【溫馨提示】====設計包含CAD圖紙 和 DOC文檔，均可以在線預覽，所見即所得，，dwg后綴的文件為CAD圖，超高清，可編輯，無任何水印，，充值下載得到【資源目錄】里展示的所有文件======課題帶三維，則表示文件里包含三維源文件，由于三維組成零件數(shù)量較多，為保證預覽的簡潔性，店家將三維文件夾進行了打包。三維預覽圖，均為店主電腦打開軟件進行截圖的，保證能夠打開，下載后解壓即可。======詳情可咨詢QQ：1304139763
沈陽理工大學應用技術學院
畢業(yè)設計(論文)開題報告
題 目 名 稱：API偏置抽油機設計
題 目 類 別：工程設計
院 （系）：機運學院
專 業(yè) 班 級：
學 生 姓 名：張建
指 導 教 師：張福/教授
開題報告日期： 4月12日
API偏置抽油機設計：RM912D-427-144
1、 題目來源
本題目來源于湖北省教育廳重點研究計劃項目“API系列偏置抽油機模塊化設計”研究項目的一部分。
2、研究目的和意義
本項目的研究目標為：確定44種API系列偏置抽油機的機構尺寸，對其進行模塊化分，在此基礎上，設計出44種API系列偏置抽油機的生產(chǎn)圖樣。本設計完成其中一個設計的內(nèi)容。
本項目的研究意義： 近幾年來，隨著油田開采技術的不斷發(fā)展，對抽油機也提出了更高的要求，即深泵掛，大行程，節(jié)省能源。常規(guī)抽油機不具備上述技術要求，必須尋找新的替代產(chǎn)品。針對此問題提出了:API系列抽油機，該抽油機是指按照美國石油學會APISPEC11E《抽油機規(guī)范》設計、制造的系列常規(guī)及便置游梁式抽油機。它是在常規(guī)型游梁抽油機的基礎上研制而成的，整機具有結構簡單，操作方便生產(chǎn)成本低及節(jié)能效果好的優(yōu)點。
常軌型抽油機受到四桿機構的限制，游梁擺角不能過大，導致整機質(zhì)量偏重，體積偏大。偏置式游梁抽油機是在常規(guī)型抽油機的基礎上經(jīng)過優(yōu)化四連桿機構的幾何尺寸，優(yōu)化了平衡重的夾角，改變了平衡重的相位角而產(chǎn)生的一種新型的抽油機。通過平衡重在曲柄軸上產(chǎn)生的扭矩與懸點負載在曲柄軸上產(chǎn)生的扭矩相平衡，使抽油機運轉時峰值扭矩和峰值電流都有較大幅度的降低，從而達到節(jié)能的目的。
其特點是：①游梁采用短前臂、大擺角結構，既能滿足沖程長度要求，又可減小游粱截面面積．節(jié)省原材料。②該機在上沖程時連桿與游梁呈90工作，受力狀態(tài)好，在上沖程時．曲柄轉角大，動載小，峰值扭短小。③采用偏置型平衡結構．高效節(jié)能。
偏置式游梁抽油機滿足了現(xiàn)在油田的發(fā)展需求和當代所提倡的節(jié)能型產(chǎn)品的發(fā)展要求，提高了開采效率，降低了損耗同時節(jié)約了成本，為企業(yè)創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟效益，因此它有廣闊的發(fā)展前景
3、閱讀的主要參考文獻及資料名稱
[1] 趙麗,汪林,石樹慎，游粱式抽油機電氣節(jié)能方法分析及論證[J]，東北大學學報（自然科學版），1993，（06）。
[2] 劉揚松 抽油機失效的故障樹分析[J]。石油天然氣學報，1990，（02）
[3] 萬邦烈，新系列游梁式抽油機—抽油泵裝置所用電動機功率的計算公式和電動機功率的選擇圖解[J]。石油礦場機械，1980（02）。
[4] 萬邦烈，新系列游梁式抽油機—抽油泵裝置所用抽油泵的排量系數(shù)和合理沉沒度的選擇圖解[J]。石油礦場機械，1981（02）。
[5] 宋明濤,阮亭忠,加重桿選擇和多級抽油機組合設計方法[J]。石油礦場機械，1985，（04）。
[6] 周繼德,. 用功率曲線法判斷和用功率曲線法判斷和調(diào)整抽油機的平衡 [J]. 石油礦場機械，1988（05）。
[7] 李樹臻,. 一般型的游梁式抽油機最優(yōu)平衡計算 [J]. 石油礦場機械，1988（06）。
[8] 郭登明, 江山, 管鋒, 朱永敏, 劉云珍.CYJY12-4.8-73HB型偏置抽油機改進設計 [J]. 河南油田, 2005（01）
[9] 張連山. 國外新型游梁抽油機 [J]. 石油機械, 1988（08）
[10] 張連山. 國外抽油機發(fā)展趨勢 [J]. 國外石油機械,1996（03）
[11] 郭登明, 艾薇, 余旭陽. 草繪設計與三維建模-----基于PRO/E的API系列抽油機模塊化設計之二[J]. 石油機械, 2004（07）
[12] 郭登明, 艾薇, 余旭陽. 總體參數(shù)及四連桿機構的尺寸規(guī)劃-----基于PRO/E的API系列抽油機模塊化設計之一[J]. 石油機械, 2004（05）
[13] 黃清世, 劉卓鈞. TM型抽油機連桿機構尺寸參數(shù)計算的一種簡便方法 [J]. 石油天然氣學報, 1987（02）
Standard Handbook of Petroleum & Natural Gas Engineering
By Lyons, William C; Plisga,Gary S
Publication: Burling, MA Elseiver, 2005
Fundamentals of the Petroleum Industry
By Anderson, Robert O.
