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中国石油大学（华东）
&A&培养目标：本专业培养具备工科基础理论和石油工程专业知识，能在石油工程领域从事油气钻井与完井工程、采油工程、油藏工程、储层评价等方面的工程设计、工程施工与管理、应用研究与科技开发等方面工作，获得石油工程师基本训练的高级专门技术人才。& &&&&毕业后主要从事石油工程设计、运行施工、生产管理、科技开发和应用研究等方面的工作。
&&&&B&培养要求：本专业学生主要学习数学、物理、化学、力学、地质学、工程科学的基础理论和与石油工程有关的基础知识，受到石油工程方面的基本训练，具有进行油气田钻井与完井、采油及油气开发工程的设计、施工、管理以及初步的应用研究和科技开发的基本能力。毕业生应获得以下几方面的知识和能力：
&&&&（1）掌握数学、物理、化学、力学、地质学、计算机科学及石油工程有关的基本理论、基本知识；
&&&&（2）具有应用数学、地质学方法及系统的力学理论进行油气田开发设计的基本能力；
&&&&（3）具有应用基础理论和基本知识进行油气钻采工程设计的基本能力；
&&&&（4）具有一般钻采工具和设备部件机械设计的初步能力；
&&&&（5）具有运用基础理论分析和解决石油工程实际问题、进行技术革新和科学研究的初步能力。
&&&&（6）具有应用系统工程方法和现代经济知识进行石油工程生产、经营与管理的初步能力。
&&&&C&培养对象：石油工程专业本科，学制四年。有硕士学位和博士学位授予权，并设有博士后流动站，本专业在校学习优秀的学生，通过选拔可以不参加研究生入学考试，直接进入硕士阶段的学习，总学制6年，学习合格，发给研究生毕业证书并授予硕士学位。
&&&&D&主干学科：油气井工程、油气田开发工程
&&&&E&主要课程：技术经济学、油气田开发地质、工程力学、计算机程序设计、流体力学、渗流力学、油层物理、钻井工程、采油工程、油藏工程、油田化学、钻采新技术等
&&&&F&主要实践性教学环节：包括普通地质实习、认识实习、金工实习、生产实习、毕业实习、毕业设计等34周。
&&&&G&主要专业实验：包括工程流体力学实验、油层物理实验、渗流力学实验、石油工程实验、油田化学实验等。
&&&&H&学生继续深造方向：地质、物探、采矿、经济管理，1/3学生考取研究生。
&&&&I&四年内毕业人数：188人（2003届）、247人（2004届）、270人（2005届）、330人（2006届）
学习指数 :
生活指数 :
就业指数 :
高考志愿填报大家好，谁有成人石油工程的所有课程代码啊？还有相关学位英语事情【大庆吧】_百度贴吧
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大家好，谁有成人石油工程的所有课程代码啊？还有相关学位英语事情收藏
我不知道还差哪几科没考，想对照一下，发现自己的那个小册子丢了····还有就是学位英语一定要考么？不考没有毕业证么？
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先来解答学士学位的问题，学士学位根据本人的意愿来决定是否考（为什么有些人选择考呢？是因为追求完美追求一个证书，这个证书到底是否有用途是否对自己的前途产生利益，自己来衡量和考虑，也就是说不管考与不考，不影响你的本科毕业证书），学士学位获得目前有2个条件，第一，学士学位在你的本科就读期间和你本科毕业一年之内才允许你申请，也就是说你毕业一年以后想考也不让你报考啦！
第二，学士学位的报考需要你每年的12月份左右通过网上报名，来年的3月份左右去大庆石油学院进行现场验证（照相，交钱等），4月15日左右进行考试，通过才能授予你证书。
（所谓的通过要满足2个条件：一、分数必须达到60分，二、主观试题分数必须达到24分，打个比方：一张卷子分单选、多选等，需要在答题卡上完成，属于非主观试题，大约在70分左右；英语翻译汉语，汉语翻译英语，作文等需要你写答案，不像选择什么的涂涂就行啦，属于主观试题，大约在30分左右，需要你达到24分，如果你的英语没有一定的基础，基本上就不能及格啦）
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6336 油田化学 6337石油工程 6339油藏数值模拟 6340油气开发地质
6341提高采收率
6342油气集输 6343物理采油技术 6345现代试井分析 7744石油科技英语
7745工程流体力学（一）实践课：6338石油工程 6344物理采油技术 7746工程流体力学 9220论文
太感谢了！！！
不过···我本身就是文学学士，想考工学学士，这个让考么？或者说还有用么？
奇迹重生，重铸辉煌，新版魔剑士归来！海量钻石，众多好礼，你敢拿我就送！
公共课：3708中国近现代史纲要 3709马克思主义基本原理
应该让考，本身不冲突，双学位不是更好吗大庆石油学院的网址每次考试科目的查询网址
6346石油地球物理测井 2163油层物理
6347渗流力学（一类考生免考，石油类、动力工程类考生均为一类考生）如果你的专科或者本科是文学类的，考的本科石油工程，可能需要加考这3科。
考试时间&& 课程代码&& 课程名称 课程成绩&& 课程学分 合格原因
0004 思想概论 60 2 免考
0005 马克思主义政治经济学原理 60 3 免考
2163 油层物理 76 5 正常
6336 油田化学 81 5 正常
6337 石油工程 83 10 正常
6338 石油工程(实践) 90 2 实践
6339 油藏数值模拟 74 4 正常
6340 油气开发地质 84.5 5 正常
6341 提高采收率原理 88 5 正常
6343 物理采油技术 81 3 正常
6344 物理采油技术(实践) 60 1 实践
6346 石油地球物理测井 78.5 7 正常
6347 渗流力学 84 5 正常
7744 石油科技英语 60 1 免考
7746 工程流体力学(一)(实践) 60 2 实践
9220 论文 60 0 实践
我怎么感觉我只剩下两科了呢
QQ群1094314
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概率论与数理统计(二) 2197油气集输 6342现代试井分析 6345工程流体力学（一） 7745给你算了一下，应该还剩4科毕业。。。
给你看了下4月份的考试计划，你应该能赶上考2科。。。现代试井分析(6345)
星期六上午工程流体力学(一)(7745)
星期天下午3月18日报考科目截止，加油啊，祝你早日大逃亡。
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石油工程毕业论文
大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)目 录第 1 章 绪论....................................................................................................................1 绪论 1.1 目前机械采油现状及存在问题..................................................................1 1.2 抽油机的发展与节能..................................................................................2 1.3 在役游梁式抽油机优化设计的研究..........................................................4 1.4 本次设计意义..............................................................................................4 新机型的方案设计............................................................................................6 第 2 章 新机型的方案设计 2.1 传动方案的设计..........................................................................................6 