機(jī)械采油設(shè)備_抽油機(jī)(新)

1、第一節(jié)第一節(jié) 抽油機(jī)抽油機(jī)教學(xué)目的教學(xué)目的：教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)： 教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn) 了解抽油機(jī)的分類、規(guī)格代號(hào)，掌握游梁式抽油機(jī)的了解抽油機(jī)的分類、規(guī)格代號(hào)，掌握游梁式抽油機(jī)的工作原理，認(rèn)識(shí)各種類型的抽油機(jī)。工作原理，認(rèn)識(shí)各種類型的抽油機(jī)。1、抽油機(jī)采油的原理；抽油機(jī)采油的原理；2、游梁式抽油機(jī)曲柄軸扭矩計(jì)算；游梁式抽油機(jī)曲柄軸扭矩計(jì)算；第九章第九章 機(jī)械采油設(shè)備機(jī)械采油設(shè)備教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)1、游梁式抽油機(jī)曲柄軸扭矩計(jì)算；、游梁式抽油機(jī)曲柄軸扭矩計(jì)算；一、抽油機(jī)采油的原理一、抽油機(jī)采油的原理帶動(dòng)帶動(dòng)動(dòng)力設(shè)備動(dòng)力設(shè)備（電機(jī)）（電機(jī)）減速機(jī)構(gòu)減速機(jī)構(gòu)（齒輪減速器）（齒輪減速器）經(jīng)皮帶產(chǎn)

2、生高速產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)曲柄軸的低速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)換向機(jī)構(gòu)換向機(jī)構(gòu)（四桿機(jī)構(gòu)）（四桿機(jī)構(gòu)）抽油泵抽油泵（往復(fù)泵）（往復(fù)泵）變?yōu)轶H頭的上下擺動(dòng)經(jīng)鋼絲繩上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)抽油桿機(jī)械采油設(shè)備抽油機(jī)二、抽油機(jī)的分類二、抽油機(jī)的分類機(jī)械采油設(shè)備抽油機(jī)抽油機(jī)游梁式抽油機(jī)無游梁式抽油機(jī)常規(guī)型游梁式抽油機(jī)前置型游梁式抽油機(jī)異相曲柄平衡抽油機(jī)鏈條皮帶抽油機(jī)液壓抽油機(jī)摩擦換向抽油機(jī)平衡方式： 機(jī)械平衡 氣動(dòng)平衡懸點(diǎn)載荷： 輕型（30KN） 中型 重型（100KN）沖程長度： 短（1m） 中等（13m） 長（ 36m ） 超長（ 6m ）最大沖次： 低（6） 中等（615） 高（ 15 ）三、游梁抽油機(jī)型號(hào)和代號(hào)三、

3、游梁抽油機(jī)型號(hào)和代號(hào)CYJ123.370（H）B CYJ常規(guī)型常規(guī)型CYJQ前置型前置型 CYJY異相型異相型平衡方式代號(hào)平衡方式代號(hào)F復(fù)合平衡復(fù)合平衡 Y游梁平衡游梁平衡B曲柄平衡曲柄平衡 Q氣動(dòng)平衡氣動(dòng)平衡減速箱齒輪形狀代號(hào)，減速箱齒輪形狀代號(hào)，H為點(diǎn)嚙合雙圓為點(diǎn)嚙合雙圓弧齒輪，漸開線人字齒輪時(shí)省略弧齒輪，漸開線人字齒輪時(shí)省略曲柄軸最大允許扭矩，曲柄軸最大允許扭矩，KNm光桿最大沖程，光桿最大沖程，m懸點(diǎn)最大允許載荷，懸點(diǎn)最大允許載荷，12KN游梁式油機(jī)系列代號(hào)游梁式油機(jī)系列代號(hào)機(jī)械采油設(shè)備抽油機(jī)四、游梁抽油機(jī)結(jié)構(gòu)組成四、游梁抽油機(jī)結(jié)構(gòu)組成11懸繩器；懸繩器； 2 2 毛辮子；毛辮子； 3

4、3驢頭；驢頭； 4 4 中軸承；中軸承；55游梁；游梁； 66橫梁軸承座；橫梁軸承座；77橫梁；橫梁；88下偏杠鈴；下偏杠鈴； 99連桿；連桿； 1010曲柄銷；曲柄銷；1111平衡塊；平衡塊； 1212曲柄裝置曲柄裝置; 13; 13減速器減速器; 14; 14支架；支架； 1515底座；底座； 1616水泥基礎(chǔ)；水泥基礎(chǔ)；14514321512111086161379機(jī)械采油設(shè)備抽油機(jī)1.游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)分析游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)分析 游梁式抽油機(jī)游梁式抽油機(jī)是以游梁支點(diǎn)和曲柄軸中心的連是以游梁支點(diǎn)和曲柄軸中心的連線做線做固定桿固定桿K，以，以曲柄曲柄R、連桿連桿P和和游梁后臂游梁后臂C為三為三

