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目前有杆抽油在机械采油中占有相当大的比重,开展提高抽油系统效率研究,是非常必要的。依靠调节曲柄半径使抽油机平衡,并结合电机容量匹配达到节能的方法在实际中使用比较普遍,但是现场工作中,曲柄平衡块的调整还是主要依靠经验,缺乏有效的平衡块移动的数值指导,导致调节的过程比较复杂和盲目,准确性较差,工作量大,工程成本高等问题。
本文结合工程实际,建立运用测量的电功率来优化曲柄平衡块半径的数学模型。该模型从测量抽油机电动机电参数入手,通过电功率计算曲柄轴扭矩,并利用曲柄轴扭矩均方根值最小来确定最优曲柄平衡半径,将优化曲柄平衡块半径与当前数值比较,来调节曲柄半径使抽油机达到平衡状态。
完成了抽油机电动机电参数采集系统的硬件设计和制作。结合硬件部分,提出了采集系统的软件设计结构与实现方法,介绍了软件系统的各模块及其功能,分析了模块功能的实现过程。实现了对抽油机工作时电参数的采集处理工作,得出一个运动周期内电动机的电压、电流、有功功率和无功功率,并分别绘制结果显示曲线图。
利用曲柄平衡块半径优化的数学模型设计编制了曲柄平衡评价和优化系统,系统实现结合抽油机的基本参数和抽油机常规测试的数据,通过分析计算得出曲柄最优半径,给出平衡块移动量,为有杆抽油系统优化提供指导数据。
通过实验测出了实验室抽油机工作时的电参数,并绘出了电参数显示曲线,验证了电参数采集系统的实用性。借用油田实测数据输入到曲柄平衡评价和优化系统,得到了扭矩的最值和均方根值,并计算出了最优曲柄半径,验证了系统的实用性。
本文在对曲柄最优半径计算时未考虑悬点载荷变化和曲柄平衡重角加速度对计算结果的影响,这是需要完善的地方。如果将这两种因素考虑进去,可以进一步提高曲柄半径优化精度。