液壓反饋抽稠泵設(shè)計(jì)

液壓反饋抽稠泵設(shè)計(jì)作者姓名：指導(dǎo)教師：學(xué)院名稱：東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院專業(yè)名稱：機(jī)電一體化2011年8月東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：液壓反饋抽稠泵設(shè)計(jì)基本內(nèi)容：液壓泵反饋抽稠泵的工作原理套裝式液壓反饋抽稠泵結(jié)構(gòu)套裝式液壓反饋抽稠泵抽汲原理套裝式液壓反饋抽稠泵技術(shù)性能結(jié)論指導(dǎo)教師：年月曰摘要針對普通抽油泵在稠油井中使用時(shí)存在抽油桿柱下行困難的問題，提出一種新型液壓反饋抽稠油泵。這種抽油泵主要由出油閥、進(jìn)油閥、大泵筒、小柱塞和柱塞泵筒等組成，具有進(jìn)排油腔和呼吸腔兩個(gè)腔室，在抽油機(jī)下沖程中抽油桿柱下端產(chǎn)生一個(gè)方向向下的液壓反饋力，幫助抽油桿柱下行，克服了抽油桿柱下行困難的問題，有效提高抽油泵的有效沖程，延長抽油桿柱壽命。該泵還具有自動(dòng)卸油、一次管柱注采、正反向洗井和沖砂等多種配套功能，方便于稠油井作業(yè)，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。關(guān)鍵詞：液壓反饋稠油開采抽油泵抽油桿設(shè)計(jì)AbstractAttheaverageinthedenseoilpumpwellwhenusingexistingsuckerrodcolumndowndifficultquestion,putforwardanewhydraulicfeedbacksmokethedenseoilpump.Thismainlybytheoilpumpvalve,bigpumpcylinder,smallpistonandcylinderpistonpumpandothercomponents,hasfarintothechamberandbreathingchambertwochamberinpumpingunit,thestrokeinsuckerrodcolumnendsproduceadirectiondownthehydraulicforcefeedback,helpsuckerroddownwardcolumn,overcomethesuckerrodcolumndowndifficultissues,effectivelyimprovetheeffectivestrokepump,andextendthelifeofsuckerrodcolumn.Thepumpalsohaveautomaticdischargingoil,astringinjection-production,positiveandnegativetowashwellandtheblastingsupportingfunction,convenienceinoperationofheavyoilWells,reducelaborintensity.Keywords:HydraulicfeedbackMiningofheavyoilpumpSuckerroddesign目錄TOC\o"1-5"\h\z畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書I\o"CurrentDocument"摘要IIAbstractIII第一章緒論1\o"CurrentDocument"第二章液壓泵反饋抽稠泵的工作原理22.1液壓泵反饋抽稠泵工作原理2\o"CurrentDocument"2.2液壓反饋抽稠泵的主要性能參數(shù)42.2.1液壓反饋抽稠泵的壓力4\o"CurrentDocument"2.2.2轉(zhuǎn)速52.2.3排量及流量52.2.4泵的功率7第三章套裝式液壓反饋抽稠泵結(jié)構(gòu)8第四章套裝式液壓反饋抽稠泵抽汲原理10第五章套裝式液壓反饋抽稠泵技術(shù)性能11\o"CurrentDocument"5.1主要技術(shù)參數(shù)11\o"CurrentDocument"5.2桿柱下行動(dòng)力分析11\o"CurrentDocument"5.3輔助性能特點(diǎn)12\o"CurrentDocument"結(jié)論14IV參考文獻(xiàn)15第一章緒論近些年來，為了彌補(bǔ)老油田含水上升所引起的產(chǎn)量遞減，各類稠油油藏相繼投人開發(fā)。