5、個(gè)活動(dòng)桿件的個(gè)活動(dòng)桿件的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)簡圖五、游梁式抽油機(jī)工作原理五、游梁式抽油機(jī)工作原理機(jī)械采油設(shè)備抽油機(jī)1.游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)分析游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)分析 （1）游梁式抽油機(jī)四桿機(jī)構(gòu)）游梁式抽油機(jī)四桿機(jī)構(gòu)的循環(huán)主要有三種形式：的循環(huán)主要有三種形式：對(duì)稱循環(huán)型對(duì)稱循環(huán)型近似對(duì)稱循環(huán)型近似對(duì)稱循環(huán)型非對(duì)稱循環(huán)型非對(duì)稱循環(huán)型對(duì)稱循環(huán)型：對(duì)稱循環(huán)型： 當(dāng)游梁處于上下死點(diǎn)時(shí)，曲柄與連桿共線，上、下沖程對(duì)應(yīng)當(dāng)游梁處于上下死點(diǎn)時(shí)，曲柄與連桿共線，上、下沖程對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度相等（的旋轉(zhuǎn)角度相等（180）。當(dāng)曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上、下沖程對(duì)）。當(dāng)曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上、下沖程對(duì)應(yīng)的時(shí)間相等。應(yīng)的

6、時(shí)間相等。五、游梁式抽油機(jī)工作原理五、游梁式抽油機(jī)工作原理機(jī)械采油設(shè)備抽油機(jī)1.游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)分析游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)分析 （1）游梁式抽油機(jī)四桿機(jī)構(gòu)）游梁式抽油機(jī)四桿機(jī)構(gòu)的循環(huán)主要有三種形式：的循環(huán)主要有三種形式：對(duì)稱循環(huán)型對(duì)稱循環(huán)型近似對(duì)稱循環(huán)型近似對(duì)稱循環(huán)型非對(duì)稱循環(huán)型非對(duì)稱循環(huán)型非對(duì)稱循環(huán)型：非對(duì)稱循環(huán)型：近似對(duì)稱循環(huán)型，近似對(duì)稱循環(huán)型，0 5如：常規(guī)游梁式抽油機(jī)常規(guī)游梁式抽油機(jī)；非對(duì)稱循環(huán)型的行程速比系數(shù)更大非對(duì)稱循環(huán)型的行程速比系數(shù)更大，0 =812如：異相曲柄平衡抽油機(jī)異相曲柄平衡抽油機(jī)。-極位夾角極位夾角0 上沖程初始角上沖程初始角行程速比系數(shù)：行程速比系數(shù)：1K五、游梁式抽油機(jī)

7、工作原理五、游梁式抽油機(jī)工作原理機(jī)械采油設(shè)備抽油機(jī)1.游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)分析（簡化）游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)分析（簡化） （2）游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律）游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律 當(dāng)曲柄半徑當(dāng)曲柄半徑R比連桿長度比連桿長度P及游粱及游粱后臂長度后臂長度C小得多時(shí)。游粱和連桿的連小得多時(shí)。游粱和連桿的連接點(diǎn)接點(diǎn)B可看成可看成簡諧運(yùn)動(dòng)簡諧運(yùn)動(dòng)，即：，即：)cos1 ()cos1 (tRRYB 以懸點(diǎn)在下死點(diǎn)時(shí)的位移為零點(diǎn)，向以懸點(diǎn)在下死點(diǎn)時(shí)的位移為零點(diǎn)，向上為正，則任意時(shí)刻懸點(diǎn)位移、速度、加上為正，則任意時(shí)刻懸點(diǎn)位移、速度、加速度分別為：速度分別為：0)cos1 (RCASCsinRCAVCcos2RCAA

8、C五、游梁式抽油機(jī)工作原理五、游梁式抽油機(jī)工作原理機(jī)械采油設(shè)備抽油機(jī) （2）游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律）游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律上沖程：上沖程： 前半程加速（前半程加速（a v） 后半程減速（后半程減速（a v）上沖程：上沖程： 前半程加速（前半程加速（a v ）后半程減速（后半程減速（a v ）1.游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)分析（簡化）游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)分析（簡化）五、游梁式抽油機(jī)工作原理五、游梁式抽油機(jī)工作原理機(jī)械采油設(shè)備抽油機(jī) 游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的精確求解（律的精確求解（復(fù)變矢量法復(fù)變矢量法）請(qǐng)參閱請(qǐng)參閱抽油機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算與計(jì)抽油機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)算機(jī)實(shí)現(xiàn)董世民。董世民。2

