抽油機實驗平臺與電氣控制設計

1、抽油機實驗平臺與電氣控制設計,指導教師：曹立文 學生姓名：閆方明,,常規(guī)游梁式抽油機不足之處,1.游梁式抽油機是一種帶有沖擊性的周期交變載荷，起動轉矩大，在一個周期內負載波動很大，而電機在運行過程中大多數又處于輕載狀態(tài)，所以工作效率不高。2.在換向過程中懸點加速度比較大。抽油桿在運行過程中彈性變形是很明顯的，在換向時變形就更大，進而減少了實際行程，從而降低效率3.

2、沖程較短。 4.能源消耗,改進措施,開發(fā)新型節(jié)能抽油機，提高抽油機本身的機械效率，改善供電線路的布置情況等。即本文所設計的節(jié)能型無游梁式抽油機。,總體方案,電機選型,目前電機大體分成此三種：三相異步電動機、直流電機以及開關磁阻電動機。對于這三種電機進行性能分析。開關磁阻電機可長期在低速運行，而且效率不會低于85％，壽命長，幾乎不需要維護。最后確定電機為開關磁阻電動機。適合頻繁正反轉，適合頻繁啟停，適合帶載啟動，

3、過載能力高。開關磁阻電機可長期在低速運行，而且效率不會低于85％，壽命長，幾乎不需要維護。,電機選型,懸點靜載荷計算： 抽油桿向上運動時懸點靜載荷： 抽油桿向下運動懸點靜載荷：,電機選型,懸點動載荷計算配重塊向上運動時慣性載荷：配重塊向下運動時慣性載荷：,電機選型,做出懸點載荷曲線圖如下,電機選型,電機上最大的載荷為：電機功率為：所以選用的開關磁阻電機的型號為SRM1-180L-10，額定功率15

4、KW，額定轉矩143.2N.M,額定電流32.2A，額定效率94.84％，調速范圍50-2000r/min，過載倍數1.6，轉動慣量0.0565KG.m²,配重塊結構設計,結構分析可知，其重量是抽油桿和所抽油液的質量之和的二分之一：因為在不同工作環(huán)境下（如油液的密度不同等），所需要的配重質量會有變化，所以在設計時，選用了方便添加和拆卸的配重塊，用連接板將主副配重塊相連接，配重塊通過制造加工，這種配重塊常用的是15kg每個，

5、在這里本設計也采用15kg的游離配重塊。,配重塊結構設計,配重塊結構設計,配重塊導向輪設計：,配重塊結構設計,配重塊導向輪設計： 強度校核：軸中間：M=25×103×45=115875N.mm,配重塊結構設計,配重塊導向輪設計：導向輪軸得抗彎截面系數為：在設計中導向輪軸得直徑為40mm，帶入公式得W=×3.14×=6280mm³最大彎曲正應力為：彎矩得條件公式

6、為：,配重塊結構設計,配重塊導向輪設計：該輪軸得材料選用得是45號鋼進行正火處理，通過查找機械設計手冊表10-2得，該軸得許用應力為196MPa，由上面的公式可知 ，強度滿足要求。,配重塊結構設計,由于配重塊的運動是上下往復運動，所以配重塊的導向部分要有一定的緩沖最用，本設計選用的是彈簧進行緩沖。,配重塊結構設計,彈簧的選擇：首先確定彈簧尺寸：直徑：d=4mm中經：D2=25mm內徑：D1=21mm外徑：D=29mm。自由高度

7、：彈簧指數：節(jié)距：工作過程中彈簧絲截面的最大剪切力為：,配重塊結構設計,當軸向力最大時，切應力得截面應為橢圓截面，對曲度系數Ks進行修正得到K1：彈簧絲的強度條件： 即帶入相關參數得到 d2.4mm,配重塊結構設計,最后本設計決定采用得彈簧規(guī)格為：d=3，D2=25mm，有效圈數為8圈。自由高度為84.5mm。又因為此彈簧是兩端固定的，則細長比b應大于等于5

8、.3，而此彈簧的細長比b=H0/D2=3.35，于是它的穩(wěn)定性滿足需求，不必校核了。,上下接近開關,原實驗平臺采用紅外線感測式接近開關，此類接近開關在非感應裝置經過時也會觸發(fā)，給PLc發(fā)送信號，進而影響抽油動作?，F(xiàn)采用霍爾式接近開關，磁力觸發(fā)，是接近開關的觸發(fā)具有唯一性。,上下接近開關,上下行程開關,原實驗平臺上無行程開關（位置開關），當接近開關意外失靈，會造成電機持續(xù)運轉現(xiàn)平臺加上直動式行程開關，起到限位的作用，用折彎的鐵片作為連