电机换向滚筒式抽油机的动力性能分析

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　  电机换向滚筒式抽油机的动力性能分析綦耀光\陈军12（1.中国石油大学机械设计系，山东东营257061；2.胜利油田开发部，山东东营257000）的动力学模型，按照给定的驱动电机机械特性，给出了电机换向滚筒式抽油机动力特性的计算方法，指出光杆的运动规律是驱动电机机械特性的函数，使用柔性悬绳系统有助于减少悬点加速度对抽油杆的冲击。分析方法对电机换向滚筒式抽油机的设计有一定帮助。
　　游梁式抽油机具有结构简单、可靠性高、维修方便等特点，但调参不够方便，在长冲程井况时，其尺寸与减速箱力矩较大是该抽油机的缺点。电机换向抽油机应用机电一体化技术，主要由传动、平衡部分、机架及控制部分等组成，是有发展潜力的新型长冲程抽油机，但有待于提高换向系统的寿命和可靠性，解决启动与平衡调整、柔性件的寿命等问题2.本文对电机换向抽油机的动力特性进行分析，以便有效地分析滚筒式抽油机的特性，合理地选用抽油机机型，为进行载荷、扭矩等的动力学分析和计算提供依据。
　　1动力学模型的建立电机换向滚筒式抽油机传动简图如，主要由电机、减速器、联轴器、滚筒等组成。电机经减速器减速将动力传给滚筒（有时称为摩擦轮），连接悬点和平衡箱的钢丝绳（柔性件）通过与滚筒之间的摩擦力实现悬点的上下往复运动，滚筒的换向、冲次平衡重，N；Qx为抽油机的悬点载荷，N.在下冲程时，电机的转向换向，则系统的等效力矩为对于如所示的电机换向滚筒式抽油机，其传动系统均为等传动比系统，Je为常数，因此的转动惯量等效到滚筒上，取滚筒为分析对象，不考虑摩擦导致的悬点移动规律与滚筒外缘运动的差异和钢丝绳的弹性变形，设系统等效在滚筒上的转动惯量为Je，按照机器动力学的基本原理，有关系为vrw，r为滚筒半径）；*为滚筒转角，rad（与悬点位移的关系为S开）；Me为等效力矩，Nm.对于如所示的电机换向滚筒式抽油机，如果设定的悬点加速度变化规律如所示，即抽油机上冲程加速度按照从0~t1为等加速运动，加速度为a；t1~t4为匀速运动；t4~t5为等减速运动，加速度为-a，设悬点载荷的变化规律如所示，则要求的电机驱动特性为在0~t1段，式（4）变为可求出电机的驱动力矩为今…屮+利力（6）电机的转速从0变化到i，（i为系统的传动比，t1为加速时间）。
　　在t1t4段，有电机在该阶段的转速为fi，匀速运转的时间在t4t5段，有通常情况下，选定驱动电机后，即选定了电机的机械特性，如某种开关磁阻电机机械特性曲线如所示，当电机的工作转速不大于叫时，悬点的加速度可按照式（8）计算，在的变化规律、电机电源关闭时间和电机启动时间，应针对不同的惯性系统和电机的机械特性，进行动力学分析计算，一般讲，电机换向滚筒式抽油机悬点的加速度变化规律不是如所示的形式。可见，预先设定抽油机的悬点加速度规律，进行电机换向滚筒式抽油机的运动、动力学分析，有可能导致较大的分析误差。
　　4结论电机换向滚筒式抽油机的悬点运动规律是由电机的驱动力矩特性决定的，按照悬点工况进行设置，实现较为困难。
　　抽油机悬点大多时间处于稳定、匀速运转工况。
　　为减少换向后悬点加速度对杆柱带来的冲击，尽量选用弹性较好的材料作为悬绳器是必要的。