2.2 基本参数的拟定..........................................................................................8 2.3 主要结构尺寸确定....................................................................................16 新机型的运动分析..........................................................................................17 第 3 章 新机型的运动分析 3.1 运动规律分析............................................................................................17 3.2 计算结果对比............................................................................................19 3.3 运动性能分析............................................................................................19 新机型的动力分析..........................................................................................21 第 4 章 新机型的动力分析 4.1 抽油机扭矩分析........................................................................................21 4.2 电动机选择分析........................................................................................24 4.3 节电效果分析............................................................................................26 新机型的应用分析.........................................................................................27 第 5 章 新机型的应用分析 5.1 新机型抽油机的意义................................................................................27 5.2 新机型抽油机的特点................................................................................28 结论...............................................................................................................................31 结论 参考文献.......................................................................................................................32 参考文献 致谢...............................................................................................................................33 致谢I大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)第1章 绪 论1.1 目前机械采油现状及存在问题抽油机是油田有杆抽油系统的地面驱动设备,它是有杆抽油系统的地面动力 传动设备， 也是石油开采的主要设备,原油生产井使用抽油机将蕴藏在地下的石油 通过抽油管抽出。 据统计在油田生产成本中约有三分之一为电能消耗,而抽油机消 耗的电能约占总电能消耗的 80%,对抽油机的机械系统和电气控制系统进行节能 改造,可带来相当可观的经济效益。是构成“三抽”系统的主要组成部分，抽油机 的产生和使用已经有了一百多年的历史。发展到现在，抽油机的种类主要有游梁 式抽油机和无游梁式抽油机两大类。其中游梁式抽油机的应用最为广泛，各个产 油国仍然在大量使用。游梁式抽油机具有结构简单，制造容易，可靠性高，操作 维护方便，适应现场工况，使用寿命长并且一次性投资少等特点，在今后相当时 间内仍然是油田首选的采油设备。但是由于常规机本身结构特征，决定了它平衡 曲柄净扭矩脉动大，存在负扭矩，载荷率低，工作效率低和能耗大等缺点。随着 很多油田逐渐进入开发的中后期，油井含水量不断上升，使生产成本不断增加， 常规游梁抽油机已经不能满足需要，因此需要开发各种新型节能抽油机来满足降 低成本，节能降耗。近 20 年来，世界抽油机技术发展较快，科研人员研究开发了 多种新型抽油机，特别无梁式抽油机的出现解决了很多常规机出现的弊端。这些 新机型的特点是：增加了抽油机的适应性、可靠性、经济性和先进性；改善了抽 油机的性能，提高了抽油效率，减少了动力消耗；提高了抽油机的平衡效果，改 善了抽油机的动力特性、运动特性、提高了抽油机的平衡效果，增加了抽油机的 使用范围，减少抽油机的体积和质量，强化了抽油机的自动化和智能化程度。因 此，研制开发新型节能抽油机是当前亟待解决的问题。 目前，有杆泵抽油机是油田的主要采油设备，其不但使用数量大，用电量大， 而且系统效率低，节电潜力巨大，虽然也有很多节能型抽油机用于油田，也确实 起到了一定的节能效果，但由于多方面原因，大部分节能机不能很好的适应油田 的生产，具体有以下 5 种原因：①部分新型机的易损件不是通用件，坏了之后不 便维修。②部分新型机造价太高，油田投资巨大。③目前各种新型抽油机，传动 元件的使用寿命尚不理想。实践证明，新型抽油机的可靠性是决定抽油机成败的 关键。④油田工人一时很难熟悉一些新型机，日常维护困难。⑤一些新型机虽然 节能但维修费用高，入不敷出 [1] 。1大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)大庆油田是全国最大的油田，目前油田常用的抽油机包括：常规游梁式抽油 机、前置式抽油机、异相曲柄抽油机、偏置式抽油机、摆杆式抽油机、双驴头式 抽油机、复合轮式抽油机、摩擦换向式抽油机、六连杆增程式抽油机、偏轮式抽 油机、B 游梁式抽油机等等。部分新型节能抽油机正在实验当中，由于大部分新 型抽油机各有优缺点，所以还没有大批量投入使用 近年来，随着大庆油田老区块开发的不断深入，油田含水率迅速上升，开发 经济效益逐年下降，剩余未动用储量绝大部分是有效厚度较小、储量丰度较低的 难采储量。目前，企业在资金紧张、降低基本建设投资和控制生产成本的情况下， 对于老区块应何时改变采油方式，才能延长油田的经济开采期；新区块如何根据 其地质条件，选择最佳的举升方式，使油田获得更大的经济效益，是企业面临的 新问题。因此，开展机械采油方式优选评价研究很有必要。 游梁式抽油机的有杆泵全系统的总效率在国内一般地区平均只 12%-23%， 系 统效率低，能耗大，耗电就多。此外，随着老油田油井的注水开发，油田己进入 高含水采油期。不断提高产液量，以液保油，这是注水开采油田保证原油稳产的 必要趋势。这种开采特点要求抽油机的冲程越长越好，使得在役的常规游梁式抽 油机机型偏小，在一定程度上已经不能满足长冲程、低冲次的要求。 偏置式节能抽油机是国内油田目前使用最多的节能型抽油机。 80 年代中后 自 期，在我国石油矿场上广泛推广应用了偏置式抽油机。该机保持了常规抽油机的 基本结构，与常规游梁式抽油机相比，该机的游梁后臂缩短，减速箱相对于支架 位置后移。