抽油机皮带论文

抽油机皮带论文（共7篇）

抽油机皮带论文 篇1

头台油田现有油井近1000多口, 基本采用游梁式抽油机采油。频繁的皮带断脱影响了油井的正常生产, 造成采油成本增加, 降低了油田的整体效益。本文试图对皮带磨损的多方面原因进行分析, 力求找到延长皮带使用寿命的有效方法。

1 抽油机皮带磨损的原因分析

抽油机减速箱输入轴与电动机的输出轴之间采用皮带传动, 此种传动的采用皮带作为闹性拉拽元件的一种摩擦转动, 见图1所示。这种传动方式能够和载荷冲击, 运行平稳, 且具有制造容易、安装方便等诸多优点, 因此在机械行业得到广泛的应用, 抽油机自然也不例外。

1.1 抽油机皮带传动的受力分析

皮带呈环形, 并以一定的张紧力F0套在一对皮带轮上, 使皮带和皮带轮相互压紧。带传动不工作时, 皮带两边的拉力相等, 俊威F0;工作时由于皮带和轮面见的摩擦力使其两边的拉力不相等, 一边为紧边拉力F1, 另一边为松边拉力F2, 两者之差F=F1-F2即为皮带的有效拉力, 它等于沿皮带轮的接触弧上摩擦力的总和。

另外由于皮带绕着皮带轮作圆周云动, 也会产生相应的离心拉力Fc, Fc=q*v*v (其中q代表每米带长的质量, v代表皮带的转速。带速很低时, 离心力很小, 可以忽略不计) 。

图1表示抽油机皮带传动的受力示意图。图中较小的皮带轮为电动机的皮带轮, 即主动轮;较大的皮带轮为抽油机减速箱的皮带轮, 即从动轮。

1.2 抽油机皮带传动的受力分析

1.2.1 紧边应力和松边应力

由紧边拉力、松边拉力产生的应力分别为紧边应力和松边应力。通常情况下, 抽油机皮带的紧边应力大于松边应力, 但二者相差不大。

1.2.2 离心应力

由离心拉力产生的离心应力, 对于同一根皮带而言, 其每米带长的质量、皮带的转速都是相同的, 故离心应力相同。当带速很低时, 离心应力很小, 可以忽略不计。

1.2.3 弯曲应力

由皮带弯曲产生的弯曲应力。由于抽油机的皮带轮和电动机的皮带轮的直径相差太大, 造成皮带在小皮带轮处的弯曲应力远远大于大皮带轮处的弯曲应力, 引发应力的突变。对于抽油机皮带而言, 其最大应力通常发生在紧边进入小带轮处 (图1中的A点) 。

1.3 抽油机皮带的主要破坏形式

1.3.1 抽油机皮带打滑

在一定条件下, 摩擦力有一定的极限值, 如果工作阻力超过极限值, 皮带就在轮面上打滑, 不能正常工作。打滑将造成皮带的严重磨损, 并使带的运动处于不稳定状态, 产生大量的热量, 最终使皮带磨断。摩擦力的极限值决定于皮带的材料、张紧程度、皮带与带轮的接触角即包角的大小等因素。当其他条件相同时, 包角愈大, 摩擦力的极限值就愈大。对于抽油机, 由于减速箱皮带轮上的包角总是大于电动机皮带轮上的包角, 所以打滑首先从电机端开始。

1.3.2 抽油机皮带的疲劳破坏

由皮带的应力分析可以看出, 皮带每绕过皮带轮一次, 应力就由小变到大, 又由大变小的变化一次。皮带的转速越高, 长短越短, 应力变化也越频繁。

以10型抽油机为例, 电动机的转速为980r/m i n, 皮带轮直径为180m m, 使用的皮带型号为5V-5L-5360, 则每天交变应力循环数等于 (314*180*980*60*24) 、5360=148808次。正是由于应力在运行中发生的周期性变化, 导致皮带发生疲劳损坏。

2 措施和对策

2.1 增大摩擦系数

在选材方面可采用摩擦系数较高的材料, 摩擦系数的大小与皮带和皮带轮材料、带的速度和滑动率有关。对于抽油机而言, 铸铁皮带轮采用胶带传动是摩擦系数等于0.3, 采用皮革带传动时摩擦系数可以提高到0.35.在结构方面可采用楔形增压原理使在同样大的张紧力下产生较大的摩擦力, 在一定程度上补偿由于包角和张进力的减小所产生的不利影响。

2.2 维持适当的张紧力

张紧力F0的大小是保证传动正常的重要因素。皮带松张紧力过小, 摩擦力小, 容易发生打滑;皮带紧则张紧力过大, 皮带承受的外力大, 寿命降低, 轴承和轴受力大, 使电动机与减速箱均受到影响。