9、.游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷分析游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷分析ABCD 懸點(diǎn)靜載荷隨位移變化規(guī)律懸點(diǎn)靜載荷隨位移變化規(guī)律ABCD 考慮慣性載荷后變化規(guī)律考慮慣性載荷后變化規(guī)律A B C D 考慮慣性載荷后變化規(guī)律考慮慣性載荷后變化規(guī)律 抽油泵工作時(shí)，抽油機(jī)驢抽油泵工作時(shí)，抽油機(jī)驢頭懸點(diǎn)上作用有頭懸點(diǎn)上作用有6 6項(xiàng)載荷：項(xiàng)載荷：1.抽油桿柱自重抽油桿柱自重P桿桿，方向，方向;2.柱塞上的油柱重柱塞上的油柱重P油油，方向，方向;3.活塞下端壓力活塞下端壓力P壓壓，方向，方向;4.抽油桿柱和油柱運(yùn)動(dòng)過程產(chǎn)生抽油桿柱和油柱運(yùn)動(dòng)過程產(chǎn)生的的慣性力慣性力，大小與懸點(diǎn)加速度成，大小與懸點(diǎn)加速度成正比，方向與加速度方向

10、相反；正比，方向與加速度方向相反；5.抽油桿柱和油柱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的抽油桿柱和油柱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的振振動(dòng)載荷動(dòng)載荷，大小和方向變化；，大小和方向變化；6.各運(yùn)動(dòng)部件和介質(zhì)的各運(yùn)動(dòng)部件和介質(zhì)的摩擦力摩擦力；五、游梁式抽油機(jī)工作原理五、游梁式抽油機(jī)工作原理機(jī)械采油設(shè)備抽油機(jī)3.游梁式抽油機(jī)的平衡問題游梁式抽油機(jī)的平衡問題五、游梁式抽油機(jī)工作原理五、游梁式抽油機(jī)工作原理機(jī)械采油設(shè)備抽油機(jī)不平衡原因：不平衡原因： 不平衡的后果不平衡的后果： 上、下沖程中懸點(diǎn)載荷大上、下沖程中懸點(diǎn)載荷大不同，造成電動(dòng)機(jī)在上、下沖不同，造成電動(dòng)機(jī)在上、下沖程中所做的功不相等。程中所做的功不相等。 上沖程中電動(dòng)機(jī)承受著很大上沖程中電動(dòng)

11、機(jī)承受著很大的負(fù)荷；下沖程中抽油機(jī)帶著電的負(fù)荷；下沖程中抽油機(jī)帶著電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，造成動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，造成抽油機(jī)能耗高抽油機(jī)能耗高和和“大馬拉小車大馬拉小車”。 對(duì)策對(duì)策： 加平衡重，儲(chǔ)存下沖程勢(shì)能。加平衡重，儲(chǔ)存下沖程勢(shì)能。八、其它新型游梁抽油機(jī)八、其它新型游梁抽油機(jī)特點(diǎn)：特點(diǎn)： 低沖次抽油機(jī)是針對(duì)低低沖次抽油機(jī)是針對(duì)低滲透油層開發(fā)的節(jié)能抽滲透油層開發(fā)的節(jié)能抽油機(jī)。沖次降低，更適油機(jī)。沖次降低，更適用于低產(chǎn)井，適合復(fù)雜用于低產(chǎn)井，適合復(fù)雜地理環(huán)境，降低管理成地理環(huán)境，降低管理成本，提高了抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)本，提高了抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率。效率。2 雙驢頭抽油機(jī)雙驢頭抽油機(jī)雙驢頭抽油機(jī) 通過改變抽油機(jī)扭矩因數(shù)的變通過改

12、變抽油機(jī)扭矩因數(shù)的變化規(guī)律來加強(qiáng)平衡效果，達(dá)到節(jié)能化規(guī)律來加強(qiáng)平衡效果，達(dá)到節(jié)能目的。它是以常規(guī)機(jī)為基礎(chǔ)模型，目的。它是以常規(guī)機(jī)為基礎(chǔ)模型，對(duì)其四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行了關(guān)鍵性的技術(shù)對(duì)其四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行了關(guān)鍵性的技術(shù)變革，采用了變革，采用了特殊曲線型的游梁后特殊曲線型的游梁后臂、游梁與橫梁之間采用柔性連接臂、游梁與橫梁之間采用柔性連接結(jié)構(gòu)，以得到搖桿（游梁后臂）長結(jié)構(gòu)，以得到搖桿（游梁后臂）長度、連桿長度隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化而度、連桿長度隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化而變化的特殊四桿機(jī)構(gòu)，即變化的特殊四桿機(jī)構(gòu)，即 變參數(shù)四變參數(shù)四桿機(jī)構(gòu)桿機(jī)構(gòu) ，形成了一種能適應(yīng)采油實(shí)，形成了一種能適應(yīng)采油實(shí)際工況的新型動(dòng)力傳動(dòng)的抽油機(jī)主際工況