1.2 抽油机的发展及节能抽油机的发展趋势主要朝以下几个方向： (1)大型化方向 随着世界油气资源的不断开发，开采油层深度逐年增加，石油含水量也不断 增大，采用大泵提液采油工艺和开采稠油等，都要求采用大型抽油机。所以，近 年来国外出了许多大载荷抽油机，例如前置式气平衡抽油机最大载荷 213KN、气 囊平衡抽油机最大载荷 227KN 等，将来会有更大载荷抽油机出现。 (2)低能耗方向 为了减少能耗，提高经济效益，近年来研制与应用了许多节能型抽油机。如 异相双驴头抽油机、摆杆抽油机、渐开线抽油机、摩擦换向抽油机、液压抽油机 及各种节能装置和控制装置。 (3)朝着高适应性方向发展 现在抽油机应具备较高的适应性，以便拓宽使用范围。例如适应各种自然地 理和地质构造条件抽油的需要；适应各种成份石油抽汲的需要；适应各种类型油2大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)井抽汲的需要；适应深井抽汲的需要；适应长冲程的需要；适应节电的需要；适 应精确平衡的需要；适应无电源和间歇抽汲的需要。 (4)朝着长冲程无游梁式抽油机方向发展 近年来国内、外研制与应用了多种类型的长冲程抽油机，其中包括增大冲程 游梁式抽油机，增大冲程无游梁式抽油机和长冲程无游梁式抽油机。实践与理论 表明，增大冲程无游梁式抽油机式增大冲程抽油机的发展方向，长冲程无游梁式 抽油机是长冲程抽油机的发展方向。 (5)朝着自动化和智能化方向发展 近年来，抽油机技术发展的显著标志是自动化和智能化。BAKER 提升系统 公司、DELIA0-X 公司、APS 公司等研制了自动化抽油机，具有保护和报警功能， 实时测得油井运动参数及时显示与记录，并通过综合计算分析，得出最优工况参 数，进一步指导抽油在最优工况抽油。NSCO 公司职能抽油机采用微处理机和自 适应电子控制器进行控制与监测，具有抽油效率高、节电、功能多、安全可靠、 经济性好、适应性强等 优点[ 2 ] 。 总而言之，抽油机将朝着节能降耗并具有自动化、智能化、长冲程、大载荷、 精确平衡等方向发展。 抽油机节能技术目前主要从以下几个方面进行研究： (1)改进抽油机结构。这种方法主要是通过对抽油机四杆机构的优化设计和改 变抽油机平衡方式来改变抽油机曲柄净扭矩曲线的形状和大小， 使扭矩波动平缓， 从而减小抽油机的周期载荷系数，提高电动机的工作效率，达到节能的目的。 (2)采用节能驱动设备。这种方法是从研究电机的特性入手，研究开发新型的 电动机，使之与采油井井况相匹配，进而达到提高电动机的效率和功率因数的目 的，即采用高转率的电动机(转差率 8%~13%)和朝高转差率电动机代替常规转差 电动机(转差率＜5%)。另外，还有采用节能配电箱来实现节电的。 (3)采用节能控制装置。如 DCS 系列抽油机多功能程控装置、间抽定时控制。 (4)采用节能原部件。如窄 V 型带传动或同步带传动等。 (5)改进平衡方式。如采用气动平衡或天平平衡等。 (6)改进“三抽”系统部件。有采用抽油杆导向器、空心抽油杆、减震式悬 件，都可提高三抽系统的工作效率，达到节能的目的。 (7)采用高效节能泵，提高泵效，降低百米吨耗，实现节能 [ 46] 。 总之，近年来抽油机节能技术的研究己经成为科技攻关的方向。以上七种方 法取得了显著的节能效果。1.3 在役游梁式抽油机优化设计的研究3大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)游梁式抽油机是石油开采的主要设备,也是主要耗能设备,其驱动电机负载率 通常都小于 30%。这种情况的存在,使电能的利用率降低,增加了电能的损耗。目 操作维修方便、 使用寿命长等原因,仍为各大 前,常规游梁式抽油机因其结构简单、 油田的主要采油设备,其数量约占抽油机总数的 50%左右。 但因其主体结构为铰链 四连杆机构,其运动速度、加速度峰值、扭矩因数峰值、曲柄轴净扭矩峰值都较大, 扭矩曲线波动亦较大,存在负扭矩,因此能耗较大,对在役常规游梁式抽油机进行节 能技术改造具有非常重要的意义。方便的前提下,建立了常规游梁式抽油机运动 学、动力学分析的数学模型,分析得出常规游梁式抽油机四杆机构中游梁后臂 C、 连杆 P 以及曲柄半径 R 的减小都可以降低扭矩因数峰值,减小所需最大平衡扭矩, 使减速箱曲柄轴净扭矩曲线变得平缓,波动减小。因此,三种优化方案,分别为优化 游梁后臂 C;优化游梁后臂 C 和连杆 P;优化游梁后臂 C、连杆 P 和曲柄半径 R。采 用了遗传算法分别对三种方案进行了优化设计,由优化结果分析可得,优化后抽油 机悬点速度、 加速度、 扭矩因数峰值都降低了,在原有最大平衡扭矩的作用下,平衡 度都有明显的提高,且极位夹角均增大了,工作制度变为非对称循环,同时曲柄轴净 扭矩峰值都有明显的减小。三种优化方案中,通过对比分析得出,对游梁后臂 C 进 行改造不仅可以节约改造成本,且改动件少,现场安装方便,电机输出功率可由原来 的 11.77kw 减小到 9.88kw,节电率为 15.95%,达到节能降耗要求,为最佳改造方案。 其二可以变频调速和功率因数闭环控制：这种游梁式抽油机节能装置的硬件部分 以 AT89C51 单片机为核心,包括主电路、控制电路、驱动电路、保护电路、功率因 数检测电路和能量回馈电路等部分。 主电路采用交-直-交电压型结构;控制电路部 分由脉宽调制芯片 SA866AE 产生 SPWM 控制信号。 AT89C51 单片机控制部分由显示 电路、键盘电路、复位电路、记忆电路、功率因数计算电路和频率输出电路等组 成;驱动电路选用 IGBT 专用驱动模块 EXB841 进行控制信号的放大;保护电路实现 过流过压保护、 短路保护等功能。 软件部分包括 SA866AE 外接 EEPROM 初始化参数 的设计、单片机控制程序和电机软启动程序,软件采用汇编语言编程。 论文最后 对所设计的部分电路进行了实验分析。 胜利油田现场运行测试结果表明,该装置可 以使三相交流异步电动机功率因数大幅提高,综合节电率达到 26.58%,节能效果 明显。1.4 本次设计意义目前，我国开采石油耗电指标与国外先进水平相比，还有很大差距，我国抽 油机的运行效率特别低，平均效率仅为 25.96%，而国外平均水平为 30.05%，年 节能潜 力可达几十亿千瓦时,尽管研制和应用了一些节能抽油机，但是由于使用4大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)数量不多，其总耗电量还是很大的，近年来，我国研制的新型抽油机，几乎都具 有高效节能特点，目前，在用的抽油机系统效率一般在 20%~30%之间，因此，开 展新型抽油机，替换常规机型是大势所趋，随着油田的不断开发，地层能量逐渐 消耗，为了保证原油的稳产、高产，机械采油己经成为广泛采用的一种方法。我 国有机采油井 5 万多口，占油井总数的 80%左右，抽油机井的耗电量占总耗电量 的四分之一， 由于抽油机井的系统效率较低， 大量的能量(70%以上)在传递过程中 损失掉，如果将抽油机井的系统效率提高 5%，年节电 20×10e8 千瓦时，这不仅 可节约大量资金，而且，还可以缓解油田电力紧张状况。 当今世界，资源日益匮乏，为了人类的继续生存， “节约”成为永远不变的一 个主题，本设计既是针对“节能降耗”要求展开的。其理论意义在于找出机械采 油中节能降耗的技术关键和理论依据，对现有抽油机结构进行优化和创新，设计 出双轮直平式抽油机结构，使其提高油田采油效率，降低能量损失，具有较高经 济效益。双轮直平式抽油机是油田采油机械中的新型设备，对它进行深入研究， 必然使采油机械中又增添新品种，因而具有较高的理论意义。如果推广本成果， 必将为油田生产提供新的动力，对稳产增效，节能降耗，发展油田生产有很重要 的应用价值。5大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)第 2 章 新机型的方案设计2.1 传动方案的设计2.1.1 传动机构设计尽管抽油机的种类很多，但是在油田上被普遍采用的抽油机种类并不多。目 最广泛的是机械平衡式抽油机。它主要由游梁、驴头、横梁、连杆、曲柄、减速 机构、支架、底座，悬绳器、平衡重及原动机等组成。因此，根据油田上被普遍 采用的常规式抽油机以及国内、外现行的节能抽油机实现动作所依赖的机构，将 机构方案定为四连杆。传动方案如图 2-1 所示。