2.3 电动机端的皮带轮直径不宜过小

皮带轮直径愈小, 则弯曲应力愈大。弯曲应力是引起皮带疲劳破坏的重要因素。头台油田许多低冲次井的皮带磨损相当惊人, 从原因上看, 主要是在调冲次时电机端采用了小的皮带轮、大的传动比、小包角, 导致皮带使用寿命急剧下降, 有时新换的皮带仅运转一周就发生断裂现象, 影响了油井的正常生产。我们将采油三区原有的低冲次井电机皮带轮的直径由110mm换成180mm, 同时采用低转速电动机, 满足油井低冲的要求, 此举大幅度降低了皮带的消耗量。

2.4 维持适当的中心距

带传动的中心距不宜过大, 否则将由于载荷变化引起带的煽动。中心距也不宜过小, 因为中心距小则皮带短, 在一定速度下, 单位时间内的应力变化次数愈多, 则带的疲劳损坏加快。另外, 短的中心距还将导致包角小, 皮带容易打滑。

2.5 大小皮带轮应保持“四点一线”

在抽油机保养过程中经常检查皮带轮, 必要时应进行调整, 以防止由于皮带轮的错位导致皮带扭曲而产生的附加应力, 减少皮带的疲劳磨损。

3 认识和建议

(1) 相关部门在改变油井工作制度或采取其他措施时, 应考虑相关的皮带损耗问题, 避免在电动机端采用小的皮带轮。对于供液不足的油井, 建议在条件允许的情况下, 优先考虑间抽方案, 尽量采用低转速电机达到降低冲次的目的。如果确有必要采用小皮带轮, 可以尝试通过增加张紧装置, 以增大皮带的包角, 提高皮带的使用寿命。

(2) 建立抽油机平衡状态统计表, 每月由专人检测单井的平衡率, 随时掌握抽油机平衡状态, 动态调节抽油机平衡, 确保抽油机的平衡率在90%以上。

(3) 在抽油机的日常管理上, 应经常检查皮带构紧度, 检查皮带轮是否达到“四点一线”。

摘要：由于皮带磨损严重, 换皮带次数明显增加, 对皮带造成严重浪费, 给工人增加额外工作量, 并且造成停井影响产量。本文针对此情况重点分析了皮带磨损原因, 抽油机皮带传动的受力状况, 提出增大摩擦系数、维持适当的张紧力和将抽油机井的底座加高等几项措施和对策降低了抽油机皮带损耗, 得到非常显著的效果, 大大增加了皮带的使用周期, 减少了采油工的工作量。

关键词：抽油机,胶带,受力分析,磨损,对策

抽油机皮带论文 篇2

抽油机机架采用高强度型钢组焊而成, 抗弯折性能强, 结构稳定可靠。斜撑杆分别连接抽油机塔梁和底座, 形成稳定的三角形结构, 进一步保证了抽油机塔梁的稳定性。

底座通过地脚螺栓与抽油机专用基础牢固连接, 可有效防止抽油机的倾覆, 保证机组运行安全平稳。

2 刹车控制

采用安全系数最高的盘式刹车系统。配备手动刹车和电磁自动刹车两套刹车系统。手动刹车系统用于人工检修和作业维护时的制动操作, 控制平衡箱和悬绳器位置, 同时可用于突发情况的紧急制动。电磁自动刹车系统, 保证抽油机在无人看守时抽油机突发问题的停机保护, 最大限度的保证采油系统的安全。

3 动力传递

原动机:电动机、内燃机等, 效率80%以上;

皮带传动:联组窄V带, 效率96%以上;

减速箱:齿轮传递, 效率98%以上;

轨迹链条:链传动, 效率96%以上;

负荷皮带:等效为定滑轮, 效率96%以上;

4 换向平衡

皮带抽油机采用重力对称平衡:负荷皮带跨过抽油机顶部滚筒, 一端与平衡箱、往返架总成连接;另一端通过悬绳器与油井管柱连接。滚筒相当于一个定滑轮将平衡箱的运动轨迹传递给悬绳器。油井平衡调整时, 只需调整添加至平衡箱内的平衡块的数量即可实现。根据机型不同, 抽油机平衡块单块重量在5kg至15kg之间, 因此可以很精确的调整抽油机平衡, 理论上平衡重可以近似达到100%。因油井情况复杂多变, 一般现场应用皮带抽油机油井平衡率在90%以上即可。现场调整抽油机平衡重时, 在没有条件测量抽油机最大最小载荷的情况下, 可以根据抽油机上下冲程时电机电流的变化来调整抽油机平衡重。

5 润滑系统

皮带抽油机具有润滑点少, 保养周期长的特点, 极大的减少了工人日常维护的工作量。日常巡检时只需通过油位窗观察抽油机减速箱和链条箱内油位是否充足, 除非发生渗漏一般情况下不需要维护;滚筒轴承座需每半年左右打一次润滑脂;上链轮处每季度打一次润滑脂, 部分机型已经将上链轮的润滑形式改为油润滑, 通过刮油板将链条携带的润滑油刮下后引流至上链轮轴承处, 实现对上链轮轴承的润滑。

