维普资讯htp/www.cqvip.com 石油钻采工艺2003年10月(第25卷)第5期 AR.cosa·sinB da-cosB.sina d8 2曲柄轴扭矩 根据图1所示抽油机运动简图,忽略抽油机自 身运动部件的惯性力,考虑吊臂配重惯性力,并忽略 由文献[2]知 自身运动部件的质量,对游梁转轴取力矩平衡得 da k sin y (P-B)·A-FL·C·sinB= dB_KR,sin(中-6) b rcos( arccos B+8)+W. A4 r(10) B=L3+L2·(-cos△)+L1·cos(△+y) 将(7)式、(8)式代入(6)式,即可得到悬点的加 速度公式 √B2+[L2sin△-L1sin(△+y)]2 ARK 由于没有曲柄平衡重,对曲柄轴取力矩平衡得 ∞ sa.sinr+a,psin(卓-6) CL sinr TR=F1R·sina (11) 联立(10)式、(11)式,可得曲柄轴净扭矩表达式 M4=示,P一B.W[(m+)-] (12) 若考虑四连杆机构的传动效率,(12)式可表示为 M=T·}P-B-Wb cosarccos+δ (13) 式(13)中,游梁摆角δ也是曲柄转角的函数,根 一调径变矩抽油机 据抽油机的结构尺寸及运动特征可得 常规抽油机 R·sin(8-π/2)+L·sin[π/2-(a-)] (14) 垣0.5 将(4~14)式变形并整理得 H-G+Rc66-L·cs(a-0) 060120180240300360 曲柄转角°) (15) 图2悬点速度曲线 联立(13)、(15)式即可得到曲柄轴净扭矩随曲 一调径变矩抽油机 柄转角的变化规律。 常规抽油机 实例计算与分析 油井抽油机泵挂深度1500m,采用杆式泵进行 段00 生产,泵径44mm,一级抽油杆,杆径2mm,D级杆, 动液面深度1100,抽汲液体密度0.95×103kg/m3, 气液比为0,油管内径62mm 060120180240300360 曲柄转角/(°) 用前述模型,对CY8-3-26HY型调径变矩抽 图3悬点加速度曲线 油机与CY8-3-48B型常规抽油机在3m冲程、6 50 /min冲次工况下的悬点速度、加速度、曲柄轴扭 调径变矩抽油机 40 常规抽油机 矩进行了计算,悬点载荷的计算只考虑静载荷及惯 性载荷,常规抽油机以12点钟位置为“0”点,顺时 针方向旋转为正,相关模型取自文献[4],对比结果 分别见图2、图3图4和表1所示。 由图2~图4和表1可看出,调径变矩抽油机与 曲柄转角K°) 常规抽油机相比具有以下特点: 图4曲柄轴净扭矩曲线石油钻采工艺 2003年 10月(第 25卷)第 5期 AR · ． da (6) 由文献[2】知 dO=L · (7) siIl d = CL· sin ㈥、 将(7)式 、(8)式代 入(6)式，即可得到悬 点的加 速度公式 口 A = ARK ‘ [oosa‘SiIl+ ‘唧‘sin(一)]‘ 2 曲柄轴扭矩 根据 图 1所示抽油机运 动简 图，忽略抽油机 自 身运动部件 的惯性力，考虑吊臂配重惯性力，并忽略 自身运动部件的质量，对游梁转轴取力矩平衡得 (P—B )‘A—FL‘C‘sinp= oos (arcoos+)+Wb· ·r·r(10) B=L3+L2·(一cosA)+Ll·cos(A+7) r=,／B +[L2·sin△一Ll·sin(△+7)】 由于没有 曲柄 平衡重，对曲柄轴取力矩平衡得 丁·R =FL·R·sina (11) (9) 联立(10)式 、(11)式，可得曲柄轴净扭矩表达式 M=丁·R=而·{P-Bw-·r·[oos(arcoos+)一r·警]} c·2) 若考虑四连杆机构的传动效率，(12)式可表示为 M=而·{P-Bw-·r·[oos(arcoos+)一r·警]}‘ c·3 式 (13)中，游梁摆角 也是 曲柄转角的函数，根 据抽油机的结构尺寸及运动特征 可得 R·sin( 一 2)+L·sin[ 2一(口一 )】 — — C ·sina= H — G (14) 将(4～14)式变形并整理得 = 一 [H二 (15) 联立(13)、(15)式即 可得 到 曲柄轴 净扭矩随 曲 柄转角的变化规律。 3 实例 计算与 分析 油井抽油机 泵挂深 度 1500m，采用杆式 泵进行 生产，泵径 44rr~，一级抽油杆，杆径 22znrn，D级杆， 动液面深度 1100m，抽 汲液 体密度 0．95×103kg／ms， 气液 比为 0，油管内径 62n'rn。 用前述模型，对 (=Y丁8—3—261-IY型调径变矩抽 油机与 CY丁8—3—48B型常规抽 油机在 3m冲 程、6 次／min冲次工况下 的悬点速 度 、加速 度、曲柄 轴扭 矩进行 了计算 ，悬点载荷 的计 算 只考虑静 载荷 及惯 性载荷【引，常规抽油机 以 12点钟位置为“0”点，顺时 针方向旋转为正，相关模 型取 自文献 [4】，对 比结果 分别见图 2、图 3、图 4和表 1所示 。 由图2～图 4和表 1可看 出，调径变矩抽油机与 常规抽油机相 比具有以下特点： 1．2 0．8 鑫0．4 0．0 ． 0．4 50 40 30 20 l0 0 10 曲柄 转角，(。) 圈 2 悬 点 速 度 曲 线 0 60 120 180 240 300 360 曲柄 转角，(。) 图 3 悬 点 加 速 度 曲线 0 6O． 12O 180 240 300 360 曲柄转 角，(。) 图 4 曲柄 轴 净 扭 矩 曲 线 ， 辑贻 维普资讯 http://www.cqvip.com