开题报告-链条式抽油机的设计

塔里木大学毕业论文（设计）开题报告课题名称链条式抽油机设计学生姓名学号8031208121所属学院机械电气化工程学院专业农业机械化及其自动化班级12-1班指导教师起止时间2011年12月1日至2012年5月25日机械电气化工程学院教务办制开题报告正文本课题来源及研究的目的和意义；抽油机是构成“三抽”设备体系（抽油机、抽油杆、抽油泵）的主要组成部分。在抽油机的驱动下，通过抽油杆带动抽油泵上下往复运动，实现无自喷能力油井机械式采油。抽油机工作条件比较恶劣，全天候常年在野外连续作业，受交变载荷作用而导致内应力积聚和应力腐蚀以致轴产生疲劳断裂。因此要求抽油机具有良好的可靠性和耐久性，同时还要求抽油机具有性能领域宽，调节范围大，能源消耗低，易损件少，维护保养方便，对环境适应性强等特点。现在抽油机种类很多，最常用的是游梁式抽油机，游梁式抽油机由于配重小使抽油杆在抽梁时要提升石油做功，用时还要克服游梁式和抽杆式的重力做功。但在回油行程时，游梁和抽油杆的自重又反过来对电机做功，因此游梁式抽油机能耗大，并且游梁式抽油机结构限制了抽油机的行程，而限制的经验证明大行程和大提升力对提高抽油机的出油率十分有利。所以由于上述原因，现在研究了很多种无游梁式抽油机。无梁抽油机有相应配重，可以平衡抽油杆的自重，因此减少了很大一部分不必要的做功。另外，无游梁式抽油机的抽油冲程长，抽油力大，因此出油率有了很大的提高。但无梁式抽油机的结构复杂，且部件磨损较为严重，寿命也相对较短，所以，现在需要研究出一种结构简单、易实现长冲程、使用寿命长、性能可靠、抽油率高的链条式抽油机，并对其常坏部件进行适当材料调整和形状的修改，使其可以完善自身，从而更加适应作业需要。同时，通过此次研究也可以加深我对此领域的了解，以便在以后运用所学为抽油机的改造尽自己的一份力。本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析；抽油机的产生和使用已经有了百余年历史，最早使用的游梁式抽油机距今已有120多年。而且在当今社会使用最多的依然是游梁式抽油机，其结构以及原理也没有太大变化。但是，随着许多油田现在已经进入后开采阶段，油井含水量不断上升，动液面不断下降，出现水淹甚至强水现象，而新油田的开采也有不断增加产层深度的趋势，这就需要新型的无游梁式抽油机来实现其大载荷和长冲程的要求。我国抽油机发展已经有近四十年地历史。50年代以进口为主，配置维修为辅，主要是前苏联CKH常规型游梁式抽油机。1975年以后制定并完善了国产抽油机技术标准。80年代实现了全部国有化，不仅满足自给，还有部分出口。在此期间，我国抽油机技术有了迅猛地发展，瞄准世界最先进技术，等效采用或部分采用美国API标准，并引进美国拉夫金公司先进技术，从而使我国抽油机技术跻身世界先进行列。70年代以来，各种无游梁抽油机相继制成并投入使用，标志着无杆抽油技术的发展方向和重要地位。也有相关专家指出，今后我国12型以上（含12型）的抽油机将大量采用无游梁抽油机，它在实现长冲程、大排量、重负载地同时，还具有体积小、重量轻、动负载小、耗能少等。链条抽油机是我国研制成功的一种独具风格的新型无游梁式抽油机，最早的链条抽油机采用了估计链条与H型机构组成的换向机构及其动平衡装置。后来，发展为重块平衡方式，采用柔性宽皮带与悬绳器相连，通常称为皮带式抽油机。该类型抽油机具有结构紧凑、重量轻、冲程长、运转平稳等特点，并可以降低选点动载荷、改善抽油杆柱的受力状况及降低减速箱扭矩和电动机功率。该类型抽油机与传统链条抽油机整体结构基本一致，电动机输出动力经减速后带动主链轮转动，传动链两侧上下往复运动带动平衡重上下往复运动，抽油杆通过钢丝绳与平衡重柔性连接，从而带动抽油杆上下往复运动实现抽油。对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析；1、总体尺寸设计：这个需要参考其它设计地方案，根据一些参考数据来确立自己所设计地链条式抽油机其总体尺寸和各部件尺寸。2、对其各部分进行运动分析和编程计算：通过其运动规律还、理论原理和一些计算机编程软件对其结构进行系统地、全面地分析。3、载荷分析和平衡计算：根据力学原理对其进行虚拟假设加力，然后通过力学计算对抽油机进行各主要部位地承载计算。对于其平衡计算，可以根据预定平衡块地重量和其所需要面对地负载进行数学计算，以此来完成。4、受力分析及编程计算：通过所学地力学知识及一些已经运用较为成熟的编程对所设计地抽油机进行各方面的受力计算。5、主要部件结构设计、计算:通过对以前设计的抽油机进行分析，在对其使用后产生地问题进行合理地考量后，对主要的部件进行结构优化和合理调配安排，以减少其不足之处。