發(fā)布時間：2018-01-16 01:15

  本文關鍵詞：基于新型齒輪傳動的抽油機運動與動力學性能分析　出處：《西安石油大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 新型齒輪 抽油機 運動 動力學 有限元分析

【摘要】：抽油機是石油開采的重要設備之一,本文在對目前現(xiàn)場應用的各種抽油機調研分析的基礎上,提出了改善抽油機的節(jié)能效果,應著重從改進結構、采用節(jié)能電氣設備、采用節(jié)能元件和改變平衡方式等幾點著手�；谶@幾點節(jié)能理念,針對低產量油井提出了一種新型齒輪傳動抽油機。并對抽油機的換向機構提出了兩種方案,確定了新型齒輪傳動抽油機的整體方案。進而對選定的抽油機方案進行設計及分析,論文主要包括以下幾部分:首先,完成了新型抽油機電機、減速器、聯(lián)軸器和鋼絲繩的選型,并設計了不完全齒輪、齒條、天輪、機架、平衡重、移位機構及往復架整體結構;對軸和不完全齒輪進行了模態(tài)分析,得出一階固有頻率分別為79.11Hz和576.05Hz,高于抽油機的工作頻率,不會發(fā)生共振;對齒輪齒條嚙合進行靜力學分析并對材料重新選擇;其次,建立了抽油機的三自由度含單側間隙碰撞的強迫振動力學模型,選擇Hertz-damp碰撞模型對其模擬,利用MATLAB/Simulink數(shù)值求解,并討論了主要參數(shù)對最大碰撞力和速度的影響;之后,建立了抽油桿柱的一維波動方程(吉布斯方程),給出其差分格式;對差分方程的邊界條件進行討論,重點討論了新型抽油機桿柱運動波動方程的上邊界條件;并編程求解常規(guī)抽油機和新型抽油機桿柱運動差分方程,得出了抽油桿的懸點示功圖;最后,分析了齒輪傳動抽油機沖程、沖次、配套抽油泵泵徑和井液動力粘度對抽油桿受力的影響,得出:隨著沖程、沖次和泵徑變大,抽油桿受力波動范圍變大,且當沖次變大時,抽油桿上端所受交變載荷變化劇烈,不利于安全工作,因此新型抽油機適用于低沖次采油,并得出隨著井液動力粘度的變大,抽油桿的應力波動范圍變小,這與常規(guī)抽油機的規(guī)律不同,主要是由于新型抽油機特殊的位移曲線。
[Abstract]:Pumping unit is one of the important equipment in petroleum exploitation. Based on the investigation and analysis of various pumping units used in the field at present, the paper puts forward the improvement of energy saving effect of pumping unit, and should focus on improving the structure. Using energy-saving electrical equipment, using energy-saving components and changing the balance of several points. Based on these ideas. A new type of gear drive pumping unit is proposed for low production wells, and two schemes for reversing mechanism of pumping unit are proposed. The whole scheme of the new type of gear drive pumping unit is determined. Then the selected pumping unit scheme is designed and analyzed. The paper mainly includes the following parts: firstly, the new pumping unit motor and reducer are completed. The selection of coupling and wire rope, and the design of incomplete gear, rack, sky wheel, frame, balance weight, shift mechanism and reciprocating frame overall structure; The modal analysis of shaft and incomplete gear shows that the first order natural frequencies are 79.11Hz and 576.05Hz respectively, which are higher than the operating frequency of pumping unit, and no resonance will occur. The static analysis of gear rack meshing and the re-selection of materials are carried out. Secondly, a three-degree-of-freedom forced vibration dynamic model with one side clearance is established, and the Hertz-damp collision model is selected to simulate the model. The effects of main parameters on the maximum collision force and velocity are discussed by using MATLAB/Simulink numerical method. Then the one-dimensional wave equation (Gibbs equation) of sucker rod string is established and its difference scheme is given. The boundary conditions of the difference equation are discussed, and the upper boundary conditions of the wave equation of the rod column motion of the new pumping unit are discussed. The difference equations of rod string motion between conventional pumping unit and new type pumping unit are solved by programming, and the hanging point dynamometer diagram of sucker rod is obtained. Finally, the effects of stroke, stroke, pump diameter and well fluid dynamic viscosity on sucker rod force are analyzed. It is concluded that the stroke and pump diameter become larger with stroke. The fluctuation range of sucker rod force is larger, and when the impact times become larger, the alternating load on the upper end of the sucker rod changes sharply, which is not conducive to safe operation, so the new pumping unit is suitable for low-impact oil recovery. It is concluded that the stress fluctuation range of the sucker rod becomes smaller with the increase of the dynamic viscosity of the well fluid, which is different from the rule of the conventional pumping unit, mainly because of the special displacement curve of the new pumping unit.
【學位授予單位】：西安石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE933.1

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本文編號：1430895