但由于稠油粘度高，有桿泵舉升困難。使用普通有桿泵時(shí)，光桿下行和泵腔進(jìn)油困難，造成泵有效沖程短、泵效低、檢泵周期短。前幾年研制的浸人式抽稠油泵和多功能稠油泵雖然利用下行程液力反饋結(jié)構(gòu)，較好地解決了這一問題，但是它們在下井時(shí)必須采用脫接器來實(shí)現(xiàn)抽油桿與泵柱塞的對接，增加了作業(yè)過程的復(fù)雜性。為此，我們提出了一種新型套裝式抽稠油泵。這種泵結(jié)構(gòu)新穎，作業(yè)簡單，無需脫接器，采用了前兩種泵能拖動(dòng)抽油桿下端下行的液壓反饋原理。試驗(yàn)表明，該泵抽稠油性能很好，并可大大減輕施工作業(yè)難度，作業(yè)成功率100%。第二章液壓泵反饋抽稠泵的工作原理2.1液壓泵反饋抽稠泵工作原理液壓泵反饋抽稠泵屬于容積式液壓機(jī)械，它屬于利用密封油腔容積的大小變化來工作。因此，抓住密封油腔容積是如何構(gòu)成及如何變化的問題，就是理解液壓反饋抽稠泵的工作原理與特點(diǎn)的關(guān)鍵。如圖1所示：圖1液壓反饋抽稠泵工作原理圖圖中柱塞裝在上部缸體中形成密封油腔容積，柱塞在上部彈簧的作用下始終壓緊在其下的偏心、輪上。當(dāng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞便在缸體中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使得其上部密封油腔的容積大小隨之發(fā)生周期性的變化。當(dāng)柱塞外伸，密封油腔由小變大，局部形成真空，油箱中的油液在大氣壓的作用下，經(jīng)吸油管頂開左邊吸油單向閥進(jìn)入密封油腔而實(shí)現(xiàn)吸油，此時(shí)右邊排油單向閥在系統(tǒng)管道油液壓力的作用下關(guān)閉；反之，當(dāng)柱塞被偏心輪壓進(jìn)缸體時(shí)，密封油腔由大變小時(shí)，密封油腔中吸滿的油液將頂開右邊壓油單向閥流入系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)壓油，此時(shí)左邊吸油單向閥關(guān)閉。原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)偏心輪不斷旋轉(zhuǎn)，液壓泵就不斷的吸油和壓油。液壓反饋抽稠泵排出油液的壓力取決于油液流動(dòng)需要克服的阻力，排出油液的流量取決于密封腔容積變化的大小和速度。由此可見，液壓反饋抽稠泵靠密封油腔容積的變化實(shí)現(xiàn)吸油和壓油，從而將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械功率Ts（T為輸入的轉(zhuǎn)矩，3為輸入的角速度）轉(zhuǎn)換成液壓功率為pq（p為輸出壓力，q為輸出流量）；左右兩個(gè)單向閥組成配流機(jī)構(gòu)（這里稱為閥配流）使吸油和排油過程相互隔開，從而使系統(tǒng)能隨負(fù)載建立相應(yīng)的壓力。液壓反饋抽稠泵是靠密封油腔的容積變化進(jìn)行工作的，構(gòu)成液壓反饋抽稠泵必須具備以下三個(gè)條件：⑴具有一個(gè)或若干個(gè)密封油腔；⑵密封油腔的容積能產(chǎn)生由小到大和由大到小的變化，以形成吸油和壓油構(gòu)成；⑶具有相應(yīng)的配流機(jī)構(gòu)以使吸油和排油過程能各自獨(dú)立完成。泵和傳送馬達(dá)實(shí)現(xiàn)進(jìn)油、排油方式稱為配流。2.2液壓反饋抽稠泵的主要性能參數(shù)液壓反饋抽稠泵的性能參數(shù)主要有壓力、轉(zhuǎn)速、排量、流量、功率、效率和噪聲。2.2.1液壓反饋抽稠泵的壓力液壓反饋抽稠泵的壓力的常用單位為MPa。⑴額定壓力Pn在正常工作條件下，按實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)所允許的最高壓力。