常規(guī)抽油系統(tǒng)有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)方便和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),在油田開(kāi)采上廣泛使用,但是普遍存在抽汲效率低,電機(jī)能耗大和自動(dòng)化程度低等問(wèn)題。隨著油田供液能力的下降,上述常規(guī)抽油機(jī)缺點(diǎn)凸顯,利用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造,調(diào)節(jié)抽油機(jī)頻次,根據(jù)實(shí)際需要改變抽油機(jī)上下沖程速度,使抽油系統(tǒng)運(yùn)行在最佳的工作狀態(tài)。通過(guò)對(duì)常規(guī)抽油系統(tǒng)工作原理的分析,對(duì)游梁式抽油機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,運(yùn)用MATLAB軟件建模仿真;在運(yùn)動(dòng)學(xué)理論分析的基礎(chǔ)上對(duì)抽油系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析。將抽油系統(tǒng)簡(jiǎn)化成一個(gè)等效的力學(xué)模型,根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理和變頻器工作原理,建立抽油系統(tǒng)變頻調(diào)速仿真模型。將變頻器及電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)化成傳遞函數(shù),并選用PID算法對(duì)此抽油系統(tǒng)變頻調(diào)速控制仿真,利用MATLAB/Simulink軟件進(jìn)行仿真。通過(guò)對(duì)矢量控制,直接轉(zhuǎn)矩控制,變壓變頻控制和轉(zhuǎn)差率控制算法進(jìn)行仿真,并分析其仿真結(jié)果。根據(jù)四種變頻調(diào)速控制方法,零負(fù)載時(shí)對(duì)三相異步電機(jī)的控制,電機(jī)轉(zhuǎn)速曲線和扭矩曲線進(jìn)行對(duì)比分析。四種變頻調(diào)速控制方法下對(duì)電機(jī)輸入符合抽油系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的周期性交變負(fù)載,對(duì)比分析四種控制方法下電機(jī)轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩的仿真曲線。
【學(xué)位單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：TE938;TM921.51
【部分圖文】：

7第二章常規(guī)抽油系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析常規(guī)抽油系統(tǒng)是用于國(guó)內(nèi)油田生產(chǎn)的主要地面設(shè)施之一。機(jī)械零件部分，減速器，電源和輔助設(shè)備是構(gòu)成常規(guī)抽油系統(tǒng)的主要部分。常規(guī)抽油系統(tǒng)地面裝置的機(jī)械部分由游梁連接連桿和曲柄機(jī)構(gòu)組成，因?yàn)闄C(jī)械部分游梁與曲柄之間連接方式的不同造成常規(guī)抽油系統(tǒng)的類型基本分為前置型和常規(guī)型。常規(guī)抽油系統(tǒng)一般使用機(jī)械平衡，其支架在抽油機(jī)驢頭與曲柄連桿之間的位置上，并具有驢頭上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的特性。常規(guī)抽油系統(tǒng)主要裝置組成如圖2-1所示，常規(guī)抽油系統(tǒng)主要裝置組成分為地下裝置1-7和地面裝置8-15。圖2-1常規(guī)抽油系統(tǒng)裝置示意圖2.1常規(guī)抽油系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理根據(jù)圖2-1常規(guī)抽油系統(tǒng)裝置示意圖可以了解到常規(guī)抽油系統(tǒng)在采油過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)常規(guī)抽油系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)皮帶，皮帶與減速器連接，減速器將高速旋轉(zhuǎn)降低，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)四連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶H頭繞支點(diǎn)的上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，懸點(diǎn)繞支架的弧線運(yùn)動(dòng)可以近似看做上下往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)，驢頭上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋼絲繩保持與驢頭相切，懸繩器帶動(dòng)抽油桿柱、油泵等抽油系統(tǒng)地下裝置一起做往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)把原油抽汲到地面的工作[45]。2.2游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析2.2.1抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)幾何關(guān)系通過(guò)分析游梁式抽油機(jī)的四個(gè)連桿機(jī)構(gòu)幾何關(guān)系用于精確懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)[46]，可以通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)模型的仿真，獲得抽油系統(tǒng)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。進(jìn)而分析獲得懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律參數(shù)變化規(guī)

