CYJY8-3-37HB型抽油机设计和实现机械工程和自动化专业

时间：2021-04-16 05:04:24 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人

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　 目录 摘

　要 ............................................................................................................ I Abstract ............................................................................................................. II 引

　言 ........................................................................................................... 1 1 抽油机 ........................................................................................................... 2 1.1 抽油机的介绍 ...................................................................................... 2 1.2 抽油机的分类 ...................................................................................... 2 1.3 抽油机国内外研究现状 ...................................................................... 3 1.4 主要研究内容 ...................................................................................... 6 2 抽油机工作原理分析 ................................................................................... 7 3 抽油机结构设计 ......................................................................................... 10 3.1 抽油机的电机选择 ............................................................................ 10 3.2 带传动的选择 .................................................................................... 11 3.3 减速器设计 ........................................................................................ 13 3.4 曲柄设计 ............................................................................................ 16 3.5 连杆设计 ............................................................................................ 18 3.5.1 连杆的主要参数 ....................................................................... 18 3.5.2 杆长参数计算 ........................................................................... 19 3.6 抽油机悬点载荷计算 ........................................................................ 20 3.6.1 静载荷 ........................................................................................ 20 3.6.2 动载荷 ........................................................................................ 23 3.6.3 悬点的最大载荷和最小载荷 ................................................... 23 3.7 平衡方式的确定 ................................................................................ 24 3.8 安装尺寸与机构相关参数 ................................................................ 24 3.9 抽油机的校核 .................................................................................... 24 3.10 游梁抽油机的抽汲工况 .................................................................. 27 4 三维建模 ..................................................................................................... 28 4.1 曲柄 ..................................................................................................... 28 4.2 连杆 ..................................................................................................... 29 4.3 游梁 ..................................................................................................... 30

　 4.4 驴头 ..................................................................................................... 30 4.5 横梁 ..................................................................................................... 31 4.6 抽油机装配体 ..................................................................................... 32 结

　论 ......................................................................................................... 32 参考文献 ......................................................................................................... 34 致

　谢 ......................................................................................................... 36

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　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 Auto CAD 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

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　Abstract

　Current economic development cannot be dissociated from resources as a guarantee. But in recent years, the fall in world oil prices has become a problem to consider. Among them, the conventional beam pumping unit occupies a large proportion, but the system efficiency is generally not high, generally reaching 20%-30%, which will consume one-third of the electricity for crude oil extraction. The optimization and improvement of the traditional beam pumping unit are currently urgent problems to be solved. In order to improve system efficiency and achieve better energy-saving effects, various types of energy-saving pumping units have been developed, which can improve the energy-saving effects to different degrees, and the system efficiency will be further improved. However, due to the influence of the operating conditions and loads of oil wells, many types of pumping units cannot achieve self-balancing and adjustment, and manual methods are required to balance the weight, which will cause many pumping units to work in an unbalanced state. As the force acting on the pumping unit becomes poor, long-term operation will damage the pumping unit. In view of the above problems, this paper mainly analyzes the energy consumption of the pumping unit, optimizes the parameters of the pumping unit, and improves the production efficiency. The main contents are as follows: Determine the main size parameters of the beam pumping unit of model CYJY8-3-37HB. According to the specific knowledge of mechanical principles and engineering mechanics, the main factors affecting the energy consumption of the Nach den spezifischen Kenntnissen der mechanischen Prinzipien und der technischen Mechanik sind die Hauptfaktoren, die den Energieverbrauch der Pumpeinheit beeinflussen, die Gre der Kurbel, die Gre der Pleuelstange, die Größe des hinteren Arms des Trgers und der horizontale Abstand Von der Mitte des Getriebes bis zur Mitte des Trägers das Drehmoment und den Kurbelwinkel ausgleichen. Combining the design parameters with the actual situation, using CAD and CAM technology to carry out three-dimensional modeling of the pumping unit designed in this paper and output two-dimensional drawings and engineering assembly drawings of non-standard parts.

　Keywords: Conventional beam pumping unit; retarder; four-bar mechanism; mechanical principle.

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　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。

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　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 [2] 。

　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

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　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...