本文關(guān)鍵詞：游梁式抽油系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與系統(tǒng)效率極限值的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：系統(tǒng)效率是評(píng)價(jià)抽油機(jī)井用能水平的重要技術(shù)指標(biāo),建立抽油機(jī)井系統(tǒng)效率極值的仿真評(píng)價(jià)方法是分析抽油機(jī)井能耗現(xiàn)狀、節(jié)能潛力以及指導(dǎo)節(jié)能優(yōu)化的理論基礎(chǔ)。游梁式抽油系統(tǒng)是機(jī)電液高度耦合的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng),動(dòng)力學(xué)建模是該領(lǐng)域研究的主題。針對(duì)目前將游梁式抽油系統(tǒng)地面裝置簡(jiǎn)化為單自由度剛性構(gòu)件以及基于線性假設(shè)的抽油桿縱向振動(dòng)的仿真模型存在的不足,在深入研究地面單元?jiǎng)恿W(xué)仿真模型的基礎(chǔ)上,建立了游梁式抽油系統(tǒng)地面裝置多自由度扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的仿真模型以及抽油桿縱向振動(dòng)的通用仿真模型。以系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真為基礎(chǔ),建立了游梁式抽油機(jī)單元瞬時(shí)傳動(dòng)效率的仿真模型。在單元系統(tǒng)效率仿真模型的基礎(chǔ)上,建立了系統(tǒng)效率極值的仿真優(yōu)化模型。本論文研究具有理論價(jià)值與實(shí)際意義。在基于目前皮帶傳動(dòng)裝置雙圓盤扭轉(zhuǎn)振動(dòng)仿真模型的基礎(chǔ)上,考慮了游梁式抽油機(jī)皮帶傳動(dòng)緊邊與松邊剛度的不同以及皮帶等效剛度與帶輪等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的時(shí)變性,建立了雙圓盤扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的仿真模型;考慮皮帶分布質(zhì)量的影響,建立了基于彈性體縱向振動(dòng)的仿真模型。以皮帶縱向振動(dòng)的仿真模型為基礎(chǔ),建立了皮帶瞬時(shí)傳動(dòng)效率的仿真模型。仿真結(jié)果表明:皮帶縱向振動(dòng)具有明顯的非線性特征;負(fù)載扭矩波動(dòng)導(dǎo)致皮帶瞬時(shí)傳動(dòng)效率波動(dòng),并顯著降低了皮帶平均傳動(dòng)效率,使得大皮帶輪轉(zhuǎn)速波動(dòng)加大,從而影響懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及抽油桿縱向振動(dòng)。在目前基于波動(dòng)方程描述的抽油桿縱向振動(dòng)仿真模型的基礎(chǔ)上,建立了具有減振懸繩器、阻尼器的混合抽油桿縱向振動(dòng)的仿真模型;考慮庫(kù)侖阻尼、冪律阻尼以及泵端載荷含有速度非線性項(xiàng)的影響,建立了基于離散系統(tǒng)的抽油桿縱向振動(dòng)的仿真模型。仿真結(jié)果表明:在線性系統(tǒng)假設(shè)條件下,由線性減振懸繩器、線性阻尼器組成的混合抽油桿系統(tǒng)為線性系統(tǒng);減振懸繩器在深井與柔性桿抽油系統(tǒng)中具有較明顯的減振效果。綜合考慮皮帶與減速箱傳動(dòng)系統(tǒng)的彈性,建立了游梁式抽油系統(tǒng)地面?zhèn)鲃?dòng)裝置多自由度扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,提高了懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及懸點(diǎn)示功圖的仿真精度�；谟瘟菏匠橛拖到y(tǒng)地面裝置多自由度扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的數(shù)學(xué)模型以及抽油桿縱向振動(dòng)多自由度離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,建立了基于常微分方程組的游梁式抽油系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真的數(shù)學(xué)模型,實(shí)現(xiàn)了基于數(shù)值積分法的整體仿真,解決了目前積分法與差分法數(shù)值仿真模型不統(tǒng)一的難題。基于系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真,建立了抽油機(jī)井節(jié)點(diǎn)力能參數(shù)、單元效率以及系統(tǒng)效率的仿真模型;基于井筒節(jié)點(diǎn)力的多相管流計(jì)算模型,建立了抽油機(jī)井供產(chǎn)協(xié)調(diào)仿真模型與系統(tǒng)效率極值仿真優(yōu)化模型。開發(fā)了《游梁式抽油系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與系統(tǒng)效率極限值仿真優(yōu)化》計(jì)算機(jī)軟件,實(shí)現(xiàn)了抽油機(jī)井系統(tǒng)效率水平、系統(tǒng)效率極值與節(jié)能潛力的定量仿真評(píng)價(jià)。
【關(guān)鍵詞】：游梁式抽油系統(tǒng) 動(dòng)力學(xué) 非線性 系統(tǒng)效率極限值 仿真優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE933.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-26
• 1.1 引言12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)12-24
• 1.2.1 游梁式抽油機(jī)皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析概況12-16
• 1.2.2 抽油桿柱動(dòng)力學(xué)的發(fā)展概況16-18
• 1.2.3 游梁式抽油系統(tǒng)整體動(dòng)力學(xué)仿真分析概述18-23
• 1.2.4 游梁式抽油機(jī)井系統(tǒng)效率極限值仿真概述23-24
• 1.3 課題來(lái)源及主要研究?jī)?nèi)容24-26
• 1.3.1 課題來(lái)源24
• 1.3.2 主要研究?jī)?nèi)容24-26
• 第2章 游梁式抽油機(jī)皮帶傳動(dòng)的縱向振動(dòng)與傳動(dòng)效率26-55
