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目前各油田的抽油设备主要仍为常规游梁式抽油机,其主要原因是该机结构简单,操作维护方便,使用寿命长。通过对减速器曲柄轴净扭矩曲线的分析可知,其极位夹角大约在1°左右,这就是说上、下冲程所用的时间基本相同,曲柄转角也基本相同,曲柄平衡扭矩曲线是正弦变化,而悬点载荷扭矩曲线是非正弦变化,净扭矩曲线是两者的叠加。因此,造成净扭矩曲线峰值大、波动幅度大,这就使得常规机能耗大。所以,基于这些实际情况,本着投入少,见效快的思想,我们提出:在尽可能少的改变原结构的前提下,使常规机具有良好的节能效果。因此,本文提出通过优化四杆机构杆长比及极位夹角来实现节能这一目标。 针对这个构思,从机构学理论出发,对常规机进行结构分析及运动分析。根据实际情况,首先,对常规机进行数学建模,列出目标函数及约束条件,用复合形法对四杆机构进行优化设计计算,得出优化的四杆机构各杆长及夹角;然后针对具体的工况,采用Visual Basic语言对优化的结果进行编程,从而计算出不同冲程情况下,抽油机的运动参数(悬点的位移、速度、加速度)、动力参数(悬点载荷、曲柄轴扭矩)及电动机功率,绘制出运动参数曲线、动力参数曲线;最后,进行改造机和原机相关参数、曲线的对比、计算,从而得出结论。 由于本文自始至终都是从节能和优化理论出发,考虑油田实际并针对油田实际进行的设计计算,因此,具有很好的理论借鉴和实际使用。如果运用于油田,会取得很好的节能效果,从而获得良好的经济效益。