柔性机构在常规型抽油机中的应用与研究

【摘要】常规型游梁式抽油机是油田生产中应用最广泛的抽油设备,使用至今已经有上百年的历史。随着油田的开发和世界各国对石油需求量的激增,常规型抽油机已经不能满足油田的需求。因此,优化和改进常规型抽油机的结构,设计开发具有更好的运动及动力性能的新型抽油机是十分必要的。首先,对刚性机构抽油机进行了运动学及动力学分析与计算。结果表明,刚性机构抽油机在结构上存在缺陷,导致了抽油机的能耗过大、工作效率低。因此,设计了柔性构件及柔性四杆机构,并将其应用到抽油机的结构优化设计中,取代了刚性机构抽油机中的刚性尾轴承总成结构,得到了具有节能效果好、平衡性能较佳的柔性机构抽油机。其次,根据柔性机构抽油机的几何关系和构件运动关系特性,分析了柔性机构抽油机的运动及动力学特性,并计算得到了其主要性能参数。通过对比分析两种结构抽油机的各项性能指标,表明柔性机构抽油机的悬点最大加速度小于同规格、同工况的刚性机构抽油机,悬点加速度的变化幅度也降低了,使得抽油机所承受的动载荷减小,提高了抽油机的工作寿命,体现了柔性机构抽油机良好的运动性能；柔性机构抽油机的减速器曲柄轴净扭矩曲线变化平缓,不存在负扭矩,提高了整机的工作效率。最后,建立了刚性机构抽油机及柔性机构抽油机的虚拟样机模型,利用ADAMS软件,在相同油井工况条件下,分别对刚性机构抽油机和柔性机构抽油机的虚拟样机进行了多体动力学仿真分析。结果表明,柔性机构抽油机的支架受力、前驴头悬绳受力和曲柄销受力,相对于刚性机构抽油机而言均有所减小,结构的改变使抽油机主要零部件的受力情况得到了改善,提高了各部件的使用寿命及整机的工作效率。综上所述,柔性机构抽油机具有较高的开发和利用价值,适合在油田进一步推广使用。
【作者】邢金玲；
【导师】张力；
【作者基本信息】兰州理工大学，工业工程，2014，硕士
【关键词】柔性机构抽油机；刚性机构抽油机；运动学及动力学分析；多体动力学分析；虚拟样机技术应用；

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