額定壓力值與泵的結(jié)構(gòu)形式及其零部件的強(qiáng)度、工作壽命和容積效率有關(guān)。在液壓系統(tǒng)中，安全閥的調(diào)定壓力要小于泵的額定壓力。⑵最高允許壓力PmaxPmax是指泵段時(shí)間內(nèi)所允許超載使用得極限壓力，它受泵本身密封性能和零件強(qiáng)度等因素的限制。⑶工作壓力P泵在實(shí)際工作時(shí)的輸出壓力，亦即泵出口的壓力，泵的輸出壓力由負(fù)載決定。當(dāng)負(fù)載增加，輸出壓力就增大；負(fù)載減小，輸出壓力就降低。⑷吸入壓力Po吸入壓力指泵進(jìn)口處的壓力。自吸式泵的吸入壓力低于大氣壓力，一般用于吸入高度衡量。當(dāng)泵的安裝高度太高或吸油阻力過大時(shí)，泵的進(jìn)口壓力就將因低于極限吸入壓力而導(dǎo)致吸油不充分，而在吸油腔產(chǎn)生穴或氣蝕。吸入壓力的大小與泵的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。2.2.2轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速的常用單位為r/min。⑴額定轉(zhuǎn)速n。在額定壓力下，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推薦能長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行并保持較高運(yùn)行效率的轉(zhuǎn)速。⑵最高轉(zhuǎn)速Nmax。為了保證泵可靠工作或運(yùn)行效率不致過低允許的最低轉(zhuǎn)速。2.2.3排量及流量⑴排量V（m3/r，常用單位為mL/r）在不考慮泄漏的情況下，泵主軸每旋轉(zhuǎn)一周，所排出的液體的體積稱為排量，又稱為理論排量、幾何排量。⑵理論流量q1（m3/s,常用單位為L/min）在不考慮排泄的情況下，泵在單位時(shí)間內(nèi)所排出的液體的體積稱為理論流量；工程上又稱空載流量。q1=nV式中n泵額定轉(zhuǎn)速（r/min）V泵的排量⑶實(shí)際流量q指實(shí)際運(yùn)行時(shí)，在不同壓力下泵所排出的流量。實(shí)際流量低于理論流量，其差值q1=q1-q為泵的泄漏量。⑷額定流量q工n在額定壓力、額定轉(zhuǎn)速下，按實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須保證的輸出流量。⑸瞬時(shí)理論流量qtsh由于運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)理，泵的流量往往具有脈動(dòng)性，泵某一瞬間所排的理論流量稱為瞬時(shí)理論流量。⑹流量不均勻系數(shù)8q在泵的轉(zhuǎn)速一定時(shí)，因流量脈動(dòng)造成的流量不均勻程度。8q=（5tsh）max-MshLinq12.2.4泵的功率泵的輸入功率為機(jī)械功率，以泵軸上的轉(zhuǎn)矩T和角速度3的乘積來表示；泵的輸出功率為泵的功率，以壓力P和流量q的乘積來表示。⑴泵的功率p.兀1液壓泵的輸入功率是馬達(dá)的輸出功率，亦即實(shí)際驅(qū)動(dòng)泵軸所需的機(jī)械功率p1=3T=2nnT⑵輸出功率po泵的輸出功率（KW）用其實(shí)際流量q和出口壓力p的乘積表示po=pq式中q泵的實(shí)際流量（m3/s）；P泵的出口壓力（Pa）⑶理論功率Pt如果泵在能量轉(zhuǎn)換過程中沒有能量損失，則輸入功率與輸出功率相等，即為理論功率，用Pt表示Pt=pqt=2nnTt式中Tt---泵的理論轉(zhuǎn)矩。第三章套裝式液壓反饋抽稠泵結(jié)構(gòu)套裝式液壓反饋抽稠油泵進(jìn)油閥安裝在小柱塞頂部，出油閥與柱塞泵筒之間通過連接管連接。柱塞泵筒的內(nèi)表面與小柱塞外表面配合密封，組成短泵筒、長柱塞結(jié)構(gòu)；柱塞泵筒的外表面則與大泵筒內(nèi)表面配合密封，組成短柱塞、長泵筒結(jié)構(gòu)。這樣，兩臺(tái)泵通過適當(dāng)?shù)穆?lián)接方式有機(jī)地套疊在一起，形成進(jìn)排油腔和呼吸腔。