皮带式抽油机较常规抽油机的优势:

(1) 冲程大、冲次低、大负荷皮带承载;

(2) 提高了泵的充满程度和泵效;

(3) 配套有杆泵进行深抽;

(4) 降低了单位原油产量抽油泵往复次数;

(5) 减轻了泵和杆的疲劳和磨损;

(6) 延长了油井的免修期;

(7) 皮带可以缓冲井下抽油杆、抽油泵的惯性载荷, 减小杆件冲击;

(8) 整体H钢, 纯机械传动, 具有自动保护系统, 塔梁刚性较高, 关键部件具有很高的安全系数, 换向传动平稳, 没有电磁污染。油井故障时, 自动停机;

(9) 整机无外露运动部件, 手动刹车调整方便, 运动部件密封, 避免人身伤害, 手动刹车调整方便, 操作省力。

(10) 下图顺序依次为普通游梁抽油机的扭矩曲线、节能型游梁抽油机的扭矩曲线及皮带抽油机的扭矩曲线, 通过扭矩曲线可以很直观的看出皮带式抽油机的扭矩曲线更加光滑, 使用上更加节能。

综上所述皮带式抽油机较普通游梁抽油机和节能型游梁抽油机具有更多的优点, 适应更多更复杂的工况, 在未来的抽油机市场将会具有更广泛的应用领域及使用价值。

摘要：皮带式抽油机技术源自于美国威泽福公司, 是一种具有国际领先水平的长冲程、慢冲次、纯机械传动的抽油机, 操作简单, 维护方便, 使用安全, 其良好的采油工艺性能和可靠的机械性能使得该抽油机在是世界上应用最广泛的一种无游梁抽油机。它既可以实现深抽, 也可以进行大排量提液, 还特别适合稠油井的开采, 其完善的配套工艺和不断的技术升级能够不断地满足各种工况的油井, 高效、安全、可靠和节能的特点, 为用户带来良好的经济效益。

关键词：皮带式抽油机,节能,换向平衡

参考文献

[1]胡述龙, 舒干.抽油机工作中电动机发电运行状态分析[J].石油机械, 2003, (8) [1]胡述龙, 舒干.抽油机工作中电动机发电运行状态分析[J].石油机械, 2003, (8)

抽油机皮带论文 篇3

一、皮带失效分析

抽油机皮带的内部为钢丝与橡胶组成的复合结构, 由于皮带周期性的缠绕作用, 一定时间后, 使得皮带内部钢丝产生疲劳断裂, 同时橡胶部分可能因为老化、疲劳、擦挂等作用也会产生疲劳裂纹, 最后扩展断裂, 从而导致抽油机皮带失效。

1. 失效时机

在抽油机正常工作过程中, 皮带作上下往复运动, 其中必然伴随着皮带的加速和减速过程。具体而言, 当配重从上死点下行时, 皮带先加速到正常速度后匀速下行, 然后减速下行, 达到下死点时速度正好为零;当配重从下死点上行时, 皮带先加速向上达到正常速度后匀速上行, 然后减速上行, 达到上死点时速度正好为零。抽油机皮带在上述关键节点处的受力情况分析如下。

(1) 当配重处于匀速运动阶段时, 抽油机的皮带受到相当于静载荷的力, 此时皮带配重端和光杆端所受到的拉力分别为:

式中F1——皮带配重端所受拉力, N

F2——皮带光杆端所受拉力, N

m1——配重质量, kg

m2——光杆端负载质量, kg

g——重力加速度, m/s2

(2) 当配重加速下行时, 光杆端加速上行, 假设此阶段配重端向下的加速度绝对值与光杆端向上的加速度绝对值相等, 则此时皮带配重端和光杆端所受到的拉力分别为:

式中a——配重端向下的加速度绝对值, m/s2

(3) 当配重端加速上行时, 光杆端加速下行, 同样假设此阶段配重端向上的加速度绝对值与光杆端向下的加速度绝对值相等, 则此时皮带配重端和光杆端所受到的拉力分别为:

式中a′——配重端向上的加速度绝对值, m/s2

从以上各式可看出, 当配重处于匀速运动阶段时, 抽油机光杆端皮带和配重端皮带的失效可能性最小;当配重加速下行时, 光杆端皮带受力增大, 配重端皮带受力减小, 此时抽油机光杆端皮带较配重端皮带失效可能性较大;当配重端加速上行时, 光杆端皮带受力减小, 配重端皮带受力增大, 此时配重端皮带较光杆端皮带失效可能性较大。