图 2-1 双轮直平式抽油机运动简图双轮直平式抽油机区别于常规游梁式抽油机的地方如下： (1)双轮 常规抽油机的驴头用来将游梁前端的往复圆弧运动变为抽油杆的垂直直线往 复运动，我们将常规游梁式抽油机的游梁以及驴头部分改成双轮机构，这样就简 化了结构，并且能够满足运动要求。为了满足冲程的要求，我们可以让轮旋转较 大角度，这样，大转角乘以小半径仍然能够实现规定的冲程。 (2)平衡重 由于常规游梁式抽油机上、下冲程的载荷很不均匀，上冲程时，驴头需要提6大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)起抽油杆柱和油柱，而下冲程时，抽油杆依靠自重就可以下落，这样使发动机做 功极不均匀，为了使上、下冲程发动机做功均匀，采用了平衡重结构。游梁式抽 油机平衡重可分为游梁平衡重和曲柄平衡重。 而双轮直平式抽油机采用直接平衡， 即平衡重直接连接在轮上，这样就大副降低了悬点负荷，改善了连杆、曲柄的受 力状态。 (3)极位夹角 抽油机在整个工作过程中所要承受的载荷相当大，并且还要保证抽油机的工 作寿命，所以就要降低抽油杆的运动速度。因此，采用了极位夹角，即在整个周 期中，上冲程时间较长，下冲程时间较短。 (4)电动机 电动机是抽油机的动力源。由于常规游梁式抽油机负扭矩大以及扭矩波动不 平缓，而造成了电动机工作不平稳、工作效率较低的现象。双轮直平式抽油机采 用在轮上直接平衡的方法，使电动机在整个抽油过程中所要克服的扭矩就大为减 少，那么电动机的实际功耗和装机功率均有大幅下降。 (5)结构尺寸 在设计的过程中始终注意现行抽油机的结构尺寸，让双轮直平式抽油机尽量 比现行抽油机型结构简单，以便于双轮直平式抽油机的制造、加工和维护，这样 有利于该机型的市场经济效益。2.1.2 传动原理如图 2-l 所示，1 为电动机、2 为 V 带、3 为减速器、4 为曲柄、5 为连杆、6 为平衡重、7 为双轮、8 为钢丝绳。电动机通过三角皮带传动带动减速箱，电动机 的速度经减速箱减速后，再通过曲柄、连杆、轮将减速箱输出轴的旋转运动变为 轮的往复旋运动，轮的往复旋转运动带动抽油杆作上下往复直线运动。图 2-2 传动原理图实际上双轮直平式抽油机的传动原理与常规机是一样的，双轮的后轮相当于 常规机的游梁后臂，前轮相当于常规机的游梁前臂，抽油杆变成了弹性钢绳。主 要运动部件如图 2-2 所示。图中 1 是曲柄，2 是连杆，3 是后轮。7大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)2.1.2 传动特点(1)该机采用双轮结构代替了常规游梁式抽油机的游梁，并且是双跨式，这样 有利于修井作业，使之不必让开井口。 (2)该机采用无游梁直接驱动，缩短了传动链，使传动效率提高到 90%。 (3)平衡重直接连接在轮上，大副降低了悬点负荷，改善了连杆、曲柄的受力 状态，使连杆和曲柄不易发生断裂，增加了使用寿命，提高了该机的安全可靠性。 (4)增大了极位夹角，实现了“上慢下快”的运动方式，增加了泵的充满度， 提高了产液量。 (5)由于采用了无游梁驱动，该机的整体结构比常规游梁式抽油机更加简单。2.2 基本参数拟定抽油设备的功用就是从一定的井深处抽出一定的数量的原油，所以，井深和 产量就标志着抽油设备的工作范围。为了达到这两个目标，对抽油机的工作能力 提出了四方面的要求，它们分别是悬点（挂抽油杆处）的最大悬点载荷、悬点最 大冲程长度、悬点最大冲程次数和减速箱曲柄轴的最大允许扭矩。这就是抽油机 的基本参数，下面分别来分析。2.2.1 悬点最大载荷确定悬点载荷是表明抽油机工作能力的重要参数之一，也是抽油机设计技术和选 择使用的主要根据。目前，悬点的最大允许载荷 Pmax 从 5~8kN 到 150~280kN。 根据悬点最大允许载荷 Pmax 的变化范围，可把抽油机分为下列几种： 轻型抽油机： Pmax ≤ 30kN 中型抽油机：30kN& Pmax ≤ 100kN′ ′ 重型抽油机： Pmax &100Kn P杆 P油当抽油泵工作时，抽油机的悬点上作用有以下六项载荷 [ 7 9] ：′ (1)抽油杆柱自重 P杆 (它在油中的重量为 P杆 )，作用方向向下；(2)油管内、柱塞上的油柱重 P油 (即柱塞面积减去抽油杆面积上的油柱重)， 作用向向下；8大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)(3)油管外油柱对柱塞下端的压力 P压 ， P压 的大小取决于泵的沉没度，作用方 向向上； (4)抽油杆柱与油柱运动产生的惯性载荷 P杆惯 和 P油惯 ，它们的大小与悬点加速 度的小成正比，而作用方向与加速度的方向相反； (5)抽油杆柱与油柱运动所产生的振动载荷 P油 ， 油 的大小和方向都是变化的； P (6)柱塞与泵筒间、抽油杆和油管的半干摩擦力 P摩干 ，抽油杆柱与油柱间、油 柱与管间以及油流通过抽油泵游动阀的液体摩擦力 P摩液 ， P摩液 和 P摩干 的作用方向 与抽油杆运动方向相反，其中游动阀的液体摩擦力只在泵下冲程、游动阀打开时 产生，所以它的作用方向只向上。 上述(1)、(2)、(3)三项载荷与抽油杆的运动无关，称为静载荷；(4)、(5)两项 载荷与抽油杆的运动有关，称为动载荷；(6)项载荷也与抽油杆的运动有关，但是 在直井、 油管蜡少和原油粘度不高的情况下， 它们在总作用载荷中占的比重很小， 约占 2%~5%，一般可以略去不计。下面分别讨论以上几种载荷： 抽油机在空气中的重量 P杆 为：P杆 = f 杆
杆 Lg = f 杆γ 杆 L (2-1)油管内、柱塞上的油柱重 P油 为：P油 = F
f 杆 ) 液 Lg = ( F
f 杆 )γ 液 L （ ′ 抽油杆载油中的重量 P杆 为： ′ P杆 = f 杆
液）Lg = f 杆 γ 杆
γ 液）L （ （ (2-3) (2-2)′′ 油井中动液面以上断面积等于柱塞面积的油柱的重量 P油 为： ′′ （ P油 = F
f 杆 ) 液 ( L
f 杆 )γ 液 ( L
杆 ――抽油杆材料的密度，kg/ m ；(2-4) 液 ――抽汲液体的密度，kg/ m 3 ； N/ m 3 ；γ 杆 ――抽油材料的重度，9大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)γ 液 ――抽汲液体的重度，F ――泵柱塞的面积，f 杆 ――抽油杆截面积，N/ m 3 ；m2 ；m；L――抽油杆长度或下泵深度， m；下面分别对上冲程、下冲程、上死点、下死点四种情况进行分析，见图 2-1 所示。(1)上冲程当悬点从下死点向上移动时，如图 2-1a 所示，游动阀在柱塞上部油柱的压力 下而关闭，而固定阀在柱塞下面泵筒内、外压差的作用下打开。由于游动阀关闭， 使悬点承受抽油杆自重 P杆 和柱塞上油柱重 P油 ，这两个载荷的作用方向都向下。 同时，由于固定阀打开，使油管外-定沉没度的油柱对柱塞下表面产生向上的压力 P压 。因此，上冲程时悬点的静载荷为： P静上 = P杆 + P油
P压 = γ 杆 f 杆 L + γ 油 F
γ 油 h 沉 F （ = f 杆 L( F
f 杆 ) + F ( L h 沉 )γ 油 ′ ′ = P杆 + P油(2)下冲程 (2-5)当悬点载荷由上死点向下移动时，如图 2-1b 所示，游动阀在上、下压力差作 用下打开，而固定阀在泵筒内、外压力差作用下关闭。游动阀打开，使悬点只承 ′ 固定阀关闭， 受抽油杆柱在液体中的重量 P杆 ， 使油柱重量转移到固定阀和油管上。 因此，下冲程时悬点的静载荷 P静下 为： ′ P静下 = P杆(2-6)对抽油杆来说，上死点悬点载荷瞬时发生变化，由下冲程的 P静下 变到上冲程′ P静上 ，增加了 P 其大小为 P油 ，载荷增加使油杆伸长，伸长的大小为 λ 杆 ：λ杆 =式中′ PL P油 L = Ef 杆 Ef 杆(2-7)E――钢材的弹性模数，2.1× 1011 N/ m 2 。10大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)a―上冲程b―下冲程图 2-1 悬点载荷作用在伸长变形完成以后，载荷 P 才全部加在抽油杆或悬点上。实际上，在抽 油杆柱受载伸长的过程中，驴头已经开始上冲程。当悬点向上走了距离 λ杆 时，由 于同时产生的油杆柱伸长的结果，使柱塞还停留在原来的位置，即柱塞相对泵筒 没有运动，因而不抽油。如图 2-2C 所示。 对油管柱来说，下冲程时，由于游动阀打开和固定阀关闭，整个油柱重量都 由柱塞和抽油杆柱承担，而油管柱上就没有这个载荷的作用了。