【正文】 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 38 計(jì)算懸點(diǎn)最大載荷的其它公式 抽 油桿在井下工作時，受力情況是相當(dāng)復(fù)雜的，所有用來計(jì)算懸點(diǎn)最大載荷的公式都只能得到近似的結(jié)果。此時可得： ?????? ???? lrsnWWWP rlr 1179 02m a x ?????? ??? lrsnWLgqP rr 11790 239。m in 式中： Pmax、 Pmin— 懸點(diǎn)最大和最小載荷； Wr、 Wr’— 上、下沖程中作用在懸點(diǎn)上的抽油桿柱載荷； Wl— 作用在柱塞上的液柱載荷； Iu、 Id— 上、下沖程中作用在懸點(diǎn)上的慣性載荷； Phu、 Phd— 上 、 下沖程中 井口回壓造成的懸點(diǎn)載荷； Fu、 Fd— 上、下沖程中的最大摩擦載荷； Pv— 振動載荷； Pi— 上沖程中吸入壓力作用在活塞上產(chǎn)生的載荷。 懸點(diǎn)最大、最小載荷 1．計(jì)算懸點(diǎn)最大和最 小載荷的一般公式 根據(jù)對懸點(diǎn)所承受的各種載荷的分析，抽油機(jī)工作時，上、下沖程中懸河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 37 點(diǎn)載荷的組成是不同的。各種原因產(chǎn)生的撞擊，雖然可能會造成較大的懸點(diǎn)載荷，是抽油中的不利因素，但在進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時尚無法預(yù)計(jì)，故在計(jì)算中都不考慮。 抽汲過程中的其它載荷 一般情況下，抽油桿柱載荷、作用在柱塞上的液柱載荷及慣性載荷是構(gòu)成懸點(diǎn)載荷的三項(xiàng)基本載荷，在稠油井內(nèi)的摩擦載荷及大沉沒度井中的沉沒壓力對載荷的影響也是不可忽略的。下沖程中作用在懸點(diǎn)上的摩擦載荷主要受（ 1）（ 2）（ 3）及（ 5）四項(xiàng)影響，其方向是向上，減小懸點(diǎn)載荷。 （ 5）流體通過游動凡爾的摩擦力：除與固定凡爾的結(jié)構(gòu)有關(guān)外，主要取決于液體的粘度。 （ 3）液柱與抽油桿之間的摩擦力：除與抽油桿長度和運(yùn)動速度有關(guān)外，主要取決于液體的粘度。 摩擦載荷 抽油機(jī)井工作時，作用在懸點(diǎn)上的摩擦載荷受以下五部份的影響： （ 1）抽油桿柱與油管之間的摩擦力：在直井內(nèi)通常不超過抽油桿柱重量的 %。 （ 2）振動載荷 抽油桿柱作為一彈性體，由于抽油桿柱作變速運(yùn)動和液柱載荷周期性地作用在抽油桿上，從而引起抽 油桿的彈性振動，它所產(chǎn)生的振動載荷也作用于懸點(diǎn)上，其數(shù)值與抽油桿的長度、載荷變化周期及抽油機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)。 抽油桿的慣性力 Ir 為： Ar agWrI ? 液柱的慣性力 Il 為： 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 34 ?All agWI? 式中：ε 考慮 油管過流斷面變化引起液柱加速度變化的系數(shù)： rtfrp ff ff ???? ftf油管過流斷面面積 如果結(jié)合抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動規(guī)律，最大加速度將發(fā)生的上死點(diǎn)和下死點(diǎn)，其加速度值分別為： )1(2 2m ax lrsa ?? ? 上死點(diǎn)時 )1(2 2m ax lrsa ??? ? 下死點(diǎn)時 以此可求得上沖程時抽油桿柱引起的懸點(diǎn)最大慣性載荷 Iru 為： )1(1790)1()30(2)1(2 222 lrsnWlrnSgWlrsgWI rRRru ?????? ?? 下沖程時液柱引起的懸點(diǎn)最大慣性載荷 Ird 為： )1(1790)1(2 22 lrsnWlrsgWI rrrd ?????? ? 上沖程時液柱引起的懸點(diǎn)最大慣性載荷 Ilu 為： ??? )1(1790)1(2 22 lrsnWlrsgWI LLLU ???? 下沖程時液柱不隨懸點(diǎn)運(yùn)動，因而沒有液柱慣性載荷。 動載荷 （ 1）慣性載荷 抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，驢頭帶抽油桿和液柱做變速運(yùn)動，因而產(chǎn)生抽油桿和液柱的慣性力。