2. 失效形式

由于抽油机皮带为钢丝与橡胶的复合结构, 这样皮带在制造加工过程中或多或少会有部分缺陷。如内部钢丝初始长度的微小差异, 内部钢丝初始状态内部应力的差异, 制造过程中钢丝排列的不均匀性, 钢丝或橡胶材料本身不均匀性等。因此除抽油机所受载荷突然远远超过其承载能力的情况外, 抽油机整个皮带断裂, 出现断截面钢丝同时断裂的可能性很小, 绝大多数情况下抽油机皮带的失效是一个积累损伤的过程。

正是由于皮带本身的制造缺陷及受力的周期性, 皮带断带之前必然出现内部钢丝局部疲劳断裂, 而不是同时出现。由于某股钢丝出现断丝, 使得其他几股钢丝及橡胶带受力增大, 其外在表现为抽油机皮带变形伸长;再经过一定时间其他几股钢丝陆续断裂, 使橡胶本体难以承受较大负载, 外在表现为抽油机皮带整体断裂失效。除此之外, 当抽油机皮带出现局部钢丝断裂失效时, 皮带在抽油机导向轮或主动轮上的缠绕也可能出现侧偏, 导致抽油机皮带与导向轮的侧板发生较大摩擦, 进一步加剧抽油机皮带的失效。

二、失效预防措施

为避免抽油机皮带失效引发相关事故, 有必要在抽油机出现皮带失效之前采取相应的措施, 及时更换抽油机皮带, 防止安全事故的发生, 确保抽油机正常、安全作业。

1. 导向轮侧面安装触碰开关

当抽油机皮带内部单侧首先出现钢丝断裂时, 皮带橡胶部分伸长量增大, 皮带单侧弯曲导致其在导向轮上的缠绕出现侧偏 (图1) , 加剧与导向轮的摩擦。当抽油机皮带内部单侧钢丝断裂导致皮带伸长量达到一定阶段时, 与安装在导向轮侧面的触碰开关接触进而触发报警系统, 实现抽油机整体停机进行检修。

2. 负载端下死点安装触碰开关

当抽油机皮带内部钢丝首先从中部位置断裂失效, 同样皮带橡胶部分伸长量增大进而导致皮带的总伸长量会明显增加 (图2) , 当内部钢丝断裂失效到一定程度时, 抽油机整个皮带断裂失效。因此当抽油机皮带内部钢丝首先从中部位置断裂失效时, 可以在负载端下死点安装触碰开关, 当皮带伸长量达到一定阶段时, 触发触碰开关进而触发报警系统使机组及时停机, 避免发生安全事故。

公式 (7) 和 (8) 可计算出抽油机皮带在受到负载作用下的伸长量和抽油机皮带能够承受内部钢丝断裂失效的根数。

式中δi——抽油机皮带受到负载作用下的伸长量, m

i——抽油机皮带内部钢丝断裂失效的根数

m——负载质量, kg

l——抽油机皮带的原始长度, m

n——抽油机皮带内部钢丝总数

E——抽油机皮带内钢丝绳弹性模量, Pa

A——抽油机皮带内钢丝的截面积, m2

[σ]——抽油机皮带钢丝的极限拉应力, Pa

抽油机井连续发生皮带断原因浅谈 篇4

抽油机是油田机械采油的主要地面设备, 目前国内各油田使用的抽油机型号越来越多, 但比较常用的类型是常规型游梁式曲柄平衡抽油机, 我所管的抽油机井都是这种型号。在巡回检查中发现南3区5排235抽油机皮带断以后, 按照操作规程更换符合要求的新皮带, 检查抽油机周围无障碍物后, 启动抽油机。第二天我到该井录取资料, 发现油压、套压、电流都略有上升, 第三天录取资料参数继续上升。在平常的工作和学习中我知道抽油泵、抽油杆、油管等井下设备所处的工作环境恶劣, 常年受砂、蜡、水、油的作用, 受摩擦、动载荷的影响。因此, 抽油机井下出现各种故障在所难免, 有的可自行处理如光杆断, 维修班可打捞更换新的光杆。抽油机皮带磨断班组人员就可以更换新的皮带。但是, 在实际过程中有些故障往往存在着分析不清、判断不明, 而影响油井的运转时率和产量, 浪费资金。因此, 正确地分析判断故障, 对于提高油井的运转时率, 多产原油, 节约资金, 都具有一定的实际意义。

南3区5排235井是一口正常生产井, 1997年打加密井周围注水井停注降压, 在南3区5排235井东北方40米位置钻井队正在钻井施工, 这阶段该抽油机井连续出现了皮带断。

2 抽油机井发生故障原因及处理

2.1 抽油机皮带正常运转磨损造成的皮带断

抽油机正常生产时是通过皮带将电动机的高速旋转动力传递给减速箱的输入轴, 经中间轴带动输出轴, 输出轴带动曲柄作低速旋转运动。抽油机皮带摩擦力很大, 长时间高速旋转造成皮带破股、断裂。如果是此原因造成的皮带断只需要按照操作规程更换新皮带即可。

