本文選題：螺桿泵 + 地面驅(qū)動(dòng)裝置�。� 參考：《西安石油大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：螺桿泵是常見機(jī)械采油裝置之一,常規(guī)式螺桿泵和直驅(qū)式螺桿泵是油田現(xiàn)階段主要應(yīng)用的螺桿泵采油系統(tǒng)。提高驅(qū)動(dòng)效率以及停機(jī)時(shí)桿柱反轉(zhuǎn)所帶來的安全隱患是一直有待解決的問題。常規(guī)式螺桿泵一般采用皮帶錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu),因?yàn)槠鲃?dòng)易打滑,造成傳動(dòng)丟轉(zhuǎn),能量損耗大效率低。另外通常采用棘輪棘爪這種機(jī)械式防反轉(zhuǎn)裝置,無(wú)法自動(dòng)釋放反轉(zhuǎn)能量,需人工手動(dòng)操作,存在安全隱患;直驅(qū)式螺桿泵通過電機(jī)連接光桿直接驅(qū)動(dòng),提高了傳動(dòng)效率,但由于缺少減速機(jī)構(gòu),同樣功率的電機(jī)無(wú)法提供滿足工作要求扭矩,而且當(dāng)抽油桿柱反轉(zhuǎn)時(shí)也無(wú)法減小電機(jī)端的反轉(zhuǎn)扭矩。雖然應(yīng)用能耗制動(dòng)這種軟剎車裝置能夠?qū)⒎崔D(zhuǎn)自動(dòng)釋放,但該裝置多是電子元件,使用壽命較短,更換頻繁。因此研究帶有高效傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的新型螺桿泵,以及防反轉(zhuǎn)裝置,對(duì)油田高效安全生產(chǎn)具有重要意義。新型平行式螺桿泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用高效平面二級(jí)減速器,本文主要研究基于此新型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)之上的電磁制動(dòng)裝置。經(jīng)過計(jì)算,設(shè)計(jì)完成該電磁制動(dòng)防反轉(zhuǎn)裝置,并進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。計(jì)算結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的電磁制動(dòng)裝置制動(dòng)力矩達(dá)到438.16N·m,若按照減速機(jī)降速比10~15計(jì)算,到減速機(jī)輸出軸即驅(qū)動(dòng)桿的最大扭矩可達(dá)到4381~6572N·m,完全可以滿足普通螺桿泵井由停機(jī)帶來?xiàng)U柱反轉(zhuǎn)的制動(dòng)需要。應(yīng)力分析結(jié)果也表明該裝置滿足強(qiáng)度要求。通過對(duì)PLC的設(shè)計(jì),完成電磁制動(dòng)專用智能控制系統(tǒng),在該系統(tǒng)控制下,電磁制動(dòng)裝置能有效的制止桿柱反轉(zhuǎn),并能自動(dòng)釋放反轉(zhuǎn)扭矩,有效的減少由反轉(zhuǎn)造成的抽油桿斷脫等事故的發(fā)生,也延長(zhǎng)了系統(tǒng)的使用周期,提高安全性能。研究分析了螺桿泵井扭矩釋放機(jī)理,詳細(xì)闡明了桿柱反轉(zhuǎn)的兩部分原因所形成的兩個(gè)作用階段,一個(gè)是桿柱自身所儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能反轉(zhuǎn)階段,另一個(gè)是由油套壓差引起的類似于液壓馬達(dá)效應(yīng)作用階段。分別推導(dǎo)得出兩個(gè)階段桿柱無(wú)約束反轉(zhuǎn)過程中角速度、角加速度與反轉(zhuǎn)時(shí)間之間的計(jì)算關(guān)系式。對(duì)研究桿柱反轉(zhuǎn)具有理論實(shí)際意義,也對(duì)本文研究的電磁制動(dòng)裝置的制動(dòng)釋放間隔時(shí)間具有指導(dǎo)意義。
[Abstract]:Screw pump is one of the common mechanical oil recovery devices. Conventional screw pump and direct-drive screw pump are the main oil recovery systems used in oil field at this stage. Improving the driving efficiency and the safety hidden trouble caused by the pole-column reversal are the problems that need to be solved all the time. The conventional screw pump adopts the belt bevel gear transmission mechanism, because the belt drive is easy to slip, causes the transmission to lose the rotation, the energy loss is big and the efficiency is low. In addition, the ratchet is usually used as a mechanical anti-inversion device, which can not automatically release the inversion energy and needs manual operation, so there is a hidden danger of safety. The direct-drive screw pump is driven directly by the motor connecting the bare rod, which improves the transmission efficiency. However, due to the lack of deceleration mechanism, the same power motor can not provide the torque to meet the working requirements, and when the sucker rod string is reversed, it can not reduce the reverse torque at the motor end. Although this kind of soft brake device can release the reverse automatically, it is mostly electronic component, which has short service life and frequent replacement. Therefore, it is of great significance to study new screw pump with high efficiency transmission mechanism and anti-inversion device for high efficiency and safety production in oil field. The new parallel screw pump drive system adopts high efficiency plane two stage reducer. The electromagnetic braking device based on this new drive system is studied in this paper. After calculation, the electromagnetic braking anti-inversion device is designed and analyzed numerically. The calculation results show that the braking torque of the electromagnetic brake device designed in this paper is 438.16N / m. If the speed ratio of the reducer is 1015, The maximum torque to the output shaft of the reducer, the driving rod, can reach 4381n / 6572N / m, which can completely meet the brake requirement of the ordinary screw pump well which is caused by the stop of the shaft to reverse the rod string. The results of stress analysis also show that the device meets the requirement of strength. Through the design of PLC, the special intelligent control system of electromagnetic brake is completed. Under the control of the system, the electromagnetic brake device can effectively prevent the pole from reversing and automatically release the reverse torque. It can effectively reduce the accidents such as rod breakage caused by reverse, prolong the life cycle of the system, and improve the safety performance. In this paper, the torque release mechanism of screw pump well is studied and analyzed, and the two action stages formed by the two parts of the rod column inversion are explained in detail, one is the elastic potential energy inversion stage stored in the rod string itself. The other is caused by the oil sleeve pressure difference similar to the hydraulic motor effect stage. The relationship between angular velocity, angular acceleration and inversion time in the unconstrained inversion process of two stages of rod columns is derived respectively. It is of theoretical and practical significance to study the pole column inversion, and it is also of guiding significance to the braking release interval of the electromagnetic braking device studied in this paper.
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE933.3

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本文編號(hào)：2034353