常規(guī)型游梁抽油機設計開題報告.doc

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遼寧石油化工大學 機電工程系 畢業(yè)設計（論文）開題報告 論文題目： CYJ12型抽油機設計 學生姓名： 唐詩 專業(yè)班級： 機制1202 學 號： 1202030220 指導教師： 晏永飛 2014 年 3 月 10 日 填寫說明： 1．題目的背景和意義 對題目的出處，背景和意義進行說明論述，不少于300字。 2．題目研究現(xiàn)狀概述 通過調(diào)研和查閱文獻，對題目所涉及的技術、理論和研究成果進行說明論述，不少于1000字。 3．題目要完成的主要內(nèi)容和預期目標 對題目要完成的主要內(nèi)容進行說明，并說明達到的預期目標， 不少于300字 4．進度計劃 從設計開始的教學周起，依據(jù)任務書的進度安排進行細化并以周為單位給出主要工作和完成的任務。 5． 參考文獻 對2引用的資料、論文或著作按照引用順序列出參考文獻（格式同論文《參考文獻》）。不少于10篇（其中近3年的文獻占1/3以上）， 注：相應欄不夠時自動加頁。 排版要求：正文，宋體，小四，行距固定值20磅 要求學生在畢業(yè)設計（論文）開始后的第3周末完成《開題報告》，并交到指導教師評閱（交電子稿和雙面打印稿）。 1．題目的背景和意義 抽油機是將石油從地下開采到地上的采油設備，它的產(chǎn)生和使用由來已久，已有百年歷史。其中應用最早、普及最廣的是游梁式抽油機，早在130年前就誕生了。常規(guī)游梁式抽油機具有結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、可靠性高、耐久性好、維修方便、適應現(xiàn)場工況等優(yōu)點，在采油機械中占有舉足輕重的地位，在今后相當長的一段時間內(nèi)仍是油田首選的采油設備。但是由于常規(guī)游梁式抽油機本身的結(jié)構(gòu)特征，決定了其具有平衡效果差，曲柄軸凈扭矩波動大，存在負扭矩、工作效率低和能耗大等缺點。 隨著油田的發(fā)展，有桿抽油技術取得了突破性的進展，尤其是近十幾年來，科學工作者不斷的開展對新型節(jié)能抽油機的研究，在理論和實踐上均取得了很大的進展。越來越多的新型抽油機相繼研制成功，對油田的發(fā)展做出了貢獻。目前在用的有桿式抽油機主要分為以下幾類：保持游梁和曲柄主體結(jié)構(gòu)的抽油機（第1代抽油機）；以無游梁或者塔架長沖程為主體結(jié)構(gòu)的抽油機（第2代抽油機）；以抽油、作業(yè)、側(cè)試一體化，一次投資少等特點的多功能無游梁抽油機（第3代抽油機）。第1代抽油機分為常規(guī)型、變型、退化游梁和斜直井4種類型，包括25種抽油機。其中變型抽油機是在對常規(guī)游梁機不同零部件、平衡方式和 傳動方式進行改造的基礎上分為變驢頭、變曲柄、變平衡、變傳動和變游梁五種類型。 2．題目研究現(xiàn)狀概述 國內(nèi)游梁式抽油機為主導，國外則研制出一些節(jié)能型抽油機，如前置式氣平衡抽油機、輪式抽油機等。使用方面，國內(nèi)則比國外發(fā)達國家落后。尤其是老油田使用的常規(guī)游梁式抽油機若用技術先進的抽油機代替，投入成本太高，回收成本周期過長，從而影響了新式抽油機的推廣使用，因此各油田還是以游梁式抽油機為主。為了節(jié)能增效，各油田及研究單位采取了各種不同的方法對常規(guī)游梁式抽油機進行技術改造，取得了一定效果。目前，國內(nèi)外各油田使用的抽油機有很多種，總體上可分為：游梁式、無梁式。 1.游梁式抽油機（1）常規(guī)游梁式抽油機是油田使用歷史最悠久，使用數(shù)量最多的一種抽油機。該機采用具有對稱循環(huán)四桿機構(gòu)或近似對稱循 環(huán) 四 桿 機構(gòu)，結(jié) 構(gòu) 簡單運 行 可 靠，操 作 維 護 方 便 ， 但 長 沖 程 時 平 衡效果差，效率低，能耗大，不符合節(jié)能要求基本停止了生產(chǎn)。