2.2 抽油机皮带“四点一线”不合格

抽油机皮带“四点一线”是指从减速箱大皮带轮, 电动机皮带轮边缘拉一条线通过两轴中心, 这四点在一条直线上。抽油机皮带四点不一线时皮带轮在高速旋转的过程中使皮带发生窜槽磨损加大, 造成皮带损伤程度加大寿命降低。如不在一条直线上, 需要用电机顶丝调整电动机位置来达到“四点一线”。

2.3 电动机固定螺栓或滑轨固定螺栓松动、断裂

固定螺栓断后造成电动机震动加剧, 电动机的位置发生变化, 抽油机皮带“四点一线”发生变化造成皮带磨损严重。这种情况需要及时发现更换新的固定螺栓, 并扶正蹄铁对脚紧固电动机固定螺栓。

2.4 抽油机负荷大, 发生卡泵, 抽油机井严重不平衡

抽油机上冲程和下冲程电流相差大, 严重不平衡, 抽油机运转时皮带摩擦力加大磨损严重, 缩短了抽油机皮带的使用寿命。抽油机井出砂后, 电动机工作的声音不正常, 抽油机负荷明显增大, 用手摸光杆有震动感觉。从功图上分析有锯齿状。当油井结蜡后, 上行冲程中抽油机负荷增大, 下行时负荷减小, 而电动机的上行电流增加, 下行电流比正常时也增加。光杆下行困难, 严重结蜡时光杆下不去。油井产量减少, 测出的示功图圈闭面积要大。

发生此现象洗井是解除油井故障的主要方法, 洗井时的注意事项:

(1) 洗井液要根据井内液体情况而定, 不含水或含水在20%以下的油井应使用原油作为洗井液, 含水大于20%的井用水作为洗井液。

(2) 洗井液的温度要求为70-80摄氏度, 出口温度不低于60摄氏度。

(3) 冲洗时采用反循环洗井, 洗井液用量不少于井筒容积的2倍, 排量由小到大逐步提高, 一般为15-30m3/h。

2.5 抽油机输入轴大皮带轮或电动机皮带轮两轮角槽损坏, 输入轴和电动机皮带轮角槽内有赃物, 杂质。

输入轴大皮带轮或电动机皮带轮角槽有损伤, 输入轴大皮带轮和电动机皮带轮角槽内有杂质, 抽油机皮带与轮槽接触面减少都会造成皮带磨损严重。

因为抽油机大皮带轮的作用是电动机把高速旋转的动力传给皮带, 再由皮带传给大皮带轮, 由大皮带轮带动输入轴, 它是减速器做功运动的桥梁。所以皮带轮也是非常重要的部件。它的好坏也决定着皮带的使用寿命, 更决定抽油机的运转。

抽油机输入轴大皮带轮或电动机皮带轮有损坏的要及时更换相同型号的皮带轮;皮带轮角槽里有赃物或杂质的要及时清理干净。

2.6 减速箱输入轴发生串轴

减速箱轴与齿轮安装不正或齿轮结构不合理, 配合不好, 在运转过程中产生轴向推力造成串轴。抽油机在运转中由于输入轴串轴而造成皮带发生串槽, 皮带始终不能“四点一线”。对于有串轴现象的减速箱应及时修理更换。

2.7 抽油机皮带制造质量差, 长度不一致

每组皮带长度一定要合适, 不能有长有短, 更换新皮带不要按旧的皮带量, 要选择合适的、长度、宽度一致的皮带。如果是单根的新皮带, 发现长短不一, 可将长的用在一组, 短的用在一组。否则拉力不是均匀平均分配而是集中到少数皮带上, 就会缩短皮带使用寿命。同时要保持皮带的清洁, 不要沾染油污。

3 找出主要原因采取措施

南3区5排235井更换好皮带后, 启机时发现抽油机负荷增大, 电动机发出嗡嗡的异常响声, 我们怀疑是井下故障, 录取电流:上、下电流值比平时都增大了两倍多, 油压表指针打到头, 打开取样阀门放空, 发现放出的已经不是褐色的油样, 其中有灰白色的东西。这时马上停机将情况反映给技术员及矿地工队, 经过分析确认取出的油样中有大量的钻井液, 简称为泥浆。在钻进的过程中, 当钻到了与南3-5-235井相连通的层, 泥浆就这样进入生产井, 抽油机井不断运转钻井泥浆就随着油井的采出液一起采出, 造成抽油机负荷增大。这是该井发生故障的真正原因。遇到这种情况必须马上关井以免损害污染油气层, 造成重大的经济损失。

