抽油机机械系统设计
抽油机机械系统设计
一、工作原理
抽油机是将原油从井下举升到地面的主要采油设备之一。常用的有杆抽油设备主要由三部分组成：一是地面驱动设备即抽油机；二是井下的抽油泵，它悬挂在油井油管的下端；三是抽油杆，它将地面设备的运动和动力传递给井下抽油泵。三部分之间的相互位置关系如图6-23所示。
?? ?
图6-23 抽油机、抽油杆和抽油泵的相互位置关系? ? ?图6-24 静力示功图?
抽油机由电动机驱动，经减速传动系统和执行系统带动抽油杆及抽油泵柱塞作上下往复移动，从而实现将原油从井下举升到地面的目的。
悬点载荷P、抽油杆冲程S和冲次n是抽油机工作的三个重要参数。悬点指执行系统与抽油杆的联结点，悬点载荷P(kN)指抽油机工作过程中作用于悬点的载荷；抽油杆冲程S(m)指抽油杆上下往复运动的最大位移；冲次n(次/min)指单位时间内柱塞往复运动的次数。
假设悬点载荷P的静力示功图如图6-24所示。在柱塞上冲程过程中，由于举升原油，作用于悬点的载荷为P1，它等于原油的重量加上抽油杆和柱塞自身的重量；在柱塞下冲程过程中，原油已释放，此时作用于悬点的载荷为P2，它就等于抽油杆和柱塞自身的重量。
二、设计数据
假设电动机作匀速转动，抽油杆（或执行系统）的运动周期为T。两种油井工况分别为：
工况1：抽油杆上冲程的时间为8T/15，下冲程的时间为7T/15。
工况2：抽油杆上冲程时间与下冲程时间相等。
两种工况下抽油机的设计参数如下表所示。?
抽油机的设计参数表
三、设计内容
根据任务要求，进行抽油机机械系统总体方案设计，确定减速传动系统、执行系统的组成，绘制系统方案示意图。
根据设计参数和设计要求，采用优化算法进行执行系统（执行机构）的运动尺寸设计，优化目标为抽油杆上冲程悬点加速度为最小，并应使执行系统具有较好的传力性能。
建立执行系统输入、输出（悬点）之间的位移、速度和加速度关系，并编程进行数值计算，绘制一个周期内悬点位移、速度和加速度线图（取抽油杆最低位置作为机构零位）。
机构的动态静力分析。通过建立机构仿真模型，并给系统加力，编制程序，打印外加力的曲线，并求出最大平衡力矩和功率。
编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。
抽油机机械系统设计.doc