13、的新型動(dòng)力傳動(dòng)的抽油機(jī)主結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 該機(jī)工作時(shí)，依靠其游梁后臂有效長度的有規(guī)律變化實(shí)現(xiàn)負(fù)該機(jī)工作時(shí)，依靠其游梁后臂有效長度的有規(guī)律變化實(shí)現(xiàn)負(fù)載大時(shí)平衡力矩大，負(fù)載小時(shí)平衡力矩小的工作狀態(tài)，從而加強(qiáng)載大時(shí)平衡力矩大，負(fù)載小時(shí)平衡力矩小的工作狀態(tài)，從而加強(qiáng)抽油機(jī)的平衡效果，實(shí)現(xiàn)節(jié)能意圖。抽油機(jī)的平衡效果，實(shí)現(xiàn)節(jié)能意圖。 4 調(diào)徑變矩抽油機(jī)調(diào)徑變矩抽油機(jī) 5 擺桿式游梁抽油機(jī)擺桿式游梁抽油機(jī) 6 6 偏輪游梁式抽油機(jī)偏輪游梁式抽油機(jī) 7 液壓抽油機(jī)液壓抽油機(jī) 2 矮型異相曲柄平衡抽油機(jī)矮型異相曲柄平衡抽油機(jī)矮型異相抽油機(jī)是中國石油天然氣集矮型異相抽油機(jī)是中國石油天然氣集團(tuán)公司推廣的機(jī)型。采用驢頭游

14、梁一團(tuán)公司推廣的機(jī)型。采用驢頭游梁一體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，游梁擺角體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，游梁擺角約約90。在驢頭尾部和橫梁之間采。在驢頭尾部和橫梁之間采用尾軸承座傳動(dòng)。該機(jī)型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)合用尾軸承座傳動(dòng)。該機(jī)型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)合理，與常規(guī)機(jī)比較，體積小，比同型理，與常規(guī)機(jī)比較，體積小，比同型號(hào)常規(guī)機(jī)總體高度低一米多，總重量號(hào)常規(guī)機(jī)總體高度低一米多，總重量減少近減少近2噸。重量輕、能耗小、效率噸。重量輕、能耗小、效率高。最大扭矩系數(shù)下降高。最大扭矩系數(shù)下降17%，具有較，具有較好的節(jié)能效果。好的節(jié)能效果。 矮異形抽油機(jī)性能特點(diǎn)：矮異形抽油機(jī)性能特點(diǎn)： 1.1.改善平衡效果，降低電機(jī)型號(hào)改善平衡效果，降低

15、電機(jī)型號(hào) 由于擺角大在同等情況下沖程也就大，游梁前臂就短，由于擺角大在同等情況下沖程也就大，游梁前臂就短，載荷產(chǎn)生的扭矩相應(yīng)下降，平衡重半徑可無級(jí)調(diào)節(jié)因此比較載荷產(chǎn)生的扭矩相應(yīng)下降，平衡重半徑可無級(jí)調(diào)節(jié)因此比較節(jié)能。節(jié)能。 2.2.消除負(fù)扭矩，減少電機(jī)功率損失消除負(fù)扭矩，減少電機(jī)功率損失 輸出軸靜扭矩出現(xiàn)負(fù)值，即系統(tǒng)對(duì)電機(jī)作功，電動(dòng)機(jī)成輸出軸靜扭矩出現(xiàn)負(fù)值，即系統(tǒng)對(duì)電機(jī)作功，電動(dòng)機(jī)成為發(fā)電機(jī)，電能反饋回電網(wǎng)又不能利用，變?yōu)闊崮軗p失掉。為發(fā)電機(jī)，電能反饋回電網(wǎng)又不能利用，變?yōu)闊崮軗p失掉。由于消除了負(fù)扭矩，進(jìn)而減少了電機(jī)功率損失。由于消除了負(fù)扭矩，進(jìn)而減少了電機(jī)功率損失。 3.3.降低凈扭矩波動(dòng)，提高電機(jī)