4结论

抽油机井发生皮带断, 会影响抽油机的正常运转, 降低运转时率, 影响油井产量。如果这时抽油机停止运转但电动机由于保护器失灵没有动作还在空转, 时间长会造成电动机烧坏, 产量和财产损失就会加大。所以为了减少和避免产量和财产的损失, 我们在日常巡回检查中一定要认真检查, 录取好电流、压力等基础资料, 发现抽油机皮带断要及时更换合格的新皮带。减速箱输入轴发生串轴的要及时汇报更换减速箱;皮带松驰要及时调整皮带松紧;皮带破损严重的要及时更换新皮带, 更换的新皮带一定要保证皮带松紧适度, “四点一线”合格, 并且固定螺丝一定要对角紧固。发现抽油机负荷增加时要查明原因及时处理。确保抽油机的正常生产。

参考文献

[1]荀永年.《采油工人技术等级考试题解》大庆石油管理局培训部编

抽油机皮带论文 篇5

关键词：抽油机井,盘根皮带,操作规程,改进,实施

机械采油是油田的主要采油工艺, 其生产能耗占油田总能耗30%以上。降低机械采油系统生产能耗是油田节能降耗、高效开发的重要途径。2009年统计吨液耗电高于全厂平均水平抽油机井耗电问题, 抽油机盘根松紧、皮带传动等参数不科学导致耗电是症结问题, 因此, 在采油过程中摸索抽油机井盘跟、皮带操作规程标准, 最大限度降低抽油机井用电负荷, 对提高抽油机井管理水平及油田生产经济效益意义重大。

1 确定盘根最佳松紧度调整界限

通过盘根松紧度与能耗变化规律现场试验, 制定出不同类型盘根松紧度调整实施界限。

1.1 相同测试点数盘根松紧度的能耗变化规律

不同井盘根最松到最紧的圈数不同, 平均值为3圈, 即平均每隔1圈为一个测试点。通过统计, 得出盘根不同松紧度4个点的能耗值, 见表1。

在盘根由最松逐渐调至最紧的过程中, 由于盘根与光杆之间摩擦阻力增大, 使得抽油机负荷上升, 表现为有功功率增大、电流上升、系统效率下降。最松与最紧相比, 平均有功功率下降0.69kW, 下降幅度5.81%, 平均日节电16.56 kWh;平均系统效率上升1.72个百分点, 上升幅度5.49%。

1.2 相同圈数下盘根松紧度与能耗变化规律试验

根据4个测试点抽油机井盘根松紧能耗试验, 确定出盘根从松到紧4个点能耗成正比上升, 在最松点能耗最低。为了更加准确地认识其规律, 采用相同圈数进行能耗测试, 并且加密测试点数的试验方案。

现场试验42口井, 不同井盘根最松到最紧的圈数不同, 所以点数不相同, 无法进行简单的算术平均进行汇总。采用能耗比, 即最松点能耗为P0, 其他点为P/P0。通过汇总, 得出盘根不同点能耗的P/P0值, 绘制出变化曲线, 见图1。

从曲线中可以看出, 通过相同圈数加密试验, 规律与前期试验结论一致, 即最松点能耗最低, 随着盘根的拧紧, 能耗逐步升高。

2 确定皮带最佳松紧度调整界限

通过盘皮带松紧度与能耗的变化规律现场试验, 制定出不同类型皮带松紧度调整的实施界限。

2.1 相同测试点数皮带松紧度的能耗变化规律

以抽油机井皮带不打滑为最松点, 皮带绷紧为最紧点, 在最松到最紧过程中按距离平均选取2个点, 调整电机移动距离, 逐渐上紧皮带, 同步测试这4点的电流、能耗变化情况。

不同长度皮带的可移动距离不同, 平均值为22 mm, 即平均每7 mm为1个点。通过汇总, 得出皮带不同松紧度4个点能耗的平均值, 见表2。

2.2 移动相同距离皮带松紧度与能耗变化规律试验

根据前期抽油机井皮带松紧能耗试验, 从节能角度出发, 发现能耗最低点在皮带较松点, 并得出松紧度与能耗变化规律。但由于在总结规律阶段, 每口井只有4个测量点, 不能精确得出实施界限。为了确定抽油机井皮带松紧度实施界限, 后续采用移动相同距离进行能耗测试、并且加密测试点数。

以抽油机井皮带不打滑为最松点, 对于5380和6350皮带, 在最松到最紧过程中平均每隔3 mm为一测试点, 调整电机移动距离, 逐渐上紧皮带, 同步测试这几个点的电流、能耗变化情况, 直到最紧点 (皮带绷紧) 。对于8000皮带, 在最松到最紧过程中平均每隔4 mm为一测试点, 调整电机移动距离, 逐渐上紧皮带, 同步测试这几个点的电流、能耗变化情况, 直到最紧点 (皮带绷紧) 。

