【文章內(nèi)容簡介】 計算 Pmax_________懸點最大載荷 （2—1）_________抽油桿自重 （2—2）_________抽油桿在油中的自重 （2—3）_________油管內(nèi)，柱賽上的油柱重 （2—4）_________油井中動液面以上斷面積等于柱塞面積的油柱重 （2—5）L————下泵深度 S————懸點沖程長度 S=10~30mn————懸點沖程次數(shù) n=v/s=（15~20）/2/（10～30)=~1次/分鐘[2]沉沒度過小，會降低泵的充滿系數(shù)，沉沒度過大，會增加抽油機的負(fù)荷。通過實踐摸索即使油的粘度很大，克服原油在井筒內(nèi)運動的全部阻力不超過一個大氣壓，所以一般沉沒度為30~50米；重質(zhì)粘度大的井不少于50米；原油含氣大的井不少于80~100米；如不含氣的輕質(zhì)原油的井，沉沒度有20米即可，因為超長沖程抽油機一般用于稠油，低滲透油井的開采，為了安全起見認(rèn)為油井中有油氣所以油井的沉沒度取不少于50米。 泵的沉沒深度 =60m 產(chǎn)出液密度 = 抽油桿伸長量 抽油管伸長量 抽油泵的柱塞泵筒位移鋼制抽油桿規(guī)格 φ22(16~28取中間型號)抽油管橫截面面積 =103m2因?qū)τ趩螡L筒式抽油機碳纖維桿達(dá)到2/3也可以保證安全，所以初取取碳桿長度=，鋼制抽油桿= 。 碳纖維桿的密度==32106103+ 106103==106（L60）==（）(1+30/137=由于已知懸點載荷 =60KN60000=L=1454m 取L=1400 電動機上下沖程時功率計算將上面計算得出的L值帶入： =32106700（）+106700（） =+ = =106（140060） = （2—6） =上沖程期間抽油機對光桿負(fù)載所做的功： （2—7） =(+) = = =(+) = =下沖程期間抽油機對光桿負(fù)載所做的功： （2—8） =10+ = =30+ =～2min之間變化，初定在30s時的電動機功率故：t===30s。上沖程期間抽油機輸出功率：下沖程期間抽油機輸出功率： 平衡重計算及平衡裝置的設(shè)計對于一般抽油機，其載荷在上、下沖程時為不同的單向載荷。若不考慮平衡，那么在上沖程時，為了提起抽油桿柱和液柱，電動機需輸出很大的功率；在下沖程時，抽油桿依靠自重下落，對電動機做功，這時電動機處在發(fā)電機運行狀態(tài)。因此，抽油機必須很好地加以平衡，以均衡電動機在上下沖程所受的載荷，達(dá)到減小電機容量的目的。抽油機進(jìn)行平衡的方法為：在下沖程時，以一定速度將抽油桿的勢能和電動機的輸出能量儲存起來；在上沖程時，將這部分能量釋放出來，幫助電動機以一定速度提升抽油桿柱和液柱，使電動機在上下沖程所受的載荷基本相等。可以較方便地進(jìn)行儲存和釋放的能量形式有勢能和動能2種，這也是常用于抽油機平衡的能量形式。用勢能方式進(jìn)行平衡的有機械(配重)平衡和氣壓平衡，在理論上用彈簧的彈性勢能進(jìn)行平衡也是可能的，但實際中可能因結(jié)構(gòu)原因未見應(yīng)用。用動能方式進(jìn)行平衡的有飛輪平衡，由于飛輪儲能和放能是依靠飛輪轉(zhuǎn)速增大和減小實現(xiàn)的，因此必定有抽油機下沖程速度逐步增大，上沖程速度逐步減小，這導(dǎo)致抽油機的速度控制缺乏靈活性，由參考文獻(xiàn)[14]。所以機械平衡和氣壓平衡是抽油機2種主要的平衡方法。經(jīng)過分析比較，配重平衡相對其他平衡而言，平衡效果好，而目容易實現(xiàn)，所以設(shè)計采用配重平衡。由參考文獻(xiàn)[17]。所以本設(shè)計采用重力勢能平衡的方法，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，所以如果移動距離大，那么平衡重質(zhì)量就??；反之如果移動距離小，則平衡質(zhì)量就大，但當(dāng)平衡重質(zhì)量太大時，鋼絲繩的強度要求就比較高，同時對軸徑要求也相應(yīng)的增大，經(jīng)濟(jì)計算分析，可確定移動平衡重移動距離20m，則平衡質(zhì)量：上沖程： （2—9）下沖程： （2—10）(合5287Kg) (合 )平衡重質(zhì)量取中間值為3000kg。3 油機起升裝置電動機的選擇 電動機的選擇抽油桿需要在井口頻繁進(jìn)出，這樣就要求動力裝置和纏繞大盤都必須可以正反轉(zhuǎn)，即電動機必須可以反轉(zhuǎn)或加換向裝置。電動機選擇的是K系列開關(guān)變頻調(diào)速電動機。它可以實現(xiàn)傳動的頻繁正反轉(zhuǎn)。此電動機的特點是：a,繞線轉(zhuǎn)子，自扇冷式，隔爆型。b,允許經(jīng)常起動及逆轉(zhuǎn)。 起升功率的計算具參考文獻(xiàn)[3],初定滾筒半徑為750㎜。卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為： 因平衡重質(zhì)量為3000kg，查資料的起重3000kg的載荷需要6，,又因為滑輪直徑不小于鋼絲繩直徑的16倍，一般取50倍，所以初定連接平衡重滾筒的直徑800mm。 r/min懸點載荷：起下速度：所以起升功率為： 平衡重所做的功率：即起升功率： 傳動裝置的總功率這一功率由電動機帶動減速器來實現(xiàn)，則傳動裝置的總功率ηa應(yīng)為組成傳動裝置的各部分運動副效率之乘積，參考文獻(xiàn)[1]即：其中,分別為每一傳動副（齒輪，蝸桿，帶式鏈），每對軸承每個聯(lián)軸器及滾筒的效率。