因此，在抽油柱 加载的同时油管柱卸载。卸载引起油管柱的缩短，直到缩短变形完毕以后，油管 柱的载荷才全部卸掉。油管柱缩短的大小 λ管 为：λ管 =式中' P油 LEf 管(2-8)f 管 ――油管管壁的断面积， m 2 ；这样一来，虽然悬点带着柱塞向上移动，但是由于油管柱的缩短，使油管柱 的下端也跟着柱塞向上移动，柱塞相对泵筒没有运动，还不能抽油，如图 2-2d 所 示。一直到悬点经过一段 λ管 以后，柱塞才开始抽油。11大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)上冲程 a)下冲程 b） c） d） e）图 2-2 抽油杆柱和油管柱变形过程(3)上死点 经分析表明：悬点从下死点到上死点虽然走了 S，但由于抽油杆柱和油管柱 的静变形，使抽油泵柱塞的有效冲程长度 S 效 比 S 小：S 效 =S- λ(2-9)而静变形 λ 为：λ = λ杆 + λ管 =式中′ ′ ′ f λ P油 L P油 L P油 L + = （1 + 杆 ） 杆 = Ef 杆 Ef 管 E f管 ψ(2-10)ψ=1 称为变形分配系数，一般可取 0.6~0.9。 f杆 1+ f管(4)上死点 它和下死点情况恰恰相反。这时对抽油杆柱来说，静载荷由上冲程的′ ′ 抽油杆因而缩短了 λ杆 。 P静上 P静下 P油 λ杆 λ管 S 效 变到下冲程的 P静下 ， 减小了油柱重 P油 ，因此，当悬点向下走了 λ杆 时，由于抽油杆柱的缩短，柱塞在井下原地不动，它对′ 泵筒不产生相对运动， 因而不能排油。 而对油管柱来说， 因为加载 P油 而伸长了 λ杆 ，12大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)油管(或泵筒)好象跟着柱塞往下走。所以，在悬点再走完入 λ管 以前，柱塞和泵筒 还不能产生相对运动， 也不会排油。 因此， 在排油过程中， 柱塞的有效冲程长度 S效 比悬点冲程长度 S 减小了一个同样的静变形 λ 值。 上、下冲程中悬点载荷随悬点位移的变化规律用图 2-3 来表示，这种图形称 为静力示功图。图 2-3 静力示功图图中 AB 斜线表示悬点上冲程开始时载荷由柱塞传递到悬点的过程。 线相 EB 当于柱塞与泵筒没有发生相对运动时悬点上行的距离，即 EB= λ 。当全部载荷都 作用到悬点以后，静载荷就不再变化而成水平线 BC，到达上死点 C 为止。CD 段 表示抽油杆柱的卸载过程。卸载完毕后，悬点又以一个不变的静载荷向下运动， 成为水平线 DA 而回到 A。 根据大庆地区的实际情况：泵挂 1000m，沉没度 300m，泵径 70mm，抽油杆 直径 25mm，冲程 S=3m，冲次 n=9 次\min，含水 0.9；f 杆 = πd 2 4 = π × 25 × 2 5 × 10 6 4 = 4.90 × 10 4 m 2γ 杆 = 7850 × 9.8） m 3 = 76930 N m 3 （ Nγ 油 = 950 × 9.8） m 3 = 9310 N m 3 （ NF = πd 2 4 = π × 70 × 70 × 10 6 4 = 38.5 × 10 4 m 2L=1000m13大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)h 沉 = 300mP静上 = f 杆 L（γ 杆
γ 油） γ 油 F（L
h 沉） +P静上 = 4.90 × 10 10 × 1000 × 7） 9310 × 38.5 × 10 4 × ） （ + （ P静上 = 33133.8 + 25090 = 5.8 × 10 4 N所以：(1)上冲程： P静上 = f 杆 L（γ 杆
γ 油） γ 油 F（L
h 沉） 5.8 × 10 4 N + =(2)下冲程：′ P静下 = P杆 = f 杆 L（γ 杆
γ 油） 3.3 × 10 4 N =(3)下死点：λ = λ杆 ψ = 0.26m(4)上死点：λ =0.26m2.2.2 悬点最大冲程长度 S maz悬点最大冲程长度主要决定了抽油机的产量。在石油机械中，应用的悬点最 大冲程长度 S maz 从 0.3 到 10 米，而最为广泛的是在 6 米以下。 根据大庆地区现行抽油机的情况，本机型的最大冲程长度设计在 3.00 米。2.2.3 悬点最大冲程次数 nmax悬点的最大冲程次数表明了抽油机的抽汲工况。最大冲程次数 nmax 和悬点最 大冲程长度 S maz 一起确定了抽油机的最大产量 （当泵径一定时） 目前实际应用的 。 最大冲次从 2 min 1 到 20 min 1 由于抽油杆的折断次数与之成正比，因此限制了冲 次的提高。 根据大庆地区的现行抽油机的情况， 本机型的最大冲程次数 nmax 定为 9 min 1 。14大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)2.2.4 减速箱曲柄轴的最大允许扭矩 M max曲柄轴的最大允许扭矩与悬点载荷、悬点最大冲程长度以及悬点的最大冲程 次数有着一定的关系。特别是和悬点最大冲程长度成正比。悬点冲程长度越大， 曲柄轴上的最大允许扭矩就越大。曲柄轴的最大允许扭矩也确定了减速箱的尺寸 和重量。 根据减速箱的最大允许扭矩 M max ,抽油机可分为： 小扭矩： M max ≤ 10KN.m中等扭矩：10KN.m& M max ≤ 30KN.m 大扭矩： 30KN.m& M max ≤ 60KN.m超大扭矩： M max &60KN.m 将扭矩与冲程次数相乘可得抽油机的功率。按照抽油机的功率可将抽油机分 为： 小功率： N max ≤ 5kw中等功率：5kw& N max ≤ 25kw 大功率： 25kw& N max ≤ 100kw超大功率： N max &100kw 如图 2-4 所示，常规游梁式抽油机由于采用的是曲柄处平衡，悬点的最大载 荷主要取决于抽油杆柱和油柱的重量，其 上冲程的最大悬点载荷可达 60kN，因此可 称之为重型抽油机。而本机型采用了在轮 处直接平衡，这样在上下冲程的载荷都只 相当 20kN 左右， 也就是只相当于常规式抽 油机的最大悬点载荷的 1\ 3.减速箱曲柄轴 上的扭矩的计算公式, 上，所以： 上冲程时，根据平衡原理： M = MP
MC图 2-4 力平衡图15由于平衡重在轮大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)下冲程时，此时 M C 比 M P 大，根据平衡原理： M= M C - M P 式中 M――所需扭矩； M C ――平衡重产生的扭矩；M P ――悬点载荷产生的扭矩。本机型所采用的在轮处直接平衡，在上下冲程的悬点载荷都被平衡重所平衡 一部分或全部平衡， 所达到的效果是只相当于常规式抽油机的最大悬点载荷的 1/3, 并且在整个工作过程中 M 的值波动较小 [13] 。2.3 主要结构尺寸确定在设计这个抽油机的过程中，我们本着在原机的基础上进行设计，尽可能的 保证与原有结构一样，因此设计出的抽油机的零件与常规机的零件具有通用性， 很多部分的结构与常规机结构相似，这样对于工人操作没有更多或者更高要求。 对于结构尺寸的计算，为了准确，采用了计算机绘图和计算编程来实现，只 需赋值销子所在半径，曲柄长，以及极位夹角计算机会自动算出连杆的长度，然 后结合 AUTOCAD 绘图就能给出各个具体尺寸。 如表 2-1 所示本机型的主要结构尺寸。表 2-1 抽油机的主要结构尺寸垂直中心距（m） 水平中心距（m） 游梁前臂长（悬点半径） （m） 游梁后臂长（销子作用半径） （m） 极位夹角（°） 连杆长度（m） 中心连线长（m） 轮转角（°） 曲柄回转半径（m） 冲程（m） 冲次（min14.10 2.70 1.50 1.70 13 4.25 4..0 3.0）916大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)第 3 章 新机型的运动分析3.1 运动规律分析在分析悬点运动规律时，目前一般采用两种分析方法：一是简化分析方法； 二是精确分析方法。简化分析方法可分为两种：一种是简化为简谐运动；而是简 化为曲柄滑块机构。简化分析方法的研究结果可用于一般计算和分析。但是做精 确的分析计算和抽油机机构设计时，则有必要按精确分析方法来研究抽油机的实 际运动规律 [12] 。 在精确分析抽油机运动规律时，复变矢量法是一种比较简单的方法。根据所 设计的抽油机的结构，我们对其进行了简化。如图 4-1 所示为双轮直平式抽油机 的运动分析简图。下面我们就对它进行具体的运动分析 [12]图 3-1 运动分析(1)曲柄转角θ从 12 点钟位置算起，角速度沿顺时针方向时取为正值。 (2)各杆件的参考角 θ 2、θ 3、θ 4 等角度均从基杆算起，并且沿逆时针方向取为 正值。 图中几何关系为：α = sin 1 ( 1 K )(3-1)17大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)θ 2 = 2π