通过加密试验, 得出的规律与前期试验结论一致, 即从皮带最松到最紧, 有功功率先下降到最低后逐步上升。得出如下结论:对于5380型和6380型皮带, 距离最松点6 mm处, 能耗最低;对于8000型皮带, 距离最松点8 mm处, 能耗最低。

3 实施效果评价

通过1年试验摸索, 对抽油机井加盘跟、换皮带操作规程原标准进行了完善、补充, 按照新的操作规程进行操作, 取得了较好的经济效益。实施后既提高了抽油机井管理水平, 又实现了节能降耗。截至2010年10月底, 抽油机井吨液耗电由2009年5.88 k W下降至2010年10月5.33 k W, 下降幅度达9.35%。

4 结论及认识

1) 针对机械采油井生产动态数据, 不同生产状况的抽油机井采取不同的皮带、盘根最佳能耗调整参数, 可有效提高抽油机井系统效率和管理水平, 最大化实现节能降耗工作。

2) 抽油机井加盘跟、换皮带操作规程标准的制定、修订完善对抽油机井工作具有适应性、具体性、全面性、可操作性。

3) 抽油机井加盘跟、换皮带操作规程只有配合有力的监督才能真正贯彻执行, 通过监督才能及时掌握标准是否适应生产实际, 为修订标准提供可靠的依据。

4) 开展研究的过程, 既是一个实施已有抽油机井技术标准的过程, 也是修订、完善标准及制定新技术标准的过程。

抽油机皮带论文 篇6

发动机前端皮带轮系新设计及更改设计都需进行动力学可靠性校核, 由于前端皮带轮系由曲轴皮带轮曲轴驱动, 曲轴带轮的转速不均匀性会影响皮带轮系工作的稳定性, 转速波动剧烈的情况甚至影响皮带轮系的可靠性。

对柴油机进行曲轴动力学分析, 可以得到曲轴皮带轮的实时转速波动数据, 并将该转速波动作为皮带动力学分析分析的边界参数, 可以尽量真实的模拟发动机前端轮系的运行情况, 提高模拟计算的准确性。

1 前端轮系方案背景介绍

某单质量飞轮柴油机更改设计, 采用双质量飞轮结构。该发动机前端皮带轮系由曲轴带轮驱动, 由单质量飞轮改为双质量飞轮, 会影响曲轴前端皮带轮的转速波动, 因此需对前端轮系进行动力学分析, 评估其可靠性。

1.1 前端皮带轮系介绍

该皮带轮系由曲轴皮带轮为驱动轮、被驱动部件有动力转向泵、真空泵、水泵与空调压缩机。其中由于发电机转动惯量大, 且速比较大, 为减小其对皮带系统的冲击, 发电机带有单向离合器。

1.2 双质量飞轮结构特点

该皮带轮系由曲轴皮带轮为驱动轮、被驱动部件有动力转向泵、真空泵、水泵与空调压缩机。其中由于发电机转动惯量大, 且速比较大, 为减小其对皮带系统的冲击, 发电机带有单向离合器。

2 动力学计算模型

2.1 计算原理

采用多体动力学软件计算, 计算原理为建立并求解前端皮带轮系统的动力学方程:

公式中:[m]为质量矩阵;[c]为阻尼矩阵;[k]为刚度矩阵;[f]为载荷矩阵;{x}、{x'}、{x''}分别为位移、速度、加速度。

2.2 皮带系统动力学建模参数

(1) 皮带轮系参数:包括带轮系的几何尺寸, 各带轮与驱动附件转动惯量等。皮带参数, 皮带几何尺寸, 质量, 弹性模量以及摩擦系数, 其中弹性模量与摩擦系数由试验测得。

张紧轮参数:张紧轮几何参数及张紧轮扭簧刚度, 张紧轮阻尼块阻尼通过须标定张紧轮扭矩回滞曲线获取。

3 模型建立

该前端皮带轮系统采用7PK聚酯线绳多楔带, 由曲轴前端皮带轮驱动, 附件有发电机、动力转向泵、真空泵、水泵与空调压缩机。其中由于发电机转动惯量大, 且速比较大, 为减小其对皮带系统的冲击, 发电机带有单向离合器。

动力学模型模型包括前端皮带轮系统以及曲轴飞轮模型。详细的参数获取前面已经说明, 建模说明可参考用户手册。计算输入条件为缸压曲线, 可以试验测得或模拟计算获取, 缸压曲线施加在曲轴单元上。

计算转速范围为发动机的怠速到到发动机工作最高转速。

4 计算结果

附件皮带传动系统通过皮带与带轮间摩擦传递扭矩, 皮带抗拉强度低, 皮带刚度小, 传动过程中皮带变形量大, 易产生横向振动。主要评估皮带的动态张力、横向振动、皮带打滑率等。