傳動副的效率數(shù)值可以按表選取，軸承和聯(lián)軸器的效率數(shù)值為：帶傳動的傳動效率 ～滾動軸承的傳動效率 ～齒輪得傳動效率 ～彈性聯(lián)軸器的傳動效率 ～滾筒的傳動效率 ： 電動機到光桿負(fù)載傳動機構(gòu)的傳動效率；其中、分別為帶傳動，軸承，齒輪傳動，聯(lián)軸器和滾筒的傳動效率。所以 確定電動機轉(zhuǎn)速卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為： 按參考文獻(xiàn)[4]P163表1611推薦的傳動比的合理范圍。取V帶傳動的傳動比：；二級圓柱齒輪減速器的傳動比：；則傳動比的合理范圍為：；故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為： 。6型單滾筒超長沖程抽油機的關(guān)鍵部分是需要抽油桿的上下往復(fù)運動來實現(xiàn)抽油作業(yè)，而這就需要有某種換向機構(gòu)帶動抽油桿往復(fù)運動，本次設(shè)計在這里選擇的是用可變向的電機來代替換向機構(gòu)，帶動抽油桿做往復(fù)運動。變向電機選擇的是山東紅衛(wèi)電機股份有限公司的可變向開關(guān)磁阻調(diào)速電機。開關(guān)磁阻調(diào)速電機是一種新穎的、性能價格比很高的、具有典型機電一體化結(jié)構(gòu)的交流無級調(diào)速電機。具有效率高、真正恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，啟動電流小，可頻繁正反運行等優(yōu)點。KCT系列開關(guān)磁阻調(diào)速電動機是山東紅衛(wèi)電機股份有限公司在多年推廣應(yīng)用SR系列開關(guān)磁阻調(diào)速電動機的基礎(chǔ)上，為了更適合調(diào)速市場的需要，而推出的第二代新系列產(chǎn)品。與SR系列電機相比，KCT 系列的性能指標(biāo)明顯提高，特別是噪聲振動的改進(jìn)有了重大突破，達(dá)到了Y系列異步電動機的噪聲水平。其優(yōu)良的調(diào)速特性可適用于各種調(diào)速機械，特別是其低啟動電流大啟動轉(zhuǎn)矩的特點，使其真正具有了頻繁正反轉(zhuǎn)運行的優(yōu)點，在油田新型電氣換向式抽油機、龍門刨銑床等往復(fù)式機械上應(yīng)用，取消了原有的機械換向機構(gòu)，顯示另了無比的優(yōu)越性。 主要特點： ％，而啟動電流僅為額定值的30％，因此可頻繁起停和正反轉(zhuǎn)運行，起停次數(shù)可達(dá)到1000次/小時。、反轉(zhuǎn)、制動、能量反饋四象限運行。、損耗??；在整個寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)保持高效率運行。，適合于經(jīng)濟(jì)數(shù)控機床等使用。其主要性能如表： 電動機性能表型號額定轉(zhuǎn)矩下的調(diào)速范圍r/min額定功率KW 滿載時最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩KCT200L2100050~1500 22電流380V效率%功率因素88電動機外形尺寸：長度；815mm寬度；525mm高度；475mm。 傳動參數(shù)的計算 計算總傳動比在電動機上加一變頻調(diào)速器使其額定速度控制在要求范圍內(nèi)。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，以實現(xiàn)電機的變速運行的設(shè)備，其中控制電路完成對主電路的控制，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。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。變頻調(diào)速是通過改變電機定子繞組供電的頻率來達(dá)到調(diào)速的目的。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。簡單來說就是用來調(diào)速控制電動機的輸出轉(zhuǎn)速,選用易能DES10004T018G0220P，功率為22EDS1000系列變頻器采用先進(jìn)的控制方式實現(xiàn)了高轉(zhuǎn)矩、高精度、寬調(diào)速驅(qū)動，能夠滿足通用變頻器的各種要求。通過空間電壓矢量PWM控制和無速度傳感器矢量控制技術(shù)及電磁兼容性整體設(shè)計，滿足客戶對適用場所的大轉(zhuǎn)矩低噪音、低電磁干擾的環(huán)保要求。 1 采用進(jìn)口高耐壓半導(dǎo)體功率器件，具有更強大的抗高壓沖擊能力。2 IGBT采用瑞士concept驅(qū)動電路方案，驅(qū)動更加可靠，運行更穩(wěn)定。3 輸入電壓允許在20%~+15%之間波動，適就范圍更廣。4 采用空間電壓矢量SVPWM控制。5 主電路強電走線均采用高壓雙絕緣導(dǎo)線，性能更安全可靠。6 全封閉的獨立風(fēng)道式結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，更能適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。7 內(nèi)置自動穩(wěn)壓功能（AVR）和自動限流功能，更能有效保護(hù)設(shè)備的安全。8 多達(dá)16段速控制功能，操作更加方便。9 產(chǎn)品采用低溫升設(shè)計技術(shù)，更能持久耐用。10 具有RS485功能（可選），可實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。根據(jù)電動機