曳引式抽油机节能技术研究

【摘要】：曳引式抽油机是一种新型往复式采油控制装置。这种新型抽油机改变了常规式抽油机的设计理念，在高效、节能等方面产生了良好的效果。通过对曳引式抽油机的工作状况的分析，我们发现曳引式抽油机工作过程中的频繁换向，系统内部将产生较大的冲击，使得系统的功率需求波动幅度很大，影响电机的使用寿命。改善机构中各零部件的载荷情况，进而降低能耗，并提高整个工作系统的使用寿命是曳引式抽油机生存与发展的重要课题。基于这一思想，本文对曳引式抽油机配重系统、起停转换过程及变频调速等关键理论与技术问题进行探讨和优化，有效地减缓了速度突变，减轻了系统在正反转换向瞬间受到的冲击，保证安全配重，提高系统寿命的同时，取得较理想的节能效果。本文研究的内容有以下几点： 首先，抽油机整体结构的研究。针对指定机型、指定工况，分析了悬点载荷的变化规律及其描述方法，研究一套具有普适性的悬点载荷确定方法。再综合考虑最大悬点载荷与最小悬点载荷，优化配重，进而确定扭矩变化规律，研究了理想的匹配转速曲线，求得稳定的功率输出。 其次，应用ANSYS有限元分析软件，在一定工况下建立了配重系关键部件的几何模型，并对其加载进行静力分析，得到了应力分布图和位移变化云图，输出结果显示出部件结构是否合理，抽油机系统的安全性是否得以保证。 最后，在曳引式抽油机上应用变频调速技术，力求减轻抽油机工作时因电机频繁换向所引起机械冲击。PLC对外部采集的信号进行运算处理，经变频器将信号传送到曳引式抽油机的电机上，从而使电机在做变速运动与正反换向运动时，随时自动调节运行参数使抽油机系统始终保持在最优化的工作状态下运行。 【关键词】：曳引式抽油机 节能 配重 变频调速
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE933.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 课题的背景10-11
• 1.2 课题的目的及研究意义11-12
• 1.3 国内外抽油机技术发展概况12-17
• 1.3.1 国内抽油机的发展概况12-15
• 1.3.2 国外抽油机的发展概况15-17
• 1.4 课题的主要研究内容17-19
• 第二章 曳引式抽油机的构成与运行中存在的问题19-27
• 2.1 曳引式抽油机传动方案19-21
• 2.2 曳引式抽油机运行过程中存在的问题21-27
• 第三章 曳引式抽油机悬点载荷计算及其变化规律分析27-38
• 3.1 悬点静载荷的大小和变化规律28-29
• 3.2 悬点动载荷的大小和变化规律29-31
• 3.3 悬点最大载荷和最小载荷31
• 3.4 悬点运动分析31-35
• 3.4.1 悬点位移分析33
• 3.4.2 悬点速度分析33-34
• 3.4.3 悬点加速度分析34-35
• 3.5 悬点载荷计算实例35-38
• 第四章 曳引式抽油机配重选取与电机主参数确定38-51
• 4.1 曳引式抽油机配重系的设计38-39
• 4.2 配重轮强度有限元分析39-49
• 4.2.1 有限元法概述39-41
• 4.2.2 有限元法的基本步骤41-43
• 4.2.3 ANSYS 有限元分析方法43-45
• 4.2.4 配重轮强度的有限元分析45-49
• 4.3 电机主参数确定49-51
• 第五章 曳引式抽油机变频调速控制51-62
• 5.1 变频调速控制系统工作原理51-54
• 5.2 变频调速系统的矢量控制法54-56
• 5.3 曳引式抽油机控制系统的构成56-61
• 5.3.1 控制系统的总体构成56
• 5.3.2 PLC 的选取56-58
• 5.3.3 变频器的选型和外部接线图58-60
• 5.3.4 编码器的选择60-61
• 5.4 抽油杆运行速度曲线的优化61-62
• 第六章 结论62-64
• 6.1 结论62
• 6.2 展望62-64
• 参考文献64-66
• 在学研究成果66-67
• 致谢67

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