抽油机曲柄轴扭矩及电机功率计算.ppt

一、曲柄轴扭矩的计算1.计算扭矩的基本公式分别在曲柄连杆系统和游梁系统中，取力矩平衡可得:消去Fp，可求得复合平衡条件下的矩计算公式：曲柄平衡抽油机，，则扭矩计算公式为：游梁平衡抽油机，，则扭矩计算公式为：表示悬点载荷在曲柄轴上产生的扭矩，称之为油井负荷扭矩，用表示，可写成：令称作扭矩因数或扭矩因子，即为悬点载荷在曲柄轴上造成的扭矩(负荷扭矩)与悬点载荷的比值。表示曲柄及其平衡重在曲柄轴上造成的扭矩，称之为曲柄平衡扭矩，可写成：把曲柄轴上的负荷扭矩与曲柄平衡扭矩之差，称作净扭矩，用表示为：其中：(1)计算最大扭矩的近似公式当把抽油机悬点运动简化为简谐运动，并忽略抽油机系统的惯性和游梁摆角的影响，认为最大峰值扭矩发生在曲柄转角为时，则：令值实际上是抽油机结构不平衡及平衡重在悬点处产生的平衡力，它表示被实际平衡掉的悬点载荷值，因此，称之为实际有效平衡值。为了使抽油机工作达到平衡状态，实际所需要的有效平衡值应为：当时，抽油机达到了平衡，即工作在平衡状态。一般认为，最大扭矩与最大载荷出现在同一曲柄转角位置。当或，并且不考虑悬点载荷的变化时，达到最大值。将和我国一些学者根据国内油井扭矩曲线的峰值，也建立了类似的经验公式(SI单位制)：图10-6另外，由于，这表明，用悬点运动速度除以曲柄旋转角速度也可得到扭矩因数的值。2.悬点载荷数据的来源悬点载荷数据通常由示功图来获得，可在示功图上读取任意一悬点位移下对应的悬点载荷值。3.悬点位移与曲柄转角的关系欲绘制扭矩曲线，需先求出悬点载荷与曲柄转角的变化关系。4.扭矩曲线的应用由于悬点载荷和平衡机构造成的扭矩与电动机输入给曲柄轴的扭矩相平衡，因此，扭矩曲线除了可用来确定最大扭矩和检查是否超扭矩之外，还可以检查抽油机的平衡状况以及进行平衡计算、确定电动机输出功率，检查功率的利用情况及利用均方根扭矩选择电动机功率。（1）检查是否超扭矩当出现负扭矩时，说明减速箱的主动轮变为从动轮。如果负扭矩值较大，将发生从动轮冲击主动轮，从而降低齿轮寿命。这种现象常发生在不平衡、轻载荷或载荷突变的油井上。若则超扭。(2)判断及计算平衡在检验平衡和进行调整平衡的计算时，通常是以上、下冲程的峰值扭矩相等为标准，即若即上重下轻，说明平衡不够，需要增大平衡扭矩；反之，则说明平衡过重，需要减小平衡扭矩。对峰值扭矩不相等的抽油井，为使其达到平衡，应首先计算需要的曲柄最大平衡扭矩。为了简化计算，可根据上、下冲程中扭矩曲线峰值差来计算平衡半径的调整值：当为正时，说明应将平衡块位置向外移动；为负值，则向内移动。在实际生产中，油井的某些变化都会改变抽油井的平衡状况，不可能经常保持上、下冲程扭矩峰值完全相等。一般认为，只要时，抽油机就能保持良好的平衡状况。(3)功率分析减速箱输出的瞬时功率等于瞬时扭矩与曲柄角速度的乘积，即因此，一个冲程中的平均功率为：根据上式便可利用扭矩曲线求得减速箱的平均输出功率。由于通过悬点载荷计算扭矩时忽略了从曲柄到悬点的传动效率，因此，根据扭矩曲线计算得出的功也就是光杆功率。电机输出平均功率：电动机效率：需要的电动机功率为：可由扭矩曲线来计算：等值扭矩与最大扭矩之间存在一定关系，可以写成如下形式：k——不同方法确定的比例系数，简谐模型=0.707；回归分析结果=0.54；建议值k=0.6.