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新型滚筒式抽油机模拟加载系统的设计与试验研究

崔润中  
【摘要】:随着石油开采量和开采规模的逐渐增加,致使地下油层不断下降。石油开采逐渐进入中后期阶段,使石油的开采难度逐渐增大,旧式抽油机的短板越加明显,迫使各国石油公司加大对新型抽油机研发的投入。而对新型抽油机的工作性能检测也成为抽油机研发工作的重点。因此如何能在实验室条件下,尽可能地模拟抽油的实际作业情况,对抽油机工作性能的研究和改进具有重大意义。本文针对新型滚筒式抽油机设计了一套抽油模拟加载装置,更真实准确地模拟了抽油机在实际作业过程中的载荷变化,能够为抽油机、换向装置、减速器等部件,在实验研究阶段的负载试验提供技术支持。对检测和提高抽油机的工作性能,优化改进抽油机重要零部件,延长其使用寿命奠定基础。首先,对抽油机整机结构设计和减速换向装置进行三维建模和动力学分析,采用Adams对换向装置和抽油机悬点做运动仿真分析,从结构及运动上证实新型滚筒式抽油机的可行性。通过借鉴以往多种类型的抽油机加载方法,提出机械与模拟井泵复合加载的方案。参考需检测设备的参数对模拟井泵的结构进行设计和建模,并用ANSYS/workbench软件对其结构进行有限元分析,验证该加载装置理论上的可行性。将设计的新型滚筒式抽油机及加载装置制造出样机,建立抽油机模拟加载试验平台。其次,为确保试验能够顺利进行并获取准确的试验数据,设计了模拟加载装置的数据采集与测控系统。选用相应的传感器元器件对抽油机的悬点载荷与悬点位移信号进行实时采集并传输到采集系统中进行传输处理,采用Step7编程软件对测控系统进行后台编程,用WinCC flexible软件设计触摸屏操控的人机交互界面。通过联机调试并设置试验设备参数后可对抽油机进行测试和数据采集。最后,对采集的悬点载荷、悬点位移、换向装置振动及扭矩的试验数据利用计算机软件进行数据存储、处理及显示。通过处理后的试验数据和理论数据对比分析,可知该模拟加载系统可行,能够对抽油机的工作性能和换向装置的振动特性及传动效率进行试验测试。试验分析表明,本课题设计的一种新的抽油机加载装置及测控系统是可行的,可为今后抽油机的加载技术研究提供新思路。


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