API偏置抽油机设计说明书[带图纸].doc

第1页（共53页）API偏置抽油机设计RM912D427144目录任务书Ⅰ开题报告Ⅱ指导教师审查意见Ⅲ评阅教师评语Ⅳ答辩会议记录Ⅴ中文摘要Ⅵ外文摘要Ⅶ前言11概述21.1选题背景21.2研究的目的和意义21.3国内外现状和发展趋势及研究方向21.4游梁式抽油机节能技术分析和指导思想31.5方案论证42偏置型抽油机工作原理与节能原理62.1工作原理62.2偏置型游梁抽油机特点62.3抽油机的尺寸规划及结构63抽油机的尺寸规划及结构73.1驴头83.2游梁93.3横梁及连杆103.4曲柄平衡装置113.5减速箱123.6刹车机构123.7支架133.8底座143.9皮带传动装置15API偏置抽油机的设计RM912D427144第2页共53页3.10钢丝绳和悬绳器153.11电动机153.12轴承座154游梁抽油机的基本参数和分类174.1驴头悬点（挂抽油杆处）的最大允许载荷174.2悬点最大冲程长度maxS174.3悬点的最大冲程次数maxn184.4减速箱曲柄最大允许扭矩maxM185偏置抽油机的设计计算205.1CYJRM912D365192抽油机的计算参数205.2几何计算215.3运动计算225.4工艺计算245.5主要构件的受力计算305.6V带传动设计326主要承载构件的校核计算346.1游梁的强度计算346.2横梁的校核计算356.3连杆的强度计算356.4支架轴承校核356.5尾座轴承校核366.6曲柄销轴承校核377总结39参考文献39致谢40附录418.1附图一418.2附图二428.3附图三438.4附图四448.5附图五458.6附图六46第3页（共53页）8.7附图七478.8附图八488.9附图九49API偏置抽油机设计RM912D427144学生李晶晶，机械工程学院指导老师郭登明，机械工程学院【摘要】抽油机是构成采油设备重要组成部分。在抽油机驱动下，带动其它设备运转，实现油井的机械式开采。偏置型抽油机是在常规型抽油机基础上发展的，通过对曲柄的改造和尺寸的优化获得。本文介绍了偏置型抽油机工作原理、节能原理以及设计过程。首先，根据已知的参数，对抽油机的连杆机构在几何、运动、和动力学进行了系列的分析与计算，阐述了这种设备的运动规律。其次、对抽油机进行了工艺参数计算和主要部件材料的强度校核分析，及对配套设备，如电动机、减速器的分析与选用，说明了该型设备在性能方面同其它种类设备的差异。最后，进行工况分析和结构草图设计。中间过程的有关计算部分，利用Excel软件进行了编程调试。【关键词】偏置型抽油机曲柄强度特性API偏置抽油机的设计RM912D427144第4页共53页前言目前，采油方法有自喷采油法和机械采油法。自喷采油法的特点是利用地层本身的能量来举升原油。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，这些油井不能继续用自喷法开采。同时，有一些油井一开始就不能自喷。对于上述这些不能自喷的油井，就必须用机械采油法进行开采。机械采油法又分为气举法和抽油法两种。气举法的特点是利用压缩气体的能量，把原油提升到地面而抽油法的特点是将各种结构的泵放到井下抽油，所以抽油法又叫泵法。从国外石油最发达的国家来看，用抽油法开采的井数占绝对多数，约80左右，而抽油法所开采的原油占半数以上。由于我国油田的发展特点（处于开发初期和中期，采用注水措施），目前，无论在生产井数方面还是在原油总产量方面，自喷法都占相当大的比重。但从原油的发展趋势来看，采用机械采油法，特别是使用抽油法的井数和产量都在增加，在一些老油井，几乎全用抽油法采油。用抽油法开采，国内外应用最广泛的抽油设备是游梁式抽油机或称作有杆抽油设备。API（美国石油协会）抽油机规范（APISPEC11E）中游梁式抽油机的种类有四种，它们分别是常规型抽油机、异相曲柄平衡抽油机、前置式气平衡抽油机、前置式曲柄平衡抽油机。它的结构简单、制造容易、维修方便。游梁式抽油机有以下几部分组成电动机、减速箱、四连杆机构。电动机通过三角皮带传动带动减速箱。减速后，由四连杆机构（曲柄、连杆、游梁、横梁）把减速箱的输出轴的旋转运动变为游梁驴头的往复运动。抽油机在油田的开采作业中具有不可替代的作用，是构成三抽即抽油机.抽油杆和抽油泵的一部分。抽油机的工作条件比较恶劣，全天候常年野外连续运转，而且绝大多数时间处于无人监护状态。因此要求抽油机具有良好的可靠性、耐久性同时还要具有性能领域宽、调节范围大、能源消耗低、易损件少、维护保养方便，对环境适应性强的特点。近年来抽油机正在向低能耗、长冲程、高精度、自动化和智能化方向发展。特别是由于油井动液面的下降，长冲程、低冲次的抽油机更是得到了推广与发展。1概述第5页（共53页）1.1选题背景游梁式抽油机结构简单、可靠性高、使用维护方便、适应现场工况等优点.在采油机械中，具有举足轻重的地位。在今后相当长的时间内仍将是油田的首选设备.但是由于常规型抽油机机本身的结构特征。决定了它平衡效果差、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。在采油成本中，抽油机电费占30左右，年耗电量占油田总耗电量的20～30，为油田电耗的第一位，仅次于注水。自从1985年第一台异相曲柄平衡游梁抽油机简称异相机应用以来，国内各大油田开始重视抽油机的节能工作。1.2研究目的及其意义常规型抽油机受到四杆机构的限制，游梁摆角不能过大，导致整机质量偏重，体积偏大。偏置式游梁抽油机是在常规型抽油机的基础上经过优化四连杆机构的几何尺寸，优化了平衡重的夹角，改变了平衡重的相位角而产生的一种新型的抽油机。通过平衡重在曲柄轴上产生的扭矩与悬点负载在曲柄轴上产生的扭矩相平衡，使抽油机运转时峰值扭矩和峰值电流都有较大幅度的降低，从而达到节能的目的。1.3国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向游梁式抽油机的产生和使用由来已久，早在120年前就诞生了，目前，世界各个产油国仍在大面积的广泛应用。美国拥有40万台，前苏联拥有4万台，我国拥有2.7万台，仅大庆油田，在用的游梁式抽油机就有一万余台。一百多年来，游梁式抽油机的结构和原理没有实质性变化。结构简单，易损件少，可靠性高，耐久性好，操作维修方便，这些优点是游梁式抽油机历经百年而经久不衰的原因。美国生产游梁式抽油机的公司有十几家，品种复杂，型式繁多，其中技术先进、实力雄厚的LUFKIN公司为权威。前置式抽油机主要由LUFKIN公司生产，该公司生产的马克型前置式抽油机共有八个系列46个品种。马克型前置式抽油机上冲程曲柄转角195度，下冲程为165度，从而降低扭矩峰值。该机上冲程开始比油井负荷扭矩滞后7.5度，下冲程开始扭矩比油井负荷提前7.5度，从而提高平衡效果，该机较同级常规型抽油机节能34.99。此外，LUFKIN公司还生产前置式气平衡抽油机，该机比同级常规抽油机外形尺寸小35，整机重量轻40，共有26种规格。CM工公