（2）異相型游梁抽油機是近30余年來改造成功的一種性能較好的抽油機。與常規(guī)游梁抽油機相比有兩點改進：其一是將減速箱背離支架后移，增大了減速箱輸出軸中心和游梁擺動中心之間水平距離，形成較大極位夾角； 其二是平衡塊重心與曲柄軸中心連線和曲柄銷中心與曲柄軸中心連線之間構(gòu)成夾角。其所需電動機功率小，在一定條件下有節(jié)能效果。（3）前置型游梁抽油機其懸點載荷較低，抽油機承載狀況較合理，運行平穩(wěn)，減速箱齒輪基本無反向負荷，連桿、游梁不易疲勞損壞，機械磨損小，噪聲比常規(guī)式抽油機低，整機壽命長。前置式抽油機可配置較小功率的電動機，節(jié)能效果顯著。與常規(guī)式抽油機相比，具有體積小、重量輕、節(jié)省鋼材的優(yōu)點。（4）氣動平 衡 游 梁 抽 油 機 ， 這 種 抽 油 機 實 際 上 是 前 置式抽油機的變型。其不同之處是不用平衡重來實現(xiàn)平衡而是利用氣缸內(nèi)氣體壓力產(chǎn)生的推力來實現(xiàn)平衡。優(yōu)點是無笨重的平衡塊，總機重量減輕約1/3，用調(diào)整氣包內(nèi)壓力實現(xiàn)平衡的調(diào)節(jié)工作，調(diào)整平衡時不用停機，操作十分方便，而且有利于減小減速箱的負扭矩平衡效果好。缺點是氣缸加工費用高。 2.無梁式抽油機式抽油機式抽油機式抽油機(1）鏈條抽油機是我國自行研制的一種結(jié)構(gòu)獨特的無游梁抽油機。具有慣性載荷小、沖程長度 大 、 重 量 輕 、 節(jié) 省 電 能 等 優(yōu) 點 ， 已 在 許 多 油 田 使 用 。 工 作 時 電 動 機 通 過三角皮帶和減速箱驅(qū)動主動鏈輪旋轉(zhuǎn)，使垂直布置的環(huán)形軌跡鏈條在主被動鏈輪間運轉(zhuǎn)；軌跡鏈條則通過特殊鏈節(jié)上主軸銷和滑塊帶動往返架順著機架上的軌道作往復勻速直線運動。鏈條抽油機采用氣動平衡法，抽油機在作往復運動時，電動機的負載就比較均勻。(2)皮帶抽油機，近年來，在鏈條抽油機的基礎上，勝利油田與美國EVI—高原泵公司合作，改進設計成功ROTAFLEX抽油機。它主要是用高強度皮帶代替鋼絲繩。它克服了鏈條抽油機大部分的不足，運行平穩(wěn)，使用壽命長， 性能好。 (3)液壓抽油機的研制，美、蘇等國始于40年代，50年代末期我國也曾進行過研制和實驗，但由于制作工藝較復雜，液壓元件可靠性差和效率不高等原因， 發(fā)展較緩慢。近年來，由于制作工藝及液壓元件質(zhì)量不斷提高，特別是采油工藝的需要，又引起人們的重視。（4)直線電動機抽油機是國內(nèi)20世紀末開始研制，21世紀初試驗成功的一種全新抽油機。它打破了抽油機利用電能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，再經(jīng)過機械轉(zhuǎn)換為直線往復運動的模式，而是將電能直接轉(zhuǎn)換為直線往復運動，簡化了機械傳動過程，有效提高了效率。采用變頻技術實現(xiàn)無級調(diào)整沖數(shù)，利用無觸點限位控制器實現(xiàn)無級調(diào)整沖程，使得抽油機運動規(guī)律能夠滿足采油工藝的要求。由于不使用四連桿機構(gòu)，克服了游梁抽油機加大沖程，減速箱扭矩增加，四連桿尺寸加大，引起抽油機外形尺寸和總機重量都迅速增加，直線電動機抽油機加大沖程只需加高機架，抽油機外形尺寸和總機重量都增加的很少。采用天平式平衡，平衡效果好，每個沖程絕大部分時間是勻速運動，加速度小，慣性載荷小又可以進一步節(jié)能。初步測試結(jié)果節(jié)能可達50%左右。由此可見，這種抽油機的結(jié)構(gòu)機理上在某種意義上可以說是一種革命，抽油機性能方面有其獨到之處。節(jié)能效果顯著，由于結(jié)構(gòu)簡單，造價低，選用了變頻技術，整機造價也不超過常規(guī)游梁抽油機。