θ + αL= R 2 + K 2
2 RK cos θ 2(3-2)(3-3) (3-4)β = sin 1 ( R L sin θ 2 )2 2 2 θ 3 = cos 1{P + L
β 2 2 2 θ 4 = cos 1{P
β(3-5) (3-6)图 3-1 中各矢量有如下关系式：R+ P = K + C_ _ _ _(3-7)上述矢量方程用复变矢量可表示为：Re iθ 2 + Pe iθ 3 = K + Ce iθ 4 (3-8)将上式两边对时间求导可得：Rθ 2 ie iθ 2 + Pθ 3ie iθ3 = K + Cθ 4 ie iθ 4(3-9)或：Rθ 2 i cos θ 2
Pθ 2 sin θ 2 + Pθ 3i cos θ 3
Pθ 3 i sin θ 3 = Cθ 4 i cos θ 4
Cθ 4 i sin θ 4(3-10)令方程两边实部和虚部对应相等，则可得如下方程组Rθ 2 cos θ 2 + Pθ 3 cos θ 3 = Cθ 4 cos θ 4 Pθ 2 sin θ 2 + Pθ 3 sin θ 3 = Cθ 4 sin θ 4(3-11) (3-12)将上述联立方程两边对时间 t 求导，可求得速度，即：θ 3' = θ 4' =Rθ 2 sin(θ 4
P sin(θ 3
θ 4 ) Rθ 2 sin(θ 3
C sin(θ 3
θ 4 )(3-13)(3-14)将上面两式对时间 t 求导，可求得加速度，即：θ '' θ 3 '' = θ 3' { 2'
(θ 3'
θ 4' ) cot(θ 3
θ 4 ) + (θ 4'
θ 2' ) cot(θ 4
θ 2 )} θ2 θ 2'' θ 4 = θ { '
(θ 3'
θ 4' ) cot(θ 3
θ 4 ) + (θ 2'
θ 3' ) cot(θ 2
θ 3 )} θ2'' ' 4(3-15)(3-16)18大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)悬点速度 Vc 及加速度 α c 可由下式算出：Vc = θ 4'
Aα c = θ 4 ''
A(3-17)3.2 计算结果对比经过上面的分析，通过计算机计算得出结果，并与 CYJ10-3-53HB 常规游梁 式抽油机的运动性能进行对比如下：表 3-1 运动性能对比表CYJ10-3-53HB 最大加速度 α max （m/ s ）2双轮直平式抽油机 1.651下降率 18.4%2.024最小加速度 α min ( m/ s )2-1.180-1.014-14.1%最大速度 Vmax （m/s） 最小速度 Vmin （m/s）1.5121.09327.71%-1.396-1.78127.75%从上表可以看出：最大加速度下降了 18.4%，最大速度下降了 27.7%，改善 了运动性能，加速度的降低减小了抽油杆柱和油柱惯性载荷对悬点载荷的影响， 降低了悬点载荷，改变了受力状态，使该机的可靠性能增大，同时悬点载荷降低 可以使曲柄销的受力变小，减小了曲柄轴上的扭矩。因此，可以减小电动机的能 耗，实现节能。3.3 运动性能对比在实际井况参数下，双轮直平式抽油机与常规游梁式抽油机 CYJ10-3-53HB 的运动曲线对比如图 3-2、图 3-3 所示，井况参数见表 3-2表 3-2 井况参数冲程(m) 3 冲次(次) 9 泵挂(m) 960.8 沉没度(mm) 82.3 泵径(mm) 56 杆径(mm) 22 管径(mm) 63.519大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)常规游梁式抽油机 CYJ10-3-53HB：位移： 3.000m 速度：Vmaz =1.521 m sVmin =-1.396 m s Amin =-1.180 m s 2加速度： Amax =2.024 m s 2图 3-2 CYJ10-3-53HB 型游梁式抽油机运动曲线 双轮直平式抽油机：位移： 速度：S maz =3.000m Vmaz =1.093 m sVmin =-1.781 m s Amin =-1.014 m s 2加速度： Amax =1.651 m s 2图 3-3 双轮直平式抽油机运动曲线20大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)第 4 章 新机型的动力分析4.1 抽油机扭矩分析为了使悬点一定的载荷 P 和一定的抽汲方式（S 和 n）工作，减速箱曲柄轴 就需要给出一定的扭矩， 因此减速箱曲柄轴扭矩是游梁式抽油机的基本参数之一。 实践证明，减速箱曲柄轴扭矩的大小和悬点载荷，各杆件长度的比值和抽油机的 平衡情况有密切关系。它的合理确定对减速箱的设计、电动机功率的选择和抽油 设备正常工作条件的保证有重要意义，下面首先研究一下减速箱曲柄轴扭矩的大 小和变化规律，然后根据扭矩来确定抽油机所需要配备的电动机的额定功率。 减速箱曲柄轴上静扭矩的计算公式： M = MP
MC 式中 (4-1)M P ――悬点载荷扭矩， M P = TF P ；M C ――平衡重等效的扭矩在常规式抽油机中：TF = ( L1 r sin α ) ( L2 sin β )由于常规式抽油机的平衡中是放在曲柄上进行平衡载荷，因此： M C = M C sin φ (φ为曲柄转角)(4-2)(4-3)在本机型中 TF 与常规抽油机是一样的，差别是在平衡重的等效扭矩上，由于 本机型的平衡重是在轮上，在整个过程中没有变化。因此平衡重的等效扭矩可直 接计算： M C =GR (4-4)平衡重的确定：在上冲程的时候，连杆带动轮旋转，即把悬点向上提升，这 个时候，平衡重能够平衡一部分的悬点载荷，在下冲程的时候，相当于悬点拖动 平衡重向下运动， 这个时候平衡重的重量大于悬点载荷， 连杆是推动轮向下运动， 这个时候连杆的力相当于是在推动平衡重的一部分在向下运动，为了在整个过程 中使扭矩的波动较小，使发动机在上冲程和下冲程所做的功尽量相等。21大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)图 4-1 抽油机的静力示功图利用图 4-1 的抽油机静力示功图进行计算：L1 = GR ′ M C = P杆 L1 + P杆 L1）2 （ ′ ′ GR = P杆 L1 + P油 L1）2 （ ′ ′ G = [ P杆 L1 + P油 L1）2] R （ ′′ 由于在前面的计算： P杆 =33133.8N(4-5)′ P油 =25090N R=1.7L1 =1.5m可得：M C =68.52kN.m G=40.305kN mC =4.11t（平衡重的质量）通过采用计算机编程计算，输入已知常数和任意转角，计算机会自动为你 计算出该角的扭矩因数以及转角时的扭矩值，根据所计算的扭矩值，画出该机的 扭矩曲线图，如图 4-2 所示，对比于常规游梁式抽油机扭矩曲线，如图 4-3 所示。22大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)双轮直平式抽油机： 曲柄转矩 M( kN.m)最大扭矩：18.3 kN.m最小扭矩：0 kN.m图 4-2 双轮直平式抽油机扭矩曲线常规游梁式抽油机 CYJ10-3-53HB： 曲柄转矩 M( kN.m)平衡扭矩：63.00 kN.m 曲柄最小扭矩：-37.516 kN.m 最小扭矩：-12.52 kN.m曲柄最大扭矩： 76.179 kN.m 最大扭矩： 29.51 kN.m图 4-3 常规游梁式抽油机 CYJ10-3-53HB 扭矩曲线23大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)4.2 电动机选择分析抽油机工作时，由悬点载荷及平衡重在曲柄轴（减速箱输出轴）上造成的扭 矩与电动机输出给曲柄的扭矩平衡。