CYJY8337HB型抽油机设计和实现机械工程和自动化专业论文设计.docx
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CYJY8337HB型抽油机设计和实现机械工程和自动化专业论文设计
摘要
当下经济的发展离不开资源作为保障,但是近些年来,随着世界油价的下跌,其生产成本也受到大家重视。
石油开发中设备的能源消耗已经成为一个需要考虑的问题。
在众多的石油开采设备中,抽油机所占的分量格外之重,其中又以游梁式抽油机占据的比例较大,但系统效率普遍不高,一般只能达到20%-30%,游梁式抽油机工作会消耗掉原油开采所使用的三分之一电能。
传统游梁抽油机的优化和改进是当前亟待解决的问题。
为了提高系统效率并达到更好的节能效果,开发出多种类型的节能抽油机,可以不同程度地提高节能效果,系统效率将进一步提高。
但是由于油井的运行状况和负荷的影响,许多类型的抽油机无法实现自平衡和调整,需要采用手动方法来平衡重量,这导致许多抽油机是不能够在平衡的状态下工作。
针对上述问题,为了减少抽油机的所消耗的能耗及提高生产效率,需要优化抽油机的参数,为此主要研究内容如下:
确定并测验型号为CYJY8-3-37HB的游梁式抽油机的主要参数。
运用机械原理和工程力学的具体知识找出影响抽油机能耗的主要因素,其中曲柄尺寸、连杆尺寸、游梁后臂尺寸、减速器输出中心到游梁旋转中心的水平距离、曲柄平衡力矩和平衡角都是影响抽油机能耗的因素。
结合设计参数联系实际情况,运用Solidwork软件对本文所研究的的抽油机进行三维建模,并且运用AutoCAD软件输出非标准件的二维图纸及工程装配图。
关键词:
游梁式抽油机;减速器;四杆机构;机械原理
Abstract
Currenteconomicdevelopmentcannotbedissociatedfromresourcesasaguarantee.Butinrecentyears,thefallinworldoilpriceshasbecomeaproblemtoconsider.Amongthem,theconventionalbeampumpingunitoccupiesalargeproportion,butthesystemefficiencyisgenerallynothigh,generallyreaching20%-30%,whichwillconsumeone-thirdoftheelectricityforcrudeoilextraction.Theoptimizationandimprovementofthetraditionalbeampumpingunitarecurrentlyurgentproblemstobesolved.Inordertoimprovesystemefficiencyandachievebetterenergy-savingeffects,varioustypesofenergy-savingpumpingunitshavebeendeveloped,whichcanimprovetheenergy-savingeffectstodifferentdegrees,andthesystemefficiencywillbefurtherimproved.However,duetotheinfluenceoftheoperatingconditionsandloadsofoilwells,manytypesofpumpingunitscannotachieveself-balancingandadjustment,andmanualmethodsarerequiredtobalancetheweight,whichwillcausemanypumpingunitstoworkinanunbalancedstate.Astheforceactingonthepumpingunitbecomespoor,long-termoperationwilldamagethepumpingunit.
Inviewoftheaboveproblems,thispapermainlyanalyzestheenergyconsumptionofthepumpingunit,optimizestheparametersofthepumpingunit,andimprovestheproductionefficiency.Themaincontentsareasfollows:
DeterminethemainsizeparametersofthebeampumpingunitofmodelCYJY8-3-37HB.Accordingtothespecificknowledgeofmechanicalprinciplesandengineeringmechanics,themainfactorsaffectingtheenergyconsumptionoftheNachdenspezifischenKenntnissendermechanischenPrinzipienunddertechnischenMechaniksinddieHauptfaktoren,diedenEnergieverbrauchderPumpeinheitbeeinflussen,dieGrederKurbel,dieGrederPleuelstange,dieGrößedeshinterenArmsdesTrgersundderhorizontaleAbstandVonderMittedesGetriebesbiszurMittedesTrägersdasDrehmomentunddenKurbelwinkelausgleichen.
Combiningthedesignparameterswiththeactualsituation,usingCADandCAMtechnologytocarryoutthree-dimensionalmodelingofthepumpingunitdesignedinthispaperandoutputtwo-dimensionaldrawingsandengineeringassemblydrawingsofnon-standardparts.
Keywords:
Conventionalbeampumpingunit;retarder;four-barmechanism;mechanicalprinciple.