功能獨特，能適應惡劣環(huán)境，全天候連續(xù)運轉(zhuǎn)，特別是實現(xiàn)了無級調(diào)整沖程、沖數(shù)，為智能控制提供了很好的條件。因此，是一種很有發(fā)展前景的抽油機。此外，還有許多其他類型的抽油機，典型的如曲柄連桿式無游梁抽油機、氣驅(qū)動平衡抽油機、柔性桿傳動抽油機、滾筒式長沖程抽油機、滾筒式無連桿抽油機、天車平衡抽油機、數(shù)控式抽油機、內(nèi)燃式抽油機、臥式無游梁抽油機、擺動平衡抽油機、雙泵無游梁式抽油機、雙井游動滑車式抽油機等。迄今為止，常規(guī)游梁式抽油機仍然是油田采油作業(yè)的主要裝置，其數(shù)量占抽油機總數(shù)的1/2以上,但油井長期開發(fā)導致地層發(fā)生變化，是原來處于平衡轉(zhuǎn)臺的抽油機處于非平衡裝狀態(tài)下，國內(nèi)抽油機調(diào)節(jié)平衡主要由兩種方法：一是由人力來調(diào)節(jié)抽油機自身的游梁平衡重或者移動曲柄滑塊，二是當抽油機自身的平衡配重也不能夠繼續(xù)調(diào)節(jié)抽油機平衡時，通過在抽油機上安裝平衡調(diào)節(jié)裝置來繼續(xù)調(diào)節(jié)，而經(jīng)調(diào)研分析，目前大部分平衡調(diào)節(jié)裝置都僅僅是在抽油機上安裝機械部件來實現(xiàn)的。 a.朝著大型化方向發(fā)展，以適應開采油層深度逐漸增加、油氣含水量不斷增多的采油工況等。 b.朝著低能耗方向發(fā)展，以減少能耗，提高采油經(jīng)濟效益。 c.朝著精確平衡方向發(fā)展，以使抽油機得到更精確平衡。 d.朝著高適應性方向發(fā)展，以便拓寬使用范圍。 e.朝著長沖程無游梁方向發(fā)展，以提高抽油效率，延長抽油機壽命，減小動載荷，從而提高采油經(jīng)濟效益。 f.朝著自動化和智能化方向發(fā)展。 3．題目要完成的主要內(nèi)容和預期目標 1） 選擇所設計抽油機的基本參數(shù)和他的使用范圍，抽油機的基本參數(shù)：最大懸點載荷120KN，扭矩48KN.m,沖程5m,沖次4/min，懸點最低高度1600m; 2） 擬定抽油機運動圖，設計計算機構(gòu)尺寸。 3） 根據(jù)已知條件計算懸點負荷，曲柄軸扭矩，并給出懸點示功圖及扭矩曲線；根據(jù)示功圖及扭矩曲線進行抽油機平衡計算； 4） 游梁式抽油機進行受力分析，并求出每個部件所受內(nèi)力； 5） 游梁式抽油機零件的強度計算。零件的強度計算包括兩項內(nèi)容：一是靜強度校核，二是疲勞強度校核； 6） 進行結(jié)構(gòu)草圖設計； 7） 進行部件技術設計，包括零部件結(jié)構(gòu)設計，零件的工作圖及總裝圖； 8） 畢業(yè)設計說明書和外文資料及相應的中文翻譯； 9） 最后將游梁式抽油機設計出來。 4．進度計劃 16.3.10~16.4.10 檢索題目相應的資料，進行外文資料翻譯 16.4.11~16.5.1 機械結(jié)構(gòu)設計，機械結(jié)構(gòu)裝配圖 16.5.2~16.5.20 零部件結(jié)構(gòu)設計及部件零件圖 16.5.21~16.6.5 機械總裝圖 16.6.6~16.6.20 總結(jié)書寫畢業(yè)設計說明書 注：機制專業(yè)，設計(論文)時間為：2014.3.10~2014.6.18 5．參考文獻 [1] 崔振華，余國安，等．有桿抽油系統(tǒng)[M]．北京：石油工業(yè)出版社 1994； [2] 萬邦烈.采油機械的設計計算[M].北京：石油工業(yè)出版社，1989. [3] 張學魯，季祥云，羅仁泉，油梁式抽油機技術與應用，北京:使用工業(yè)出版社，2001.4； [4] 董世民，張士軍編著.抽油機設計計算與計算機實現(xiàn)，北京石油工業(yè)出版社，2001； 指導教師意見： 指導教師簽字： 年 月 日