关于一种新型长冲程节能抽油机的试探性论述.doc

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1、关于一种新型长冲程节能抽油机的试探性论述摘要：从结构特点上对常规型游梁抽油机进行了理论计算和简要分析，从运动学、动力学等方面进行研究，提出常规型抽油机在节能和增大冲程的解决方案，即在传统的四连杆游梁抽油机的游梁后臂一侧巧妙的添加一个特殊三角形结构，通过改善抽油机的连杆结构与平衡系统，达到增程和均衡扭矩的目的，使得净扭矩曲线峰值减小，从而达到增程节能的目的。关键词：长冲程；复合平衡；连杆结构；节能传统游梁型抽油机具有性能稳定、可靠性强、适用性广等优点，在各大油田中运用最多。但随着大多数油气田进入中后期，长冲

2、程节能型抽油机体现出更强的适用性和经济性，笔者在传统的四连杆游梁式抽油机提出一种新的增程和节能方案，并进行理论研究。一、结构及原理新型长冲程节能抽油机结构如图1所示，抽油机游梁后臂与三角重活块铰接，曲柄连杆和辅助连杆共同与三角重的另外两端铰接，曲柄、连杆、辅助连杆、三角重、游梁和横梁组成六连杆机构。工作原理：当曲柄旋转时，连杆带动三角重活块运动，从而带动游梁和横梁运动，以实现驴头上下往复运动。由于辅助连杆的作用，三角重活块与游梁有相对的平面转动，增大了驴头的摆角，起到了增程作用，同时采用节能变矩、复合平衡

3、和“慢升快放”的设计，改变了抽油机工作时的受力状态，分散和降低了扭矩峰值，从而达到节能的目的。二、节能与增程原理分析1.常规四连杆结构动力分析图2是常规抽油机传动示意图。由于悬点载荷W经过四连杆机构后反映到减速器上的载荷扭矩是很不均匀的而曲柄平衡扭矩则是一条规则的正弦曲线，二者相互作用后的净扭矩变化规律通常表示为：TF=ARsinβ/Csinψ=ARsin（α+r）/C’（1）Tn=TF(W-B)-Msinα（2）A—游梁前臂长；B—结构不平衡重；C—游梁后臂长；R—曲柄半径；W—悬点载荷；M—曲柄配重扭

4、矩；TF—扭矩因数；C’=Csinψ；L—连杆长度；由（1）、（2）式可以看出，悬点载荷变化与曲柄平衡变化相差一个相位角r，从而使净扭矩变化幅度增大；同时连杆与游梁的夹角ψ的变化，使得C’的改变，亦影响净扭矩,如图4所示。因此，要想使净扭矩的波动减小，必须使扭矩因数的变化规律与曲柄平衡的变化规律相一致，与大庆石油学院设计的异形游梁抽油机相一致的是，可以通过改变游梁后臂C的值，改变扭矩因数。2.新型长冲程节能抽油机结构分析（1）节能变矩原理分析如图3抽油机运动简图所示。在下死点1位置时，连杆位于三角重活块的

5、AC边的延长线上，此时游梁后臂长度为C；在上死点位置2时，等效游梁后臂长度为C加上三角重斜边AC的长度。在上冲程中，由于三角重活块的平面转动，游梁后臂的等效长度逐渐增大，而在下冲程中，等效长度逐渐减小，这种变化趋势正好减弱了悬点载荷与曲柄平衡相差一个相位角r的影响，减小净扭矩的变化幅值，如图5所示。同时，上冲程转动角度比下冲程多一个θ角，可以起到“快提慢放”的效果，降低了上冲程悬点的加速度，起到了节能的效果。（2）增程原理分析如图3抽油机运动简图所示。由于六连杆结构运动与动力过程较为复杂，只在四连杆结构基

6、础上做定性分析。在下死点1位置时，连杆位于三角重活块的AC边的延长线上，其等效连杆长度为：L+AC（3）由于辅助连杆的作用，三角重活块在平面转动一个角度σ，即在上死点的位置2处，AC边偏离连杆的位置,此时，连杆的长度等效于A’D的长度，且在数值上满足：A’D

7、与曲柄配重构成复合平衡结构，降低曲柄扭矩的峰值，如图5所示。4.理论扭矩曲线图传统四连杆抽油机扭矩与新型长冲程节能抽油机扭矩图比较。三.结论本文介绍的一种新型长冲程节能抽油机，即在传统游梁抽油机的四连杆结构上加上三角重活块和辅助连杆结构，使其具备了增程、变矩和复合平衡的节能效果。其优越性具体体现在以下几个方面：（1）结构简单，紧凑合理、操作维修方便；（2）增程和节能效果明显，符合油田开发需求；（3）可在传统游梁抽油机改进，造价费用低。