走了λ桿時(shí)，由于抽油桿柱的縮短，柱塞在井下原地不動(dòng)，它對(duì)泵筒不產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而不能排油。而對(duì)油管柱來(lái)說(shuō)，因?yàn)榧虞dP‘油而伸長(zhǎng)了λ管，油管(或泵筒)好象跟著柱塞往下走。因此，在懸點(diǎn)再走完λ管以前，柱塞和泵筒還不能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也不會(huì)排油。因此，在排油過程中，柱塞的有效沖程長(zhǎng)度S效比懸點(diǎn)最大沖程長(zhǎng)度S減少了一個(gè)同樣的靜變形入值。 現(xiàn)在把上、下沖程中懸點(diǎn)靜載荷隨它的位移變化規(guī)律利用圖形來(lái)表示(圖33)，這種圖形稱為靜力示功圖。圖中AB斜線表示懸點(diǎn)上沖程開始時(shí)載荷由柱塞傳遞到懸點(diǎn)的過程。EB線相當(dāng)于柱塞和泵筒沒有發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)懸點(diǎn)上行時(shí)的距離，即EB= λ。當(dāng)全部載荷作用到懸點(diǎn)以后，靜載荷就不再變化而成水平線BC，到達(dá)上死點(diǎn)C為止。CD線表示抽油桿柱的卸載過程。卸載完畢后，懸點(diǎn)又以一個(gè)不變的靜載荷向下運(yùn)動(dòng)，成為水平線DA而回到下死點(diǎn)A。這種靜力示功圖，只有在淺井，而且抽油機(jī)沖次較低時(shí)才能用動(dòng)力儀測(cè)得。 圖33 靜力示功圖圖33表明，在上、下沖程內(nèi)，懸點(diǎn)靜載荷隨懸點(diǎn)位移的變化規(guī)律是一個(gè)平行四邊形ABCD。 在井較深、抽油機(jī)沖程次數(shù)較大的情況下，必須考慮動(dòng)載荷的影響。動(dòng)載荷是由慣性載荷和振動(dòng)載荷兩部分組成。為簡(jiǎn)化起見，本文只討論慣性載荷。 慣性載荷包括抽油桿柱和油柱兩部分，即P桿慣和P油慣。如果忽略抽油桿和油柱的彈性影響，可以認(rèn)為，抽油桿柱以及油柱各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和懸點(diǎn)完全一致。所以，P桿慣和P油慣的大小和懸點(diǎn)加速度ac大小成正比，而作用方向和后者相反。 （式37） （式38）式中：ε——考慮油管過流斷面擴(kuò)大引起油柱加速度降低的系數(shù)(見圖34)，其大小為： （式39）式中的F管 表示油管過流斷面的面積，它和上式中采用的符號(hào)f 管是不同的，后者表示油管管壁的截面積。圖34 油管過流斷面擴(kuò)大圖1)慣性載荷對(duì)懸點(diǎn)總載荷的影響上沖程時(shí)，柱塞(或抽油桿)帶著油柱運(yùn)動(dòng)，所以沖程的慣性載荷P慣上等于： （式310）式中 m一表示油柱慣性載荷與抽油桿柱慣性載荷的比值。利用上式可得 （式311）下沖程時(shí)，柱塞(或抽油桿)不帶油柱運(yùn)動(dòng)，所以下沖程的慣性載荷P慣下等于： （式312）考慮了慣性載荷作用以后，懸點(diǎn)的總載荷為： 上沖程： 下沖程：這樣，示功圖就由平行四邊形ABCD(靜力示功圖)變成扭曲的四邊形A39。 B39。 C39。 D39。，這種示功圖，稱為動(dòng)力示功圖，如圖35所示。 圖35 動(dòng)力示功圖從圖中可以看出，懸點(diǎn)的最大載荷P
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