因此，通过悬点载荷及平衡来计算曲柄轴扭 矩，不仅可以检查减速箱是否在超负荷条件下工作，而且可以用来检查和计算电 动机功率及功率利用情况。 一定型号的抽油机所配备的减速箱都有允许的最大扭矩。在一定的情况下， 它既限制着油井生产所采用的最大抽油参数（S、n、D 及 L）,同时又限制着为了 保证大参数生产所需要的电动机功率。在生产中既不能只看选点最大载荷，而任 也不能单纯根据大参数抽汲的需要， 而随意使用大功率电动 意采用大参数生产 ， 机。例如，对于 5 型抽油机，一般选用的电动机功率最大不要超过 20~22Kw.。如 果选用 27~30 的电动机，则会出现两种情况：一是电动机过大，而功率利用不充 分（电动机效率和功率因数都低） ；或者电动机在满载条件下工作，但抽油机必然 在超载荷或超扭矩的条件下工作。虽然国外有些油田用天然气发动机做抽油机动 力，但大多数抽油机则以电动机作为动力。因此，在抽油机井较多的油田上，用 于抽油的电能消耗量很大。抽油装置电动机的选择，一方面关系到电能的利用效 率，另一方面将关系到能否充分发挥抽油设备和油层生产能力的问题。 因此，电动机的选择是一件很重要的事情，它与扭矩、载荷等密切相关。 现在电动机的选择是根据输出扭矩、 额定功率来选择的。 抽油机的电动机选 择一般是通过均方根扭矩来计算的。 电动机的功率与传递到减速箱从动轴（曲柄轴）上的扭矩关系为：M = 9550 Nη n(4-6) (4-7) N.m； Kw；η = η1η 2式中M ――传至曲柄轴上的扭矩，N――电动机额定功率，N――曲柄周转数（悬点冲次数） min 1 ； ，η ――传动效率η1 ――皮带传动效率 η 2 ――减速箱传动效率由上式就可以得到根据曲柄轴上的扭矩确定所需要的电动机额定功率的计算 公式为：24大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)N=Mn 9550η(4-8)由上式可以看出：电动机工作时，实际在曲柄轴上所产生的扭矩和冲数决定 所需要的电动机功率。但是曲柄轴扭矩整个工作过程中是变化的，而只在上、下 冲程的某一瞬时达到最大值。 在变负荷条件下，电动机的选择就不能根据瞬时扭矩来计算，否则电动机在 大部分时间不能满载工作，起效率和功率因数都不高，电动机利用率不充分。在 变载荷条件下，电动机的选择一般方法是根据负载电流或扭矩的变化规律，按均 方根求出等值电流或等值扭矩来计算。则：Nr = M en 9550η KW； min 1 ； (4-9)式中N r ――电动机额定功率，n――冲数，η ――传动效率M e ――曲柄轴上的均方根扭矩，Nm；所谓均方根扭矩，就是用一个不变化的固定扭矩代替变化的实际扭矩，使其 电动机的发热条件相同，则此固定扭矩即为实际变化扭矩的等值扭矩。它可以计 算得到的扭矩曲线或测得的瞬时扭矩来计算：Me = = =式中1 2π∫2π0M 2 dθ(4-10)2 2 M 12 θ1 + M 2 θ 2 + ... + M n θ n θ1 + θ 2 + ... + θ n∑ M i2 θ i ∑ θ iM――曲柄轴瞬时扭矩（随曲柄转角 θ 而变） N.m； ，θ ――曲柄转角 计算时取的间隙 θ 越小，则计算越准确。M e 的计算时，计算机充分显示了它的优越性， θ 你可以尽量的取小，这样算出来的值就越准确。经过计算机的计算，得到： N r =13.1Kw 在计算扭矩的时候我发现本机型的扭矩在整个过程中的最大值较常规机减 少了很多，且在整个过程中扭矩的无负值（消除了常规机中出现的下冲程发动机25大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)反而接受能量的现象） 、变化不大、波动较小，达到了设计要求 [18] 。4.3 节电效果分析所谓节电率是指电动机有功功率的相对下降率，它表明在同等工况下，电动 机在改造前后耗电的相对值，是衡量介电性能指标的主要指标。即：Ψ= N
Ne % N (4-11)式中Ψ ――节电率；N, N e 为改造前，后电动机的输出功率，kW。当然，衡量节电指标除此之外，尚有米吨液耗电指标；从示功图上算出光杆 功率，再求电动机输出功率等方法。但最直接的是测试电动机有功功率 [14] 。 综上所述，由于该抽油机的均方根扭矩波动系数值有明显下降，所以电动机 输出功率将会降低，也就节约了电能。扭矩波动幅度下降，说明扭矩变化较均衡， 有利于改善电动机的工况，进而提高其功率因数和电动机的工作效率。26大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)第 5 章 新机型的应用分析5.1 新机型的意义当今世界，资源有限而匮乏，而对资源的消耗却永无止境且与日剧增，尤其 是石油资源的消耗。进入 2008 年以来，由于政治、资源、外交等各种因素，国际 原油价格再次猛烈上扬，一度相继突破 120、130、140 美元大关，但其迅猛涨势 却丝毫没有降下来的趋势。石油价格的剧烈上涨对世界各个国家的经济发展和政 治格局均造成不同程度的影响。由此牵连引发的物价上涨，居民消费水平上涨， 货币贬值，股市下跌等直接关系到很多国家的发展甚至存亡，世界对石油的需求 在日益上涨，固然对石油价格的上扬显得非常的敏感而无奈，为了人类的可持续 发展和生存， “节约”成为世界上很多国家的共识和一直倡导的主题，尤其是对于 资源消耗大国，所以，节能降耗将是抽油机设计的永远主题。 利用游梁式抽油机进行机械采油，在大庆约占 80%。据统计我国各油田在用 游梁式抽油机近 7 万套，装机容量达 150 万 kW，每年耗电量 300 多亿度，是油 田主要耗电设备，约占总耗电的 1/3。在黑龙江省耗电的最大户就是大庆。而在 大庆，机械采油是耗电量最多的。目前，对大庆油田的常规抽油机进行改造不仅 必要而且是各采油厂的迫切需要。 目前，我国开采石油耗电指标与国外先进水平相比，还有很大差距，我国抽 油机的运行效率特别低，平均效率仅为 25.96%，而国外平均水平为 30.05%，年 节能潜力可达几十亿千瓦时。 在用的抽油机系统效率一般在 20%~30%之间， 因此， 开展新型抽油机，替换常规机型是大势所趋，随着油田的不断开发，地层能量逐 渐消耗，为了保证原油的稳产、高产，机械采油己经成为广泛采用的一种方法。 我国有机采油井 5 万多口，占油井总数的 80%左右，抽油机井的耗电量占总耗电 量的四分之一， 由于抽油机井的系统效率较低， 大量的能量(70%以上)在传递过程 中损失掉，如果将抽油机井的系统效率提高 5%，年节电 20×10e8 千瓦时，这不 仅可节约大量资金，而且，还可以缓解油田电力紧张状况。 如图 5-1 的对比表中可看出： (1)双轮直平式抽油机在指定工况下，装机功率下降 66. 6%，实耗功率节电率 32. 4%。大庆地区的常规机约 1. 7 万台，如果都该用这种抽油机每天节约的电费 将达到 120 多万元，每年按 365 天计算的话，每年节约的电费将超过 4600 万元。 如果全国的近 7 万台常规抽油机都改成双轮直平式抽油机的话，每年节约的电费27大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)将高达 19 亿元。 (2)减速箱曲柄轴扭矩峰值下降 37. 4%， 这样所需减速箱可下降一、 二个档次。 在抽油机中减速箱的花费大约占整个抽油机成本的一半，降低了减速箱的档次就 相当于把抽油机的成本大大降低，可以节省大量费用，即节省大量装机费用。 (3)双轮直平式抽油机的结构和常规抽油机相比，主要不同在于该机构没有驴 头、游梁和曲柄平衡块，而是采用双轮代替驴头和游梁，直接平衡代替曲柄平衡。 这样简化了结构，并且能够满足运动要求，使用寿命却不低于常规抽油机。通过 简化结构，重量减轻，制造费用大副降低。同时保留了常规型抽油机的优点：结 构简单、工作可靠及维修方便等。 (4)此抽油机的零件与常规式抽油机具有通用性，很多部分的结构与常规抽油 机相似，它保留了常规抽油机的基本结构，这样对于工人师傅没有更多甚至更高 要求。