游梁式抽油机平衡状态测试仪的研制

论文摘要

石油开采工程中地面驱动设备主要使用有杆抽油系统,抽油机是有杆抽油系统应用的绝对代表,其数量占油田采油设备总数的90%以上,其中由游梁式抽油机为应用最多的机型。本文以游梁式抽油机为研究对象,并根据胜利油田现场需要,研制了抽油机平衡状态测试仪。首先,根据游梁式抽油机四杆机构的几何关系和运动特点,建立了游梁式抽油机动力学分析模型,给出了游梁式抽油机效率的计算方法,分析了游梁式抽油机系统的瞬时传动效率。按照理论分析的结构,进行了游梁式抽油机分节点效率测试。其次,建立了游梁式抽油机驱动电机电流(电压)变化与抽油机曲柄力矩的关系,建立了用测试驱动电机的电特性判断抽油机平衡性能的理论方法。根据现场要求,设计了抽油机平衡测试仪的总体设计方案,包括传感器与数据采集模块的选择。再次,利用Visual Basic 6.0编制了抽油机平衡测试软件,实现了数据的实时采集、存储、查询和分析处理,以及数据报表的生成和打印等功能。最后,对数台抽油机平衡测试仪性能验证,表明所研制的平衡测试仪可以满足通过测试驱动电机的电特性,判断抽油机平衡特性、平衡调节量和示功图的目的,克服了目前抽油机平衡测试的不足,极大提升了平衡测试的准确性和效率。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目次
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究的目的与意义
• 1.3 抽油机平衡测试现状
• 1.3.1 抽油机系统简介
• 1.3.2 抽油机平衡原理
• 1.3.3 抽油机平衡准则
• 1.3.4 抽油机平衡调整的方法
• 1.4 研究思路与方法
• 1.5 技术难点及解决方案
• 1.5.1 技术难点
• 1.5.2 解决方案
• 2 抽油机的系统效率分析
• 2.1 抽油机的系统效率
• 2.1.1 系统效率概述
• 2.1.2 影响抽油机井系统效率的因素分析
• 2.2 铰链四杆机构的瞬时效率计算
• 2.2.1 机械效率的计算模型
• 2.2.2 游梁式抽油机位置分析
• 2.2.3 铰链四杆机构的运动分析
• 2.2.4 抽油机悬点计算载荷设定
• 2.2.5 抽油机曲柄驱动力矩分析
• 2.2.6 铰链四杆机构效率
• 2.3 皮带的效率
• 2.3.1 皮带弯曲功率损失计算
• 2.3.2 皮带弹性滑动功率损失计算
• 2.3.3 皮带工作的有效圆周力
• 2.3.4 皮带传动效率计算
• 2.4 减速器的效率
• 2.4.1 载荷—效率曲线的拟合
• 2.4.2 减速器效率的计算
• 2.5 电动机的效率
• 2.5.1 电动机的负载率
• 2.5.2 电动机的效率计算
• 3 平衡测试仪思路及数学模型
• 3.1 设计思路
• 3.2 抽油机平衡与电机关系模型
• 3.2.1 电动机输入电流与输出轴转矩关系
• 3.2.2 电机输入电流与减速器曲柄轴扭矩关系
• 3.2.3 平衡块调整量的确定
• 3.3 电示功图预测模型
• 3.3.1 悬点载荷的计算
• 3.3.2 扭矩因数的计算
• 3.3.3 悬点位移的计算
• 3.3.4 电示功图的预测
• 4 平衡综合测试系统的研制
• 4.1 硬件系统构成
• 4.2 平衡测试软件的开发
• 4.2.1 软件功能与设计思路
• 4.2.2 测控软件及程序流程设计
• 4.2.3 软件界面及主要功能模块
• 4.3 平衡测试仪现场测试
• 5 结论与展望
• 参考文献
• 作者简历