• 2.1 皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)雙圓盤扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的仿真模型26-33
• 2.1.1 力學(xué)與數(shù)學(xué)模型27-29
• 2.1.2 雙圓盤扭轉(zhuǎn)振動(dòng)數(shù)學(xué)模型的線性化及其數(shù)值解29-32
• 2.1.3 雙圓盤扭轉(zhuǎn)振動(dòng)數(shù)學(xué)模型的非線性與數(shù)值解32-33
• 2.2 基于彈性體的皮帶縱向振動(dòng)的仿真模型33-45
• 2.2.1 力學(xué)與數(shù)學(xué)模型33-38
• 2.2.2 皮帶彈性體縱向振動(dòng)的數(shù)學(xué)模型的線性化與數(shù)值解38-42
• 2.2.3 皮帶彈性體縱向振動(dòng)數(shù)學(xué)模型的非線性與數(shù)值解42-45
• 2.3 皮帶傳動(dòng)效率的計(jì)算模型45
• 2.4 模型仿真精度驗(yàn)證45-49
• 2.4.1 測(cè)試裝置的組成45-46
• 2.4.2 測(cè)試計(jì)算方法46-47
• 2.4.3 仿真與測(cè)試結(jié)果對(duì)比47-49
• 2.5 皮帶傳動(dòng)裝置縱向振動(dòng)與傳動(dòng)效率影響因素分析49-53
• 2.5.1 共振頻率分析49
• 2.5.2 幅頻曲線的影響因素分析49-51
• 2.5.3 傳動(dòng)效率影響因素分析51-52
• 2.5.4 大皮帶輪瞬時(shí)轉(zhuǎn)速影響因素分析52-53
• 2.6 本章小結(jié)53-55
• 第3章 抽油桿縱向振動(dòng)的仿真模型與特性分析55-86
• 3.1 抽油桿縱向振動(dòng)的阻尼與激勵(lì)特性55-64
• 3.1.1 桿柱縱向振動(dòng)的阻力與阻尼系數(shù)55-58
• 3.1.2 抽油桿縱向振動(dòng)的激勵(lì)58-64
• 3.2 抽油桿縱向振動(dòng)的連續(xù)系統(tǒng)模型64-69
• 3.2.1 力學(xué)模型與數(shù)學(xué)模型64-65
• 3.2.2 數(shù)學(xué)模型的線性化及振動(dòng)響應(yīng)求解65-67
• 3.2.3 振動(dòng)偏微分方程的差分解67-69
• 3.3 抽油桿柱縱向振動(dòng)的離散系統(tǒng)模型69-71
• 3.3.1 力學(xué)模型與數(shù)學(xué)模型69-70
• 3.3.2 穩(wěn)態(tài)響應(yīng)求解70-71
• 3.4 懸繩器振動(dòng)特性和減振效果分析71-78
• 3.4.1 振動(dòng)特性分析71-73
• 3.4.2 減振效果分析73-78
• 3.5 阻尼器振動(dòng)特性和減振效果分析78-85
• 3.5.1 振動(dòng)特性分析78-80
• 3.5.2 減振效果分析80-85
• 3.6 本章小結(jié)85-86
• 第4章 游梁式抽油系統(tǒng)動(dòng)態(tài)參數(shù)的計(jì)算機(jī)仿真86-105
• 4.1 地面裝置動(dòng)力學(xué)仿真的數(shù)學(xué)模型86-91
• 4.1.1 等效驅(qū)動(dòng)力矩和等效阻力矩88-89
• 4.1.2 等效剛度和等效阻尼89-90
• 4.1.3 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量90-91
• 4.2 抽油桿柱縱向振動(dòng)的通用數(shù)學(xué)模型91-92
• 4.3 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的整體數(shù)值仿真模型92-95
• 4.4 節(jié)點(diǎn)功率、單元效率與系統(tǒng)效率仿真模型95-98
• 4.4.1 節(jié)點(diǎn)功率仿真模型95-97
• 4.4.2 單元效率與系統(tǒng)效率仿真模型97-98
• 4.5 仿真實(shí)例與結(jié)果分析98-104
• 4.5.1 仿真精度驗(yàn)證98-99
• 4.5.2 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分析99-104
• 4.6 本章小結(jié)104-105
• 第5章 游梁式抽油機(jī)井系統(tǒng)效率極限值的仿真優(yōu)化105-137
• 5.1 基于井筒多相管流的油井供產(chǎn)協(xié)調(diào)仿真模型105-112
• 5.1.1 油井流入特性105-106
• 5.1.2 抽油泵流出特性曲線方程106-107
• 5.1.3 井筒管路特性曲線方程107-111
• 5.1.4 油井供產(chǎn)協(xié)調(diào)方程111-112
• 5.2 系統(tǒng)效率極限值的仿真優(yōu)化模型112-114
• 5.2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)變量112
• 5.2.2 目標(biāo)函數(shù)112
• 5.2.3 約束條件112-114
• 5.3 仿真優(yōu)化軟件與精度驗(yàn)證114-129
• 5.3.1 仿真優(yōu)化軟件功能114-118
• 5.3.2 軟件精度的試驗(yàn)驗(yàn)證118-129
• 5.4 系統(tǒng)效率及極值的影響因素分析129-136
• 5.4.1 系統(tǒng)效率影響因素的仿真評(píng)價(jià)129-131
• 5.4.2 系統(tǒng)效率極值影響因素的仿真評(píng)價(jià)131-134
• 5.4.3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)134-136
• 5.5 本章小結(jié)136-137
• 結(jié)論137-139
• 參考文獻(xiàn)139-151
• 攻讀博士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果151-153
• 致謝153-154
• 作者簡(jiǎn)介154

【參考文獻(xiàn)】

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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  本文關(guān)鍵詞：游梁式抽油系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與系統(tǒng)效率極限值的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：256269