其性質(zhì)與液體產(chǎn)生的載荷相同，特點(diǎn)是上沖程增大懸點(diǎn)載荷，下沖程減小抽油桿柱載荷。 但在查圖之前需計(jì)算雷諾數(shù) NRe： ?fvdN 0Re ? 式中： d0－固定凡爾閥孔徑， m； vf－液流速度， m/s； ν－液體運(yùn)動粘度， m2/s。 fp－柱塞截面積， m2； f0－固定凡爾閥孔截面積， m2； vp－柱塞運(yùn)動速度， m/s； ξ－由實(shí)驗(yàn)確定的閥流量系數(shù)。 gLffW Lrpl ?)( ?? （ 3）沉沒壓力對懸點(diǎn)載荷的影響 上沖程時，在沉沒度壓力的作用下，井內(nèi)液體克服泵的入口設(shè)備的阻力進(jìn)入泵內(nèi)，此時液流所具有的壓力稱吸入壓力，此壓力作用在柱塞底部產(chǎn)生向上的載荷： pinpii fppfpP )( ???? 式中： Pi－吸入壓力 pi 作用在柱塞底部產(chǎn)生的載荷 N 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 32 pi－吸入壓力 Pa fp－柱塞截面積 m2 pn－沉沒壓力 Pa Δ pi－液流通 過泵固定凡爾產(chǎn)生的壓力降 Pa 而在下沖程時，吸入閥（固定凡爾）關(guān)閉，沉沒壓力對懸點(diǎn)載荷沒有影響。 為了便于計(jì)算，我們在表中列出不同直徑抽油桿在空氣中的每米重量。39。 上沖程作用在懸點(diǎn)上的抽油桿柱的載荷： glqglfW rsrr ?? ? 式中： Wr－抽油桿在空氣中的重力， N； g－重力加速度， m/s2； fp－抽油桿截面積， m2； ρ s－抽油桿材料（鋼）的密度，ρ s=7850Kg/m3； L－抽油桿長度 m； qr－每米抽油桿的質(zhì)量， Kg/m。但在下沖程時，游動幾爾打開，油管內(nèi)液體的浮力作用于抽油桿柱上，所以，下沖程中作用在懸點(diǎn)上的抽油桿柱的重力減去液體的浮力，即它在液體中的重力作用在懸點(diǎn)上 的載荷。 167。 抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷的計(jì)算 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 30 抽油在不同抽汲參數(shù)下工作時，懸點(diǎn)所承受的載荷是選擇抽油設(shè)備及分析設(shè)備工作狀況的重要依據(jù)。理想情況下，柱塞上、下沖程進(jìn)入和排出的液體體積都等于柱塞讓出的體積 V。 167。 下沖程 抽油桿帶動柱塞向下運(yùn)動，固定凡爾立即關(guān)閉，泵內(nèi)壓力升高到大于柱塞以上液柱壓力時 ，游動凡爾打開，柱塞下部的液體通過游動凡爾進(jìn)入柱塞上部，使泵排出液體。如果油管內(nèi)已充滿液體，在井口將排相當(dāng)于柱塞沖程長度的一段液體，同時泵內(nèi)吸入液體。 泵的抽汲過程 上沖程 抽油桿帶動柱塞向上運(yùn)動，柱塞上的游動凡爾受管柱內(nèi)液柱的壓力而關(guān)閉。 167。大慶油田使用的抽油桿為 C 級和 D 級抽 油桿。 抽油桿 我國生產(chǎn)的抽油桿從級別上分有 C、 D、 K 三種級別。在我廠主要 應(yīng)用管式泵。 抽油泵主要由工作筒、柱塞及固定凡爾、游動凡爾組成。由于它的工作環(huán)境復(fù)雜，條件惡劣，而且它工作的好壞直接關(guān)系到油井的產(chǎn)量，因而應(yīng)滿足以下一般要求： （ 1）結(jié)構(gòu)簡單，強(qiáng)度高，質(zhì)量好。 我國已制定 了游梁式抽油機(jī)系列標(biāo)準(zhǔn)，其型號表示方法如下： CYJ 10 – 3 – 53 H B F復(fù)合平衡 平衡方式代號 Y游梁平衡 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 B曲柄平衡 Q氣動平衡 減速箱形式代號： H 為點(diǎn)嚙合雙圓弧齒輪；漸開線人字齒輪省略 減速箱曲柄軸最大允許扭矩， 光桿最大沖程 m 懸點(diǎn)最大載荷 10KN CYJ常規(guī)型 游梁式抽油機(jī)系列代號 CYJQ前置型 CYJY偏置型 167。下沖程曲柄轉(zhuǎn)角 165186。普通抽油機(jī)一般采用機(jī)械平衡，而前置式抽油機(jī)最初多采用氣動平衡，但由于技術(shù)上的不完善，后來使用機(jī)械平衡的方法，目前在我廠使用的前置式抽油機(jī)均為機(jī)械平衡。關(guān)于節(jié)能型抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將在節(jié)能技術(shù)中加以介紹。 