超长冲程抽油机有限元分析与安全性校核
发布时间：2021-09-19 04:55
本研究以玉门油田机械厂某型超长冲程抽油机为研究对象,对各主要承载部件及整机受力合理性进行了分析,并通过有限元软件对其静动态特性进行仿真,主要内容有:首先,建立了整机的动力学方程组以及钢丝绳的动态悬点载荷方程,通过数学计算得到研究型号抽油机所在井况下的悬点载荷,并验证了该型号抽油机在对应井况上安全工作的可靠性。其次,建立抽油机塔架模型,其在最大工作载荷下受正向风、侧向风时的变形及应力强度都满足安全工作要求。确保抽油机安全运行情况下,此型号超长冲程抽油机还可增加100根抽油杆,下泵深度增加800米。之后,对抽油机塔架进行动态特性分析,得到抽油机塔架前十阶固有频率振型以及动态载荷下塔架的位移情况;建立钢丝绳三维模型,计算得到最大悬点载荷下,所选型号钢丝绳钢芯的等效应力小于材料抗拉强度,且钢丝绳的最大疲劳寿命循环次数为1 106次;建立天轮支撑机构三维模型,数学分析和仿真结果表明,最大载荷条件下其疲劳强度满足使用要求。支撑机构的各阶固有频率较大,且主要发生扭转振动;建立支撑轴和轴承的三维模型,在最大悬点载荷下支撑轴强度满足安全设计要求。轴承6-9阶固有频率与抽油机塔架、天...
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
竖游梁长冲程抽油机结构图
西安石油大学硕士学位论文2繁多，且主要都是朝着降低产品成本、提高采收效率的方向努力和发展[1-2]。长冲程抽油机运行平稳、能耗低，适应性强，同时较长的冲程有利于开采粘度大的原油。1.2.1国内研究现状国内对长冲程抽油机的研究起步迟，为了改善抽油机结构、提高采收效率，且由于国外设备的引进，国内逐渐开始了对长冲程抽油机的研究。近几年，我国新型抽油机发展较快，其中长冲程抽油机较多，并且在抽油实际中取得比较好的成效。虽然我国对长冲程抽油机的研究发展较好，但大部分都是基于传统的游梁式抽油机的结构改进，在此列举出两种国内长冲程抽油机实例。1）双游梁式长冲程抽油机图1-1双游梁式长冲程抽油机机构示意图双游梁式长冲程抽油机，如图1-1所示。其主要由抽油机主体、固定机架、驱动机构和平衡装置组成，两杆三幅杆组是其最大特点。正是由于此二级杆组，才使得游梁的摆角变大，同时改善整机的运动性能；由于有两个工作游梁，其结构较为复杂，增加了生产、安装和维护的难度。2）竖游梁塔式长冲程抽油机竖游梁塔式长冲程抽油机，如图1-2所示。此类抽油机将游梁进行竖置，能够有效减少抽油机的占地面积，同时其冲程也可达8m以上，但是由于其采用了钢丝传动，因此抽油机的寿命将会受到钢丝质量和缠绕方式的影响，整体稳定性还有待提高。图1-2竖游梁长冲程抽油机结构图
第一章绪论33）无游梁式长冲程抽油机（1）链式长冲程抽油机，如图1-3所示。改变了传统抽油机的传动方式，采用轨迹链条传动。与传统游梁抽油机相比其运动特性更好、能耗更低、工作效率更高。但是其链条容易断裂、且平衡组件结构比较复杂。图1-3链式长冲程抽油机图1-4皮带式长冲程抽油机（2）皮带式长冲程抽油机，如图1-4所示。优点是可不停机进行无级调节，扭矩孝冲程损失孝结构紧凑。缺点：皮带易磨损、宽带传动风阻大且能耗较大。1.2.2国外研究现状国外对长冲程抽油机的研究较早，目前存在的种类很多，主要有增大冲程游梁抽油机，其主要是在传统抽油机上增加了增大冲程机构；增大冲程无游梁抽油机是通过巧妙的利用各机构的运动特性来增加冲程；长冲程无游梁抽油机的结构与游梁抽油机的结构差别更大，利用抽油机自身运动特性增加冲程，其也是未来长冲程抽油机的主要发展方向[3-5]。下面介绍三种国外长冲程抽油机的主要类型。1）增大冲程游梁抽油机增大冲程游梁抽油机虽然在原有游梁抽油机的基础上增大了冲程长度，但其采油效率改善不明显。同时由于使用增大冲程机构，其结构更复杂，成本更高。2）增大冲程无游梁抽油机通过合理、巧妙的运用各个部件的工作原理来增大冲程长度的抽油机，即为增大冲程无游梁抽油机。例如，美国Lowjack无游梁抽油机，其就是利用双连杆机构增加抽油机冲程，并使用类似于石油钻机起重机和行进类型的复合滑轮系统来增加抽油量。其结构比增大冲程游梁抽油机结构简单，能耗更低。3）长冲程无游梁抽油机长冲程无游梁抽油机完全改变了传统抽油机的结构形式，其目的是利用各机构运动
