新型链式抽油机研制与仿真研究

【摘要】本论文来源于油页岩地下原位转化开采示范工程子课题—油页岩地表采油系统的研制。该课题目的是通过采油设备将井下油液采集到地面，然后进行集中管线运输、油罐存储，完成对来油、输油及存储量的分离、计量及管理。据调查，抽油机是目前油田主要的采油设备。油页岩作为一种替代资源，以其巨大储量越来越受到世人重视。本文结合油页岩项目要求，本着节能目的，研制了一种新型链式抽油机，现已完成样机一台，并进行了初步测试。该抽油机适合像页岩油这类少量、间断性的提取，冲程、冲次可根据井下油量动态调整，达到最佳抽汲状态。新型链式抽油机的研制是在全球能源危机及资源紧缺的大背景下进行的，具有一定的推广应用价值。论文具体内容主要包括以下几个方面：1、对传统链式抽油机换向机构进行了受力分析，并在此基础上进行了改进。然后对新型链式抽油机进行了各个部分的研制，并提出了三种方案对比，主要包括机架、传动系统、平衡系统等，最终确定了其整体结构及节能方案。2、结合油页岩项目产量的要求，进行理论计算确定了新型链式抽油机的关键参数—悬点最大最小载荷，并通过计算对电动机、减速器等关键部件进行了选型。3、换向机构是新型链式抽油机的核心部分，它的运动性能直接影响整机效果。通过对换向机构运动过程进行数学建模，利用Matlab进行编程得出冲程、冲次与悬点运动性能的关系，并根据设计指标得出抽油机抽汲参数的范围。为了验证以上研究结果，运用Adams软件对简化模型进行多体运动学虚拟仿真研究。通过两种方法相比较，为以后一系列的实验数据做参考。4、机架是新型链式抽油机传动、换向、平衡、控制的基础，并且悬点载荷主要作用在机架上，所以确保其安全尤为重要。利用有限元分析方法，基于Workbench平台对机架进行了静力学分析及屈曲分析，得出机架受力作用下最薄弱的部位，为以后的优化提供依据。最后还运用材料力学中的工程理论计算验证其结果的可靠性。5、根据项目进度，初步完成了一台样机主体，并进行了室内测试。由于缺少具体的井下参数，所以仅对悬点载荷、加速度、减速器输出扭矩、机架应力应变进行了测试。抽油机的研究由来已久，我国的节能技术还不够成熟，应用到实际更是有一定困难。本文的研究成果虽然有限，但是研究方法及成果对抽油机的进一步更新具有一定的参考价值。
【作者】张银鸽；
【导师】于萍；
【作者基本信息】吉林大学，机械电子工程，2014，硕士
【关键词】新型链式抽油机；结构研究；节能；换向机构；有限元；实验研究；

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