引言
在整个石油工业中,石油开采是通过机械提取和自动注入两种方式进行的。
石油的机械开采已成为最适合的开采方式,具有资源消耗低的特点。
由于石油的大规模开采,导致了石油原料资源的减少,又因为特殊地质构造影响的制约,机械采油成为适用最多的采油方式。
经过多年的技术改进和创新,我国的石油开采效率普遍超过了产油区平均不到25%的抽油效率。
近几年出现了各种样式新型抽油机,这在一定程度上有助于缓解电能消耗这一问题,提高电能的利用效率。
但由于悬置点过高,悬置载荷过大,降低了平衡效果,缩短了抽油机的使用寿命。
同时现有的抽油机因为存在工作条件苛刻、不常见、经济价值低等缺点,所以在工作中增加了电能的使用,牺牲了抽油机的可靠性和使用寿命。
在实际工作中,抽油机的效率低于理论效率。
究其原因,除了机械元件本身损耗和能量转化外,有一点不能忽视的是中国大多数地区的地质结构复杂且原油含量低,井的渗透率低。
再加上不同工人操作水平各不相同,因此提高产量没有想象中那么容易。
这些都使得我国油井的整体开采资金投入不断增加,另外其中部分油田的原油因为各种当地因素依然要通过注水式的方法开采,运用水压提高地下油压使原油入井,这使我国整体出油量的比例不高。
在早先的研究中,受限于我国科研水平,游梁式抽油机的节能改进和优化停留于单个机构或单个部件,在没有联系的情况下结果是不令人满意。
因此,改进抽油机的结构或者对已有节能技术进行合理的组合,有助于提高环境中的生产效率,更有利于为当前的油价下跌创造更大的利润空间,同时也有利于减少能源消耗和保护环境。
1抽油机
1.1抽油机的介绍
在世界范围内所使用的采油方法中,有自注入恢复采油法和机械采油法两种方法之分。
在这些采油方法中,机械采油法的有杆抽油系统是国内外油田最主要的使用方法之一。
抽油机是有杆抽油系统最主要的升举设备,抽油杆系统主要由三部分组成:
动力机,抽油杆和抽油泵。
根据其滑梁的类型,可以将抽油机分为不带油梁的抽油机和带油梁的抽油机。
而常规游梁抽油机自诞生以来,凭借其结构简单、耐用、操作简便、维护费用低等明显优势,而区别于其他众多抽油机类型,经历了各种工况和各种地域油田生产的考验,实际应用中经久不衰,目前仍在国内外普通使用[1]。
常规的游梁式抽油机在石油开采中使用最多,图1.1是现实中比较常见的一种。
该型号的抽油机结构简单,由电动马达提供动力,该电动马达作为具有四个曲柄杆的机构的驱动力,驴头的上下运动会导致抽油杆运动。
在实践中,能量消耗高并且油回收效率低下。
图1.1游梁式抽油机
1.2抽油机的分类
游梁式抽油机根据平衡方式不同可分为:
游梁平衡型、曲柄平衡型、复合平衡型、气动平衡型。
游梁式抽油机根据结构型式不同可分为不同抽油机。
常规型游梁式抽油机:
驴头和曲柄连杆机构分别位于支架前后,平衡角为零的游梁式抽油机;偏执型游梁式抽油机:
驴头和曲柄连杆机构均位于支架前面的游梁式抽油机;异相型游梁式抽油机:
驴头和曲柄连杆机构分别位于支架前后,平衡角不为零的游梁式抽油机;双驴头型游梁式抽油机:
悬挂光杆的驴头和曲柄连杆机构分别位于支架前后,在一冲程过程中,后臂长度和连杆长度不为常数的游梁式抽油机。
1.3抽油机国内外研究现状
现如今世界范围内的研究人员一直围绕梁式抽油机的节能降耗来研究,究其原因为抽油机的低效率和高能耗与企业追求的利润相矛盾。
通过技术研究来提高抽油机生产效率,降低能耗。
在国外,有许多著名的制造抽油机的公司,例如美国的Rafkin公司和俄罗斯的阿塞拜疆石油机械制造集团,这些公司具有显着的技术优势,在生产和制造上形成了一定的垄断地位。
在全球范围内制造抽油机,并向全球出口许多抽油机。
在中国,宝鸡石油机械有限公司抽油机的生产制造技术并不逊于外国公司,其生产和制造的抽油机也已出口到多个国家[2]。
在某些不发达国家存在着丰富的石油资源、地质构造利于开采、产油率高的油田,但是他们往往也忽视抽油机开采效率低的问题,地质情况类似的发达国家则更重视抽油机的可靠性和使用寿命。
所以根据国情制定当地的开采计划是必要的。
对于我国来说,地质构造复杂,开采难度大,不仅重视抽油机的可靠性和使用寿命,还要重视抽油机的开采效率问题[3]。
早在1919年,美国石油研究所就已创立了美国石油研究所(API)的标准,该标准界定了传统抽油装置的系列规格和模型。
由于石油价格在近几年下跌,美国巨头劳夫·金(RalphKing)正在将一些节约燃料的泵推出市场,以满足需求。
罗插公司是美国的一个制造和制造泵的巨头,近年来石油价格下跌,该公司为满足石油需求引入了各种高效的泵模型。
例如MARV-II型前置式抽油机,该抽油机改善了悬点载荷的不均衡,降低了悬点加速度,根据实验数据,利用该种泵节电率达3
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