8律，抽油機(jī)幾何關(guān)系簡(jiǎn)圖如圖2-2（a）和圖2-2（b）所示。圖2-2（a）常規(guī)型抽油機(jī)幾何簡(jiǎn)圖圖2-2（b）前置型抽油機(jī)常規(guī)型抽油機(jī)曲柄初相角的計(jì)算公式：=arctanIHGφ±（2-1）前置型抽油機(jī)曲柄初相角與常規(guī)型抽油機(jī)曲柄初相角的計(jì)算公式差別在：=arctanIHGφπ±（2-2）

8律，抽油機(jī)幾何關(guān)系簡(jiǎn)圖如圖2-2（a）和圖2-2（b）所示。圖2-2（a）常規(guī)型抽油機(jī)幾何簡(jiǎn)圖圖2-2（b）前置型抽油機(jī)常規(guī)型抽油機(jī)曲柄初相角的計(jì)算公式：=arctanIHGφ±（2-1）前置型抽油機(jī)曲柄初相角與常規(guī)型抽油機(jī)曲柄初相角的計(jì)算公式差別在：=arctanIHGφπ±（2-2）
【參考文獻(xiàn)】

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1 馬強(qiáng);金春玲;佟松林;;油田變頻調(diào)速裝置經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)的確定[J];石油石化節(jié)能;2015年01期

2 鄭海金;;抽油機(jī)井地面損失功率計(jì)算方法的研究與認(rèn)識(shí)[J];石油天然氣學(xué)報(bào);2010年04期

3 汪萬(wàn)偉;尹華杰;管霖;;雙閉環(huán)矢量控制的電壓型PWM整流器參數(shù)整定[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2010年02期

4 謝朝陽(yáng);周好斌;;基于動(dòng)液面控制的抽油機(jī)變頻控制系統(tǒng)[J];石油機(jī)械;2009年09期

5 李靜文;于佐軍;;基于Simulink的抽油閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真[J];石油天然氣學(xué)報(bào);2009年04期

6 馮成寶;;油田抽油機(jī)的現(xiàn)狀及節(jié)能方式綜述[J];內(nèi)蒙古石油化工;2008年24期

7 董世民;馮娜娜;;抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的計(jì)算機(jī)仿真模型[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2007年08期

8 蔣永華;余愚;孫海山;;變頻調(diào)速技術(shù)的行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J];工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置;2007年01期

9 齊俊林;郭方元;黃偉;孫應(yīng)民;;游梁式抽油機(jī)分析方法[J];石油學(xué)報(bào);2006年06期

10 熊幸明;變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J];長(zhǎng)沙大學(xué)學(xué)報(bào);2005年05期

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3 李亞軍;提高游梁式抽油機(jī)井系統(tǒng)效率技術(shù)研究[D];東北石油大學(xué);2015年

4 朱儒;永磁同步電機(jī)矢量控制算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

5 張曉東;游梁式抽油機(jī)節(jié)能控制器的研究[D];西安石油大學(xué);2013年

6 崔陽(yáng);變頻游梁式抽油系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及控制模式優(yōu)選[D];燕山大學(xué);2013年

7 高芳;模糊控制在異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D];西安科技大學(xué);2012年

8 李靜文;游梁式抽油機(jī)建模與自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];中國(guó)石油大學(xué);2009年

9 張明智;基于單神經(jīng)元控制的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)[D];蘭州理工大學(xué);2008年

10 歐陽(yáng)新;節(jié)能型抽油機(jī)研究[D];大慶石油學(xué)院;2007年

本文編號(hào)：2878539