新型储能式抽油机装置解析

减小字体 增大字体 作者:盛月辰 赵紫谦 迟佳玉 黄 涛  来源:本站整理  发布时间:2013-07-17 16:19:08

国内抽油机分类依据起传动、换向系统和平衡方式。分为常规游梁式抽油机、四杆传统机构抽油机、六杆机构抽油机、前置式抽油机、筒式抽油机、空气平衡抽油机、链条式抽油机、液压式抽油机等,而我们分析以上抽油机的优缺点,进行合理的计算,查阅文献,最后得出几点结论,对抽油机进行改良,得到新型的储能式抽油机。

1 国内外现状的分析

一百多年来,虽然国内外在不断地研制不同类型的抽油机,但是抽油机的基本原理和工作机构并没有发生本质性的变化。常规的游梁式抽油机凭借其结构简单、适合各种复杂的工作环境、维修使用方便等优点,一直处于抽油机设备的主导地位,在国内外被广泛使用。然而,在长期的使用中,人们发现常规的游梁式抽油机也存在着许多问题,它存在的平衡效果差、载荷率低、工作效率低、“大马拉小车”、能耗高等问题严重地制约了常规游梁式抽油机的应用,抽油机负载是独具特点的时变负载,即起动抽油机的初始状态要求电机的起动力矩是抽油机平时实际负载的3~4倍。当起动力矩适用则负载功率必然无法匹配,即实际运行负载功率远远小于电机的额定功率,这就是所谓的“大马拉小车”现象。过剩的抽油能力增加了抽油机无功抽油的时间,造成油井开采的电能的大量消耗,能源浪费十分严重。在下冲程中,抽油机不仅在无功抽油,而且会处于发电状态,产生电能回馈电网,会对电机产生大的损害。对于石油部门和生产厂家来说,应最大程度地解决以上问题,减少能耗、减少成本来换取最大的回报。目前抽油机耗电量大以及能量利用率、工作效率低这一现状仍是我国抽油机研究的重点之一,在抽油机效率和节能方面,还有很大的提升空间。

2 新型抽油机的结构图

如图1所示,本实用新型的一种新型储能式抽油机,包括:驴头、游梁、支架、高压弹簧、横梁、连杆、曲柄、减速箱、电动机、刹车装置。

3 该装置的简要工作过程

该种抽油机,包括驴头、游梁、支架、高压弹簧、横梁、连杆、曲柄、减速箱、电动机、刹车装置,所述驴头与游梁通过轴相连接,所述游梁与支架的顶端连接,可绕轴转动,所述游梁与横梁进行轴连接,横梁与曲柄通过连杆轴连接,均可以绕轴运动,曲柄与减速箱输出轴通过平键进行固联,减速箱输入轴一端通过皮带与电机的输出轴相连接,减速箱输入轴的另一端与刹车装置相连接。

在上述技术方案基础上,本抽油机最大的创新之处就是取消了传统抽油机的平衡块,并在游梁与横梁之间添加高压弹簧,充当储能装置,起到储能和平衡作用。

根据抽油机利用驴头的上下运动的工作原理,我们利用弹簧的特性进行储能,在抽油机的驴头在下冲程时,游梁可压缩前弹簧装置,后面游梁拉后弹簧装置,通过改变弹簧的形变来进行储能,当驴头下行到最低点时,此时弹簧被压缩和拉伸到一定程度,此时储存装置中弹簧的型变量达到最大,即储存的能量达到最大。当游梁进行上冲程时,这时储能装置开始释放能量,弹簧装置中的弹簧开始恢复形变,对游梁产生一个与电机作用方向相同效果的力,从而利用下冲程无用的能量对游梁做功,达到了节

能作用。

4 该新型装置的创新点

(1)提高能量利用率,增加生产效益。进行大胆创新,利用高压弹簧特性,制造出一种新型的储能装置并应用于抽油机上。利用高压弹簧来储存、释放抽油机工作中损失掉的一部分能量,进行能量的再利用。

(2)够改善悬点的载荷情况,缓解电机载荷情况。利用高压弹簧的弹力特性,改善电机的负载率过低致使电机以较低的效率运行的情况。

(3)该抽油机改善了平衡程度。平衡程度越高,正转距和负转矩峰值差就会减小,减少回馈电网的电力系统的能量损失。

(4)消除或削弱负转矩现象。削弱对曲柄销的磨损,使减少减速器的齿轮反向负荷,从而延长抽油机的使用寿命,提高经济效益。

5 结语

自从2013年4月份开始对储能式抽油机的研究和探讨,初步得出了一些结论和观点。“浅谈”意味着我们才刚刚起步,接下来我们要做的工作还有很多,例如“机构的受力分析”、“机构的真实模拟”等等,都将作为我们的研究目标。我们会全力做好后续工作,争取将每个部分进行细化和量化。将创新点做到通俗易懂,达到大家所熟知的地步。最后将储能式抽油机的模型和实物制作出来,利用仿真软件进行模拟仿真,达到最后的结题,让大家了解到储能式抽油机的问世将给社会带来意想不到的结果和

好处。

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