抽油机实验平台与电气控制设计

1、抽油机实验平台与电气控制设计常规游梁式抽油机不足之处1.游梁式抽油机是一种带有冲击性的周期交变载荷，起动转矩大，在一个周期内负载波动很大，而电机在运行过程中大多数又处于轻载状态，所以工作效率不高。2.在换向过程中悬点加速度比较大。抽油杆在运行过程中弹性变形是很明显的，在换向时变形就更大，进而减少了实际行程，从而降低效率3.冲程较短。 4.能源消耗改进措施开发新型节能抽油机，提高抽油机本身的机械效率，改善供电线路的布置情况等。即本文所设计的节能型无游梁式抽油机。总体方案电机选型目前电机大体分成此三种：三相异步电动机、直流电机以及开关磁阻电动机。对于这三种电机进行性能分析。开关磁阻电机可长期在低速

2、运行，而且效率不会低于85，寿命长，几乎不需要维护。最后确定电机为开关磁阻电动机。适合频繁正反转，适合频繁启停，适合带载启动，过载能力高。开关磁阻电机可长期在低速运行，而且效率不会低于85，寿命长，几乎不需要维护。电机选型悬点静载荷计算： 抽油杆向上运动时悬点静载荷： 抽油杆向下运动悬点静载荷：电机选型悬点动载荷计算配重块向上运动时惯性载荷：配重块向下运动时惯性载荷：电机选型做出悬点载荷曲线图如下电机选型电机上最大的载荷为：电机功率为：所以选用的开关磁阻电机的型号为SRM1-180L-10，额定功率15KW，额定转矩143.2N.M,额定电流32.2A，额定效率94.84，调速范围50-200

3、0r/min，过载倍数1.6，转动惯量0.0565KG.m配重块结构设计结构分析可知，其重量是抽油杆和所抽油液的质量之和的二分之一：因为在不同工作环境下（如油液的密度不同等），所需要的配重质量会有变化，所以在设计时，选用了方便添加和拆卸的配重块，用连接板将主副配重块相连接，配重块通过制造加工，这种配重块常用的是15kg每个，在这里本设计也采用15kg的游离配重块。配重块结构设计配重块结构设计配重块导向轮设计：配重块结构设计配重块导向轮设计： 强度校核：轴中间：M=2510345=115875N.mm配重块结构设计配重块导向轮设计：导向轮轴得抗弯截面系数为：在设计中导向轮轴得直径为40mm，带入

4、公式得W=3.14=6280mm最大弯曲正应力为：弯矩得条件公式为：配重块结构设计配重块导向轮设计：该轮轴得材料选用得是45号钢进行正火处理，通过查找机械设计手册表10-2得，该轴得许用应力为196MPa，由上面的公式可知 ，强度满足要求。配重块结构设计由于配重块的运动是上下往复运动，所以配重块的导向部分要有一定的缓冲最用，本设计选用的是弹簧进行缓冲。配重块结构设计弹簧的选择：首先确定弹簧尺寸：直径：d=4mm中经：D2=25mm内径：D1=21mm外径：D=29mm。自由高度：弹簧指数：节距：工作过程中弹簧丝截面的最大剪切力为：配重块结构设计当轴向力最大时，切应力得截面应为椭圆截面，对曲度系

5、数Ks进行修正得到K1：弹簧丝的强度条件： 即带入相关参数得到 d2.4mm配重块结构设计最后本设计决定采用得弹簧规格为：d=3，D2=25mm，有效圈数为8圈。自由高度为84.5mm。又因为此弹簧是两端固定的，则细长比b应大于等于5.3，而此弹簧的细长比b=H0/D2=3.35，于是它的稳定性满足需求，不必校核了。上下接近开关原实验平台采用红外线感测式接近开关，此类接近开关在非感应装置经过时也会触发，给PLc发送信号，进而影响抽油动作。现采用霍尔式接近开关，磁力触发，是接近开关的触发具有唯一性。上下接近开关上下行程开关原实验平台上无行程开关（位置开关），当接近开关意外失灵，会造成电机持续运转现平台加上直动式行程开关，起到限位的作用，用折弯的铁片作为连接件。上下行程开关上下行程开关原桁架结构桁架结构现结构：电气控制硬件设计原控制柜内结构：