其中，進(jìn)排油腔為出油閥與進(jìn)油閥之間的連接管內(nèi)腔，為該泵的有效抽油腔室；呼吸腔為大泵筒和小柱塞之間腔室中位于柱塞泵筒下方的部分，該腔室下部有一與油套環(huán)形空間相通的連通孔，其壓力始終為泵沉沒壓力。套裝式液壓反饋抽稠油泵結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示：圖2套裝式液壓反饋抽稠油泵結(jié)構(gòu)示意圖1-出油閥2-進(jìn)油閥3-大泵筒4-小柱塞5-連接管6-柱塞泵筒為了保證柱塞泵筒在雙面密封的情況下能夠靈活運(yùn)動(dòng)這一設(shè)計(jì)要點(diǎn)，大泵筒與小柱塞之間采用了適當(dāng)?shù)穆?lián)接方式。下井作業(yè)時(shí)，由大泵筒、小柱塞和進(jìn)油閥等構(gòu)成的抽油泵下部分連接在油管下端，隨油管下人井內(nèi)。由柱塞泵筒、連接管和出油閥等構(gòu)成的抽油泵上部分連接在抽油桿下端，隨抽油桿下人井內(nèi)，碰泵后即可開始抽油。第四章套裝式液壓反饋抽稠泵抽汲原理上沖程時(shí)，抽油桿帶著出油閥、連接管和柱塞泵筒上行，出油閥關(guān)閉，進(jìn)排油腔壓力降低。當(dāng)壓力降至低于進(jìn)油閥下方的泵沉沒壓力時(shí)，進(jìn)油閥開啟，井筒內(nèi)原油通過小柱塞內(nèi)腔進(jìn)人進(jìn)排油腔，實(shí)現(xiàn)進(jìn)排油腔進(jìn)油。下沖程時(shí)，抽油桿帶著出油閥、連接管和柱塞泵筒下行，進(jìn)油閥關(guān)閉，進(jìn)排油腔壓力升高。當(dāng)壓力升至高于泵上油管內(nèi)壓力時(shí)，出油閥開啟，進(jìn)排油腔內(nèi)原油排人到泵上油管內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)排油腔排油。進(jìn)油和排油過程循環(huán)交替進(jìn)行，便將井內(nèi)原油連續(xù)舉升至地面。在泵進(jìn)油或排油過程中，泵呼吸腔也通過連通孔吸人或呼出原油，但是，它并不向油管內(nèi)排出原油。第五章套裝式液壓反饋抽稠泵技術(shù)性能5.1主要技術(shù)參數(shù)套裝式抽稠油泵主要技術(shù)參數(shù)見表1:規(guī)格/mm最大沖程/m最大外徑/mm上端聯(lián)接油管螺紋下端聯(lián)接油管螺紋聯(lián)，接抽油桿直徑/mm（忽％象間炒母44/565.189.52%TBC2%T}iG222.2照2,356。05.11073MTRG226啊2、3表1套裝式液壓反饋抽稠油泵主要技術(shù)參數(shù)套裝式抽稠油泵的排量為泵進(jìn)排油腔的容積與抽油機(jī)沖次的乘積，即小柱塞的橫截面與抽油機(jī)沖程和沖次的乘積。5.2桿柱下行動(dòng)力分析普通有桿泵在下沖程中，桿柱受到的運(yùn)動(dòng)阻力主要有油管內(nèi)原油與桿柱間的摩擦阻力、原油對桿柱的浮力以及柱塞與泵筒之間的摩擦阻力。對于稀油來說，這兩項(xiàng)摩擦阻力較小，可以忽略不計(jì)，但對于高粘度稠油來說卻很大，嚴(yán)重阻礙抽油桿柱下行，甚至使抽油桿無法下行。套裝式抽稠油泵中呼吸腔的設(shè)計(jì)就是為了在下沖程時(shí)在抽油桿下端產(chǎn)生一個(gè)向下的拉力，拉動(dòng)抽油桿下行。該拉力是這樣產(chǎn)生的：下沖程時(shí)，柱塞泵筒及連接管的上端作用著泵上油管內(nèi)液柱壓力，而柱塞泵筒的下端作用著泵沉沒壓力。這兩個(gè)壓力之間存在很大的壓力差，方向向下。這樣，在柱塞泵筒及連接管上就產(chǎn)生了一個(gè)很大的、指向下方的作用力，拉動(dòng)抽油桿柱下行，有效解決了抽油桿下行困難的問題。例如：對于排量相當(dāng)于①56mm普通泵的56/70mm規(guī)格套裝式抽稠油泵來說，當(dāng)泵掛深度為1000m、泵沉沒度為300m、一稠油密度為0.95g/cm3時(shí)，其產(chǎn)生的抽油桿下行動(dòng)力為9.2kN;對于排量相當(dāng)于①44mm普通泵的44/56mm規(guī)格套裝式抽稠油泵來說，當(dāng)泵掛深度為1500m、泵沉沒度為300m、稠油密度為0.95g/cm3時(shí)，其產(chǎn)生的抽油桿下行動(dòng)力為11kN。5.3輔助性能特點(diǎn)(