游梁式抽油機(jī)按照結(jié)構(gòu)主要分為兩大類：即普通式游梁式抽油機(jī)和前置式游梁式抽油機(jī)。游梁式抽油機(jī)主要由游梁 連桿 曲柄機(jī)構(gòu)、減速箱、動力設(shè)備、輔助設(shè)備等四大部份組成。 167。 抽油機(jī) — 深井泵抽油裝置 抽油機(jī) —深井泵抽油裝置 是指由抽油機(jī)、抽油桿、深井泵組成的抽油系統(tǒng)。在本章節(jié)中，重點(diǎn)介紹抽油機(jī) —深井泵采油的基礎(chǔ)理論、技術(shù)發(fā)展、測試技術(shù)以及節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 24 第 7 章 抽油機(jī) — 深井泵抽油裝置及基礎(chǔ)理論計(jì)算 機(jī)械舉升采油方式是目前大慶油田的最主要的、也是應(yīng)用最為廣泛的是采油方式。 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量 : H= P1(1η )= ( )KW= 散熱量 : mVA 222 ????? K 取 145 當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時 即 H=H0 10 ?????? AHt ℃ =℃ 最高溫度為△ t+15℃ =44℃ 100℃ ,故不需采用相應(yīng)的散熱措施。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 23 沿程壓力損失 △ P1=75 5 9000 46 46/1304 20 2= 局部壓力損失 PvP ai 10 42 ???? ? 工進(jìn)時總的沿程損失為 ? ? PPP aa 0 8 7 1 5 10 41 ?????? 167。 167。 167。下面以工進(jìn)時的管路壓力損失為例計(jì)算如下： 已知：進(jìn)油管、回油管長約為 l=5m，油管內(nèi)徑 d=20mm，壓力有的密度為 9000kg/ m3，工作溫度下的運(yùn)動粘度 =46 m3／ s。 確定油箱容積 按經(jīng)驗(yàn)公式 V=(5～ 7) vq ，選取油箱容積為 : LLV qv 2 5 24266 ???? 第 6 章 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn) 算 167。主壓力油管根據(jù)公式計(jì)算： d= cmvq ?? 圓整后取 d=20mm。 表 5 快進(jìn) 工進(jìn) 快退 輸入流量 /（ L/min） ?? ? ?? ?/ 21211?????? AAAAq ?q ?? qq p 排出流量 /（ L/min） ? ?? ?/ 1122???? AqAq ? ? ?? ?? AqAq ? ? ?? ?? AqAq 運(yùn)動速度 /（ L/min） ? ?? ?/ 211????? AAqv p ? ?/ 212???? Aqv ? ?/ 113???? Aqv 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 22 167。 輔助元件的選擇 根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過閥的實(shí)際流量就可選擇各個閥類元件和輔助元件，其型號可查閱有關(guān)液壓手冊。 取泵的總效率 η p= ，則電動機(jī)所需功率計(jì)算為 qp ppP 2? /?p ? 有上述計(jì)算，可選額定功率為 的標(biāo)準(zhǔn)型號的電動機(jī)。 液壓泵電動機(jī) 功率為： 由工況圖可知，液壓缸的最大輸出功率出現(xiàn)在快進(jìn)工況，其值為 。 167。 大流量液壓泵只 在快速時向液壓缸供油，由工況圖可知，液壓缸快退時的進(jìn)油路比較簡單，取其壓力損失為 4 105 Pa，則大流量泵的最高工作壓力為 Pp2=( 105+4 105) = 105 Pa。 確定液壓泵的工作壓力、流量 （ 1） 液壓泵的工作壓力 已確定 液壓缸的最大工作壓力為 MPa。電磁鐵和行程閥動作順序見表 4 電磁鐵和行程閥動作順序表 4 工況 元件 1YA 2YA 行程閥 壓力繼電器 快進(jìn) + 工進(jìn) + + + 快退 + + 停止 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 19 圖 3 a 雙聯(lián)葉片泵 b 三位五通 電液換向閥 c 用行程閥控制的換接回路 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20