本文编号：3401060
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
竖游梁长冲程抽油机结构图
西安石油大学硕士学位论文2繁多，且主要都是朝着降低产品成本、提高采收效率的方向努力和发展[1-2]。长冲程抽油机运行平稳、能耗低，适应性强，同时较长的冲程有利于开采粘度大的原油。1.2.1国内研究现状国内对长冲程抽油机的研究起步迟，为了改善抽油机结构、提高采收效率，且由于国外设备的引进，国内逐渐开始了对长冲程抽油机的研究。近几年，我国新型抽油机发展较快，其中长冲程抽油机较多，并且在抽油实际中取得比较好的成效。虽然我国对长冲程抽油机的研究发展较好，但大部分都是基于传统的游梁式抽油机的结构改进，在此列举出两种国内长冲程抽油机实例。1）双游梁式长冲程抽油机图1-1双游梁式长冲程抽油机机构示意图双游梁式长冲程抽油机，如图1-1所示。其主要由抽油机主体、固定机架、驱动机构和平衡装置组成，两杆三幅杆组是其最大特点。正是由于此二级杆组，才使得游梁的摆角变大，同时改善整机的运动性能；由于有两个工作游梁，其结构较为复杂，增加了生产、安装和维护的难度。2）竖游梁塔式长冲程抽油机竖游梁塔式长冲程抽油机，如图1-2所示。此类抽油机将游梁进行竖置，能够有效减少抽油机的占地面积，同时其冲程也可达8m以上，但是由于其采用了钢丝传动，因此抽油机的寿命将会受到钢丝质量和缠绕方式的影响，整体稳定性还有待提高。图1-2竖游梁长冲程抽油机结构图
第一章绪论33）无游梁式长冲程抽油机（1）链式长冲程抽油机，如图1-3所示。改变了传统抽油机的传动方式，采用轨迹链条传动。与传统游梁抽油机相比其运动特性更好、能耗更低、工作效率更高。但是其链条容易断裂、且平衡组件结构比较复杂。图1-3链式长冲程抽油机图1-4皮带式长冲程抽油机（2）皮带式长冲程抽油机，如图1-4所示。优点是可不停机进行无级调节，扭矩孝冲程损失孝结构紧凑。缺点：皮带易磨损、宽带传动风阻大且能耗较大。1.2.2国外研究现状国外对长冲程抽油机的研究较早，目前存在的种类很多，主要有增大冲程游梁抽油机，其主要是在传统抽油机上增加了增大冲程机构；增大冲程无游梁抽油机是通过巧妙的利用各机构的运动特性来增加冲程；长冲程无游梁抽油机的结构与游梁抽油机的结构差别更大，利用抽油机自身运动特性增加冲程，其也是未来长冲程抽油机的主要发展方向[3-5]。下面介绍三种国外长冲程抽油机的主要类型。1）增大冲程游梁抽油机增大冲程游梁抽油机虽然在原有游梁抽油机的基础上增大了冲程长度，但其采油效率改善不明显。同时由于使用增大冲程机构，其结构更复杂，成本更高。2）增大冲程无游梁抽油机通过合理、巧妙的运用各个部件的工作原理来增大冲程长度的抽油机，即为增大冲程无游梁抽油机。例如，美国Lowjack无游梁抽油机，其就是利用双连杆机构增加抽油机冲程，并使用类似于石油钻机起重机和行进类型的复合滑轮系统来增加抽油量。其结构比增大冲程游梁抽油机结构简单，能耗更低。3）长冲程无游梁抽油机长冲程无游梁抽油机完全改变了传统抽油机的结构形式，其目的是利用各机构运动
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