4.1 皮带张力

皮带最大动态张紧力为1930N, 可为皮带耐久性评估提供边界条件。皮带最大动态张力在低转速较大, 高转速较小, 这与曲轴皮带轮的低速转速波动较大, 高速转速波动较小有关。

4.2 皮带横向振动结果

横向振动最大的皮带松边振动幅值见图6, 要求皮带横向振动幅值<皮带跨度的10%, 图中阴影部分为该段皮带振动限值。皮带横向振幅最大皮带段在限值范围之内。

4.3 打滑率结果

最大打滑率出现在水泵带轮位置, 水泵皮带轮在低速时打滑率超过3%的限值。一般要求打滑率要小于3%。大于3%时, 需通过试验验证皮带轮系无异响可接受。

4.4 张紧轮摆幅

张紧轮最大摆幅为3.1°, 按供应商要求张紧轮最大摆幅在6°的限值之内, 该张紧轮满足要求。

该皮带轮系的动态张力、皮带横向振动、以及张紧轮摆幅都满足要求, 打滑率超出3%的限值, 需要通过试验验证。该皮带轮系已通过整车4.5万公里综合耐久试验验证。

5 结论

(1) 通过皮带的动力学动力学计算, 可以求解皮带系统在动态工作时各个动态参数, 并依此判断皮带系统的动力学性能、耐久性是否满足使用要求。

(2) 使用动力学计算方法, 可以缩短皮带轮系的开发时间, 降低开发成本。

参考文献

[1]EXCITE Timing Drive user guide, AVL

[2]EXCITE Power Unit user guide, AVL

抽油机皮带论文 篇7

随着对发动机噪声研究水平的不断提升,人们对发动机燃烧噪声、机械噪声、空气动力噪声等主要突出噪声问题的研究已经达到一个很高的层次[1]。本文针对某汽油机的减振皮带轮结构特点设计一种隔音罩,并对其进行试验研究,验证了该减振皮带轮隔声罩的降噪效果,对发动机降噪具有积极的借鉴意义。

1、减振皮带轮噪声辐射机理分析

1.1曲轴旋转系统结构

该发动机曲轴旋转系统包括减振皮带轮、机油泵、曲轴、曲柄连杆和飞轮等,见图1所示。

1.2辐射噪声机理分析

发动机工作时,曲轴曲拐承受的扭矩是周期性变化的,而飞轮具有很大的转动惯量,它的转速可以看作恒定的,所以曲拐相对飞轮作大小、方向周期性变化的扭转振动,发生扭振时,曲轴前端角振幅最大,当扭振频率与曲轴系统发生共振时,则会引起很大的噪声[2]。发动机工作时产生的燃烧噪声,其中一部分能量通过活塞、连杆、曲轴最终通过减振皮带轮辐射出;此外直接由曲轴驱动的正时系统、机油泵泵等附件产生的振动也会通过曲轴-减振皮带轮处形成辐射噪声。综上所述,减振皮带轮对发动机前方噪声有着重要的影响。

2、隔声罩结构及降噪的机理

2.1隔声罩结构设计

隔声罩外层为2mm厚的工程塑料,内部是PU材料,PU直接在外层表面发泡成型;隔声罩安装孔设计有刚性衬套和减振橡胶垫,见图2所示。

2.2隔声罩降噪原理

隔声罩的发泡材料为内部有大量的微孔和间隙的多孔吸声材料,当声波入射到多孔材料表面时激发微孔内的空气振动,空气和固体筋络间产生相对运动,由于空气的粘滞性,微孔内产生相应的阻力,使振动空气的动能不断转化为热能,从而使声能衰减[3]。

3、试验验证

试验测试了减振皮带轮0.25m处噪声。试验表明,安装隔声罩后怠速时,近场噪声降低1.02d BA,见图3。

加速时,近场噪声降低0-2.5d BA,高速时表现较为明显,见图4。

分析噪声频谱,800Hz-1600Hz带宽的噪声有较为明显的降低,另外机油泵驱动谐次噪声(48阶、56阶等)降低也较为明显,高速时可降低10d BA以上,较为明显的改善了噪声品质,见图5。

4、结论

减振皮带轮隔声罩能够有效的降低降低发动机前端噪声,改善了发动机声品质。隔声罩的使用可以在不改变发动机主要功能部件的情况下,实现发动机噪声的改善,具有较好的产品移植性。

摘要：文章针对某汽油机减振皮带轮结构设计了一种隔音罩,并对其进行试验研究,验证了隔声罩的隔音性能,对发动机声品质有较明显的改善。

关键词：减振皮带轮,隔声罩

参考文献

[1]庞剑,谌刚.何华等.汽车噪声与振动—理论与应用[M]北京理工大学出版社,2006

[2]陈家瑞.汽车构造(上册).机械工业出版社,2009.2.