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立式抽油机模拟样机开发及其节能研究

徐成军  
【摘要】:随着人们对石油资源的需求不断增长,石油开采量也在不断增大,过去长时间的开采,导致油层下降,油田中的油井类型已经从浅井逐渐向深井开采转变,石油开采难度大大增加,开采过程中的成本也越来越高,这使得人们对深井开采过程中的节能问题越来越关注。课题组根据项目要求,对立式抽油机的节能进行研究,提出了一种立式抽油机节能方案,并开发了一套立式抽油机模拟样机。本文阐述了该节能理论的整体方案,并根据理论要求设计了模拟样机,通过理论计算分析,对样机的模拟效果进行论证,最后经过相关试验,分析了节能方案在模拟样机上的节能效果。本文具体开展的工作如下:对立式抽油机的发展背景以及国内外的研究现状进行了说明,介绍了立式抽油机的发展过程和主要类型,以及在立式抽油机上主要采用的节能技术,对未来抽油机的发展趋势进行了归纳。在了解了立式抽油机主要概况的基础上,针对目前立式抽油机的大能耗问题,提出了一种立式抽油机的节能方案,该方案对立式抽油机的工作原理和流程进行说明,基于Matlab/Simulink构建电机的数学模型,并结合PID调节提出变频调速节能控制机理,对立式抽油机的配重平衡进行理论优化。设计立式抽油机模拟样机,对立式抽油机节能方案进行试验验证,从机械设计、电气硬件设计、软件设计三个方面对立式抽油机模拟样机进行了概述,设计了退让装置,模拟修井过程中的退让流程,使用ANSYS Workbench仿真了退让装置在施加载荷后的微小位移情况,分析退让机构在实际工作时的稳定性和可靠性。在立式抽油机模拟样机上进行相关试验,通过试验对立式抽油机模拟样机运行过程中的能耗数据进行采集,比较分析了立式抽油机模拟样机在运行过程中消耗的能量,结合配重平衡优化方法,验证了立式抽油机节能方案的可行性。


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