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《复合平衡游梁式抽油机的节能效果分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、大庆石油学院学报第26卷 第4期 2002年12月JOURNALOFDAQINGPETROLEUMINSTITUTEVol.26No.4Dec.2002复合平衡游梁式抽油机的节能效果分析12222崔晓华,崔雅桂,薛庆平,李绍华,吴文举(11大庆石油学院机械科学与工程学院,黑龙江大庆 163318;21大庆油田有限责任公司第五采油厂,黑龙江大庆 163513) 摘 要:应用波动方程描述抽油杆柱的振动,考虑地面传动机构的传动效率对复合平衡游梁式抽油机各节点功率的影响,建立了地面各单元分效率与电动机实耗功率的计算机仿真方法.仿真计算结果表明,与单独的曲柄平衡游梁
2、式抽油机相比,在满足平衡条件的前提下,由于四杆机构的平均运行效率随游梁平衡重质量的增加而增大,其节电率也随游梁平衡重质量的增加而增加,故复合平衡游梁式抽油机具有一定的节电效果.由于复合平衡游梁式抽油机不能明显减小曲柄轴转矩波动,故复合平衡游梁式抽油机不具有降低装机功率的特点.关 键 词:游梁式抽油机;复合平衡;分效率;节电效果+中图分类号:TE933.1文献标识码:A文章编号:1000-1891(2002)04-0068-030 引言游梁式抽油机是国内外油田最广泛应用的一种抽油装置.按平衡方式的不同,可划分为曲柄平衡游梁式抽油机、游梁平衡游梁式抽油机和复合平
3、衡游梁式抽油机.文献[1]中分析了平衡方式对游梁式抽油机曲柄轴转矩曲线的影响,但未系统分析平衡方式对抽油机能耗的影响.为此,本文中拟系统考虑地面传动机构的传动效率对游梁式抽油机各节点功率的影响,改进游梁式抽油机地面传动机构各节点功率的计算方法,并采用计算机仿真分析平衡方式对游梁式抽油机能耗的影响.1各节点功率、效率及节电率的计算1.1 悬点运动规律 图1为复合平衡游梁式抽油机的机构示意图,Qy为游梁平衡重的质量;Ly为游梁平衡重的重心距游梁回转中心的距离;θ5为任意时刻直线Ly与水平线的夹角.为便于研究,假设电动机匀速转3动.悬点位移u(t),PR,悬点运
4、动速度vA,加速度aA以及θ5的计算参见文献[2].1.2 光杆功率当综合考虑抽油杆柱所受的各种载荷时,应用波动方程描述抽油杆柱的轴向振动,以悬点位移与泵端负荷为边界条件,便可建立抽油杆柱动态仿真数学模型:图1 复合平衡游梁式抽油机的机构收稿日期:2001-07-18;审稿人:栾庆德作者简介:崔晓华(1961-),男,副教授,主要从事石油矿场机械方面的研究.·68·第4期 崔晓华等:复合平衡游梁式抽油机的节能效果分析222225uP(5t)=a5uP(5x)-c5uP(5t),ES5uP(5x)x=L=B(t),35uP(5t)
5、x=0=u(t),式中:u为抽油杆柱任意截面x处的位移;E为抽油杆材料的弹性模量;S为抽油杆的横截面积;L为下泵3深度;a为声波在抽油杆中的传播速度;c为阻尼系数;B(t)为泵端负荷时间函数;u(t)为任意时刻t悬点相对于上死点向下的位移.悬点载荷P由下式计算:P=ES5uP(5x)x=0+(ρr-ρL)AL,式中:ρr为抽油杆材料密度;ρL为油井液体密度;A为抽油机前臂长度.光杆平均功率NŠPR可由下式计算:T1P·vANŠPR=dt,T∫01000式中:T为悬点运动周期.1.3 曲柄轴输出功率曲柄轴净转矩MN由下式计算:2kM=TF(P-W-Q)a1Nb
6、y(LyPA)cosθt+(J1+(QyPg)LyAPA)ηCL-MCsin(θ-τ),式中:Wb为抽油机结构不平衡重;J1为将抽油机连杆、游梁与驴头等运动件的质量和转动惯量转化到对游梁回转中心的等能转动惯量;ηCL为曲柄到抽油机悬点的传动效率(3对轴承的传动效率与钢丝绳在驴头上的缠绕效率之积,取ηCL=0.95);k1为传动效率因数,当vA>0时,k1=-1,当vA≤0时,k1=1;MC为曲柄平衡重的最大平衡转矩;τ为曲柄平衡重偏置角;θ为曲柄转角;TF为转矩因数.曲柄轴平均输出功率NŠBO可由下式计算:T1MN·θÛNŠBO=dt,T∫01000式中:θ
7、Û为曲柄瞬时角速度.1.4 电动机输出功率电动机瞬时输出功率NMO可由下式计算:-3kN=10M·θÛ·η2.MONMO 电动机平均输出功率NŠMO由下式计算:T1MN·θÛkNŠ=η2dt,MOMBT∫01000式中:ηMB为电动机输出轴到减速箱输出轴的传动效率;k2为传动因数,当MN>0时,k2=-1,当MN≤0时,k2=1.1.5 电动机输入功率电动机的瞬时输入功率NM及电动机平均输入功率NŠM计算公式为2NM=β·PN+P0+((1PηN-1)PN-P0)β,T1NŠM=NMdt,T∫0式中:β为电动机的瞬时功率利用率,β=NMOPPN;PN为电动
8、机的额定功率;PO为电动机的空耗功率;ηN为电动机额