表 5-1 新机型与常规式抽油机的运动、动力性能对比表双轮直平式抽油机 最大加速度 a max （ m 最小加速度 amin （ m 最大速度 vmax （ m 最小速度 vmin （ m CYJ10-3-53HB 2.024 备注 18.4%s2 ） s2 ）1.651-1.014-1.18014.1%s） s）1.0931.51227.71%-1.781-1.327.5%最大悬点载荷 Pmax （kN） 最小悬点载荷 Pmin （kN） 最大扭矩 M max （kN.m） 最小扭矩 M min （kN.m） 电机功率 N r （Kw）43.69052.56216.4%19.08422.02813.4%18.329.25137.4%0-12.520100%11.118.20539.0%注：泵挂 960.8m，沉没度 82.3m，泵径 56mm，杆径 22mm，管径 63.5mm5.2 新机型抽油机的特点5.2.1 新机型的创新性28大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)(1)节能原理的创新性 该机型采用悬点载荷的直接平衡，平衡率达 75~80%。这样的平衡设计使所 设计设备受力件结构尺寸最小化、电机有功消耗极小化、有功节能率将达 30%以 上。 (2)结构设计的创新性 该机使用双轮驱动，修井作业方便，使之不必让开井口。后半轮大于前轮半 径，保证了双轮结构为省力结构。 (3)突破常规及死角限制，增大极位夹角 上冲程速度变慢，速度加速度值变小，动载变小，实现了“上慢下快”的工 作速度。有利于泵的充满度，提高产液量。 (4)机构更加简单 该机采用无游梁直接驱动，缩短了传动链，使传动效率得以提高 90%。 (5)动力、减速装置容量大为降低 电机装机功率下降 50%以上，减速器峰值扭矩下降近 60%。这样减速器额定 扭矩可下调一、二个档次。上述两项是抽油机性能的主要参数。参数下降，对电 机和减速器的要求降低，将使二者价格大幅下降，使抽油机成本降低。减速器的 成本约占整机的一半左右，可见意义很大。 (6)运动、动力性能得以明显的改善 新机型悬点的最大速度，加速度的峰值大幅下降，使传动更加平稳。5.2.2 新机型的创新性(1)电机式中做正功，效率提高 在游梁抽油机工作循环中 ，或多或少电机都会做负功。电机做负功，就会造 成电机发热，损坏电机，在这事电机就不是电动机，而是发电机。而在本机型中， 由于整个工作循环过过程中，电机没有做负功的情况，这就避免了工程上所不愿 看到的情形：电动机变成发电机。该机不但能保持电机始终做正功，还能保证其 工作时扭矩平稳，这样使该机型的效率大大提高。 (2)节能效果好 在整个循环过程中，平衡重平衡了大部分的选点扭矩，并且在循环过程中， 扭矩的波动很小，扭矩的峰值也有了很大程度的减小，从而使该机的装机功率有 了很大程度的减小，电机的利用率有了较大提高，电机的额定功率也有了大幅度 减小。因此，该机的效率也就有了明显的提高。 (3)调节平衡简单，平衡重具有通用性 该机型采用直接平衡方式平衡。所谓直接平衡是指轮的一侧用钢丝绳直接连 接平衡重，平衡掉轮另一侧的抽油杆重量和油重的一般。这种平衡的优点是通过 钢丝绳的柔性连接直接平衡，容易实现平衡。相比于游梁抽油机平衡更稳定，更29大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)便于调节平衡重的重量。只需在平衡重上增加和减少重物就可以调节平衡重的重 量。设计制造一种基本的平衡重，铜鼓给偶添加和减少其上重物的重量使其适应 不同的井深和不同的井况。因此，直接平衡就有了通用性。其中空出可以添加石 块等作为重物，相比于游梁抽油机的全铸铁曲柄平衡和不方便调节平衡的游梁平 衡更能节省了刚才，制造费用更低，有更好的通用性。5.2.3 新机型的应用性(1)加工成本低 该机的双轮、曲柄等部件加工容易。此外，整机的重量轻，减少了刚才的用 量，从而减小了成本。游梁抽油机庞大笨重的游梁、驴头简化为双轮，其复杂的 曲柄平衡和游梁平衡简化为柔性钢丝连接的平衡重直接平衡，大大简化了抽油机 的结构。新机型独特的双轮直接平衡重设计节省了刚才，但从刚才的使用量上， 就使该机的加工制造费用相比于游梁抽油机的成本降低了不少。 其加工成本降低。 (2)游梁抽油机改造成该机费用低，容易实现 该机的整个改造过程都注重与常规机的通用性与相似性。保留了远游梁抽油 机的底座、减速器、电机、机架等，从而使改造费用降低，该机去掉了游梁、游 梁平衡和曲柄平衡重，只增加了结构简单的直接平衡的平衡重、连杆和双轮。因 此，游梁抽油机改造成双轮直平式抽油机容易实现。 (3)该机使用、维护方便 该机平衡重的调节可在地面直接调节，易于操作。此外，该机使用和维护方 式与游梁抽油机类似。因此，在使用、维护过程中，工人不用再进行大量的学习、 培训，不需要过高的技术要求，从而节省了时间，更好的提高了工作效率。30大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)结 论目前，常规游梁式抽机仍然是油田生产的主要设备，但是其运动不平稳，能 耗大已经不能满足油田生产需求。因此，设计一种新型双轮直平式抽油机，通过 本文研究，可以得出以下结论： (1)双轮直平式抽油机采用双轮结构代替了常规游梁式抽油机的游梁，即采用 无游梁直接驱动，结构更加简单，并且缩短了传动链，使传动效率得以提高。 (2)突破常规机死角限制，增大了极位夹角，使得上冲程速度变慢，下冲程速 度变快，提高了产液量。 (3)采用了在轮处直接平衡， 大幅降低了悬点载荷， 减小了传动件之间的受力， 增大了各传动件的安全可靠性能。 (4)经过运动、动力性能的分析，该机悬点的最大速度和加速度的峰值大幅下 降，最大悬点载荷降低，载荷波动变小。扭矩峰值降低，消除了负扭矩。因此， 提高了电动机的工作效率，降低了能耗，具有明显的节电效果。 本论文所采用的方案是根据现场实际情况提出的，因而具有一定的针对性和 实用性。通过能耗分析，该机具有明显的节能效果，应用前景十分广阔。该机如 果考虑采用柔性抽油杆，那么抽油杆的整体结构尺寸将会更小，这将是以后该机 的技术改造所要考虑的问题。31大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)参考文献[1] 张自学等编.国内外新型抽油机[M].北京：石油工业出版社，. 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[17] 郑刚锐.节能型抽油机的现状和发展[J].应用能源技术.2000（3） ：1~3. [18] 姚春冬.石油钻采机械[M].北京：石油工业出版社，.32大庆石油学院华瑞学院本科生毕业设计(论文)致 谢时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。离校日 期已日趋临近，毕业论文的的完成也随之进入了尾声。从开始进入课题到论文的 顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚 挚的谢意! 本学位论文是在我的指导老师的亲切关怀与细心指导下完成的。 我非常感谢 我的导师崔旭明老师，从一开始，崔老师就细心的为了讲解毕设题目，帮助我理 解和分析，使我明确了目标和方向，领我入门；在初期查阅搜集资料的过程中， 崔老师又给了我很多方向性和专业性的建议，避免了我海量盲目搜集；在我完成 毕业设计的过程中，崔老师总是不辞辛苦，多次耐心的为我讲解和点拨，尤其在 我毕设进行到最难的时候，在自己一头雾水沮丧无奈甚至想放弃的时候，崔老师 更是鼓励我支持我继续不厌其烦的指导我，从课题的选择到论文的最终完成，崔 老师始终都给予了细心的指导和不懈的支持，并且在耐心指导论文之余，崔老师 仍不忘拓展我们的文化视野， 让我们感受到了工学的美妙与乐趣。 值得一提的是， 崔老师宅心仁厚，闲静少言，不慕荣利，对学生认真负责，在他的身上，我们可 以感受到一个学者的严谨和务实， 这些都让我们获益菲浅， 并且将终生受用无穷。 毕竟“经师易得，人师难求” ，希望借此机会向崔老师表示最衷心的感谢！ 此外，本文最终得以顺利完成，也是与工学院其他老师的帮助分不开的，虽 然他们没有直接参与我的论文指导，但在开题时也给我提供了不少的意见，提出 了一系列可行性的建议。 最后要感谢的是我的父母， 他们让我在漫长的人生旅途中使心灵有了虔敬的 归依，而且也为我能够顺利的完成毕业论文提供了巨大的支持与帮助。在未来的 日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷殷期望！我一定会好 好孝敬和报答他们！33
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