然后在通过一系列地计算来证明其可靠度和实用性。4、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路；链条抽油机自80年代初推广以来，因受社会环境和野外作业工况的影响，气平衡式链条抽油机的优势得不到充分发挥，反而给现场操作人员带来管理上的麻烦，如空气压缩机、阀门和仪表等经常被盗，平衡缸、空气包密封不严以及密封件老化等，致使链条抽油机平衡系统处于不平衡状态，造成零部件过早磨损，甚至导致抽油杆早期疲劳断裂，电动机和减速器过早损坏。此外，往返架导向轮和导轨之间常发生严重磨损，使其它零部件受力不均衡而过早损坏。以上问题，造成频繁停机维修，不仅增加了修理费用，而且严重影响了原油的生产。因此，对链条抽油机的改造成了当务之急。在链条抽油机改造中，对原链条抽油机的薄弱环节做了认真分析，确定了改造的三个原则：一是降低抽油机的故障率，确保整机的可靠性；二是力求降低制造成本，减少零部件制造，尽可能选用原来的通用件，舍去平衡缸、空气包等气平衡附件，在往返架主体上悬挂一个配重箱；三是力求不改变主要技术参数，如冲程、冲次、最大悬点载荷及相对井口安装位置等保持不变。进行改造地方法及思路：4.1.气平衡改为重力平衡气平衡系统由于受磨损、漏气及其他因素的影响，使抽油机经常于不平衡状态下运转，从而导致整机过早损坏和可靠性变差。鉴于目前油田待修理的链条抽油机数量较多的状况，先从平衡原理上进行改进，采用较可靠的重力平衡代替气平衡，去掉平衡缸、平衡链轮和空气包，加固往返架主体，配挂放置平衡块的配重箱，最大平衡重达6500kg。根据悬点载荷的不同，选择相应的重力平衡。调整平衡的简单方法是：抽油机运行时，断开电动机主电源，使其自由停止，观察悬点是否居中，即可判断所需平衡块的多少。若悬点在上死点，说明平衡重过大，需减少平衡块；反之，则增加平衡块。比较精确的方法是测量上、下冲程电流的大小，根据电流的变化，增减平衡块。当上冲程电流大于下冲程电流时，说明平衡重不足，在平衡箱内应增加平衡块；反之，则减少平衡块，最小可微调至16.7kg,以上、下冲程电流差为1～3A为宜。这样调整抽油机的平衡非常可靠，效果较好。4.2、增设导向机构由于平衡方式的改变，而原传动系统不变，会对往返架主体产生一个侧翻力矩，更加剧了导向轮的磨损。因此，把原4个导向轮改为12个，形成三面包围导轨结构，增加了导向的可靠性；把原导向轮滑动轴承改为滚动轴承，这样既克服了偏心力矩，又解决了导向轮严重磨损问题，而且更换维修方便。4.3.改善润滑系统润滑不充分是造成机器零部件过早磨损的主要原因。链条抽油机原有的润滑系统不能对换向机构实施润滑，致使换向机构早期磨损，并产生换向噪音，甚至影响换向机构正常运转。为此，重新设计润滑系统，增加对换向机构及导轨的润滑，可明显减轻机件的磨损，降低换向噪音，从而提高了整机的使用寿命。4.4.重新调整加固导轨原链条抽油机的导轨由于平衡方式的改变而变得比较薄弱，为了与整机平衡系统匹配，通过增加压板来加固导轨。还通过逐台调整，保证了导轨的直线度。4.5.增设失载保护装置为了防止光杆或钢丝绳断裂而引起重达6t的往返架主体突然下落，进而撞击破坏机架，设计了电磁式失载保护装置。当发生失载时，主电源即自动切断使重锤下落，实施刹车。待故障处理后，按下控制箱内的复位按钮，使重锤复位。完成本课题所必须的工作条件及解决的办法；为了完成本课题，需要一些实地考察及实物检验。但是由于部分原因，无法完成实地考察及实物检验。所以，对于这些问题只有通过本人进行上网搜索相关论文、报道和视频来辅助完成此次课题任务。本文也涵盖了大量的计算和编程，所以对于这个本人将通过以往所学过的知识和设计期间内的学习与之相关的知识来更好的完成这个设计。完成本课题的工作方案及进度计划；6.1工作方案：1、课题大部分相关信息通过老师辅导及上网查找来补充和完善；2、通过对曾经学习过的知识进行灵活运用来完成课题6.2拟定工作进度（以周为单位）：第1到2周：熟悉题目,开始查阅资料，完成开题报告。第3到4周：消化资料，设计方案。第5周：方案研究，确定具体方案，做出开题报告。第6到7周：进行结构分析，计算。第8到9周：进行设计结构草图。第10到11周：完成图纸，进行设计论文。第12到13周：完成设计论文，准备有关毕业答辩。第14周：交毕业设计的各种资料，并进行答辩。主要参考文献[1]张连山.我国抽油机的发展趋势[J].钻采工艺，1996，19（6）.[2]冯耀忠，李光，韩炜等.国外抽油技术的新发展[J].石油机械，2000，28（10）.[3]张连山.也论抽油机应具备的基本性能[J].石油机械，1995，23（11）.[4]张连山.我国有杆技术发展前景[J].石油机械，1992，20（8