一种新型节能液压抽油机的设计与分析

发布时间：2019-07-22 15:00

【摘要】：基于液压抽油机开发研究的重要性,提出了一种新型节能液压抽油机的设计方案。该机采用了双井平衡结构,使得一侧抽油杆下降的重力势能直接为另一侧抽油杆的上升提供动力,从而减小了装机功率,实现了系统的连续性抽油;利用比例控制技术和功率适应性变量泵,使压力和流量同时满足系统的要求,并使系统按预定速度曲线工作,达到较高的控制精度,产生了显著的节能效果。
【图文】：

ê蜕角?的采油作业，从而使液压抽油机的发展成为一种趋势。目前，国外已经有成熟的液压抽油机产品，国内的相关单位也研制出一些相关产品，并取得了一定的节能效果。但一般是通过蓄能器直接或间接先储存能量再释放的形式对能量进行回收利用，由于能量转换过程中的损耗以及转换元件的效率不容忽视，使得能量回收利用率不高，，本文作者提出了一种新型节能液压抽油机的设计方案，不但充分回收利用重力势能并采用了节能的液压控制策略，而且通过双井实现了连续性抽油，节能效果显著。1系统工作原理抽油机液压系统原理如图1所示。图1抽油机液压系统原理图

。滚轮19及支撑托起连接件和滑轮，可防止油缸密封单边磨损。蓄能器20的作用是缓冲换向造成的冲击并减小压力脉动。常开式电磁溢流阀22的作用是当检测到动滑轮15、16的连接件断开造成抽油杆失速时，电磁溢流阀得电，回油经过溢流阀后再回油箱25，实现了对油缸的保护功能。3系统参数分析计算3.1确定初始参数以某油田液压抽油机样机为参考，确定系统初始工作参数为:悬点载荷:120kN;工作行程:3m;冲次:4次/min;运动周期:15s;液压缸行程:1.5m。3.2速度曲线设计根据实际运行工况分析，设计抽油杆的速度曲线为梯形曲线如图2所示，以实现加速、匀速和减速运动。由图2所示，抽油杆的最大运动速度为0.6m/s，抽油杆加速和减速运动时间Δt均为1s。图2抽油杆速度曲线图3.3液压缸受力分析由于双井平衡，故作用在油缸活塞杆上的总载荷为加减速时的惯性力、克服密封形成的阻力、滑轮与钢丝绳间的摩擦力和回油背压形成的阻力。即F=Fm+Fs+Ff+Fb式中:Fm为活塞杆所受惯性力;Fs为密封阻力;Ff为滑轮与钢丝绳间的滚动摩擦力;Fb为回油背压形成的阻力。(1)Fm的计算由于抽油杆的最大速度v为0.6m/s，设定加减速时间Δt为1s，则加速度为a=v/Δt=0.6m/s2由于双井一起运动，质量加倍，则惯性力为Fm=2ma=2×120×103/9.8×0.6=14694N(2)Fs的计算Fs=2ΔpfA式中:Δpf为克服液压缸密封件摩擦阻力所需的空载压力(Pa)，由相关手册取Δpf=0.2MPa;A为柱塞杆的有效面积，此值未知，初步估计为50cm2。由于·102·机床与液压第44卷
【作者单位】：东北大学机械工程与自动化学院液压与气动研究所;
【分类号】：TE933.1;TH137

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