Publication: Norman,Okla, University of Oklahoma Press,1984.
Advances in Lasers and Applications: Proceedings of the Fifty-second Scottish Universities Summer School in Physics, St. Andrews, September 1998
by Finlayson, D. M.
Publication:Bristol; Philadelphia Insititute of Physics Publishing, 1999
Introduction to Engineering Design: Modelling, Synthesis and Problem Solving Strategies
by Samuel, A. E.; Weir, John
Publication: Oxford, Boston Elsevier,1999
Pumps and Hydraulics
6Th Ed.
by miller,Rex.; Miller, Mark R.;Swewart, Harry L.
Publication: Indianapolis, Ind John Wiley & Sons,Inc. (US), 2004
4、國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向
4.1國內(nèi)現(xiàn)狀：
抽油機是有桿采油系統(tǒng)的地面裝置，主要分游梁式抽油機及無游梁式抽油機兩大類。無游梁式及各類節(jié)能型抽油機，大多具有沖程長、重量輕、能耗低等特點，但在可靠性及對野外環(huán)境的適應性方面遠遠不及游梁式抽油機。API SPEC11E《抽油機規(guī)范》是美國石油學會制定的抽油機標準，該標準較為科學地規(guī)定了44種偏置式抽油機的基本參數(shù)?？梢詽M足世界不同地區(qū)的需要。該標準根據(jù)美國石油學會多年的研究成果，對抽油機的設計計算、結構設計、制造工藝乃至外觀進行了詳細的規(guī)定。世界上許多國家將該標準作為抽油機生產(chǎn)、訂貨的依據(jù)。
前蘇聯(lián)、羅馬尼亞等國家各自制定了標準，但非常接近。
我國根據(jù)自己的國情，結合個國標準的長處，制定了自己的抽油機標準。由于歷史的原因，國內(nèi)個廠家的抽油機在外觀及結構設計上更接近前蘇聯(lián)的抽油機。
國際貿(mào)易中抽油機需求地區(qū)一般是工業(yè)較不發(fā)達的地區(qū)，它們沒有本國的抽油機標準，大多數(shù)抽油機進口國如印尼、阿根廷、印度以及敘利亞、埃及等中東國家，均以API標準作為其訂貨的依據(jù)。在國際抽油機市場中，API抽油機占主導地位。
美國拉夫金公司是生產(chǎn)API抽油機的典型代表。拉夫金公司具有一百年的歷史，該公司產(chǎn)品80%以上為按API標準制造的常規(guī)游梁式抽油機。其產(chǎn)品質(zhì)量好，使用壽命長，銷售網(wǎng)點遍布各地，是國際抽油機市場中強有力的競爭對手。
在國內(nèi)，對抽油機進行模塊化設計和制造還是空白。我國抽油機是在國標規(guī)范下由各廠自行設計和仿制，雖然發(fā)展了很多機型，但品種雜亂，同一型號的抽油機，其尺寸和結構各廠也不相同（即使同一廠的產(chǎn)品也各有不同），企業(yè)生產(chǎn)成本居高不下，難以形成合理的生產(chǎn)規(guī)模，同時，由于品種雜，互換性差，給油田使用單位的生產(chǎn)和管理帶來極大不便。
基于此，為了更好地滿足國內(nèi)抽油機制造廠家的要求，按照API標準規(guī)定的要求，設計出全套的偏置抽油機圖樣，就顯得更為重要。
4.2國外現(xiàn)狀：
抽油機是油田采油生產(chǎn)中常用的地面舉升設備，是采油井在自噴能力消失后，采用人工方式將油舉升到地面的設備。從抽油機總的發(fā)展趨勢看仍以游梁抽油機為主，同時向多樣化、超大載荷、長沖程；自動化、智能化；節(jié)能、無油梁長沖程方向發(fā)展。
在抽油機的制造方面，世界上已有100多家公司，主要集中在美國、俄羅斯、法國、加拿大、和羅馬尼亞等國家，其中美國抽油機品種齊全，技術水平先進，質(zhì)量較好，應用范圍廣泛。目前世界上抽油機最大的下泵深度達，在美國Reno油田上使用。俄羅斯的抽油機下泵深度為。美國Lufkina公司制造的A系列前置式氣平衡抽油機最大載荷為。國外抽油機的制造企業(yè)也逐步向大公司靠攏，采用統(tǒng)一的技術生產(chǎn)，多種形式的無梁長沖程的抽油機的發(fā)展已日趨完善，抽油機自動化控制也被廣泛使用，各種節(jié)能機型得到普遍推廣，游梁式抽油機產(chǎn)品的系列化、標準化和通用化程度日益提高。
（1）自動化、智能化抽油機
抽油機自動化、智能化控制技術的發(fā)展是近幾年來抽油機技術進步的一個顯著特點，是成熟技術和高新技術集成化應用的具體體現(xiàn)。自動化抽油機具有實時測得油井運行參數(shù)，及時顯示個記錄并且通過計算機進行綜合計算與分析功能，推薦最優(yōu)工況參數(shù)、進一步指導抽油機以最優(yōu)工況進行抽油的特點而成為最具有發(fā)展前景的抽油機。目前世界上比較先進的有美國Baker、Delta-x、 APS和Nsco等公司生產(chǎn)的自動化抽油機。
美國的Delta-x公司研制了世界上第一臺智能型抽油機，效率高，動力消耗少，自動化程度高，與常規(guī)抽油機相比，具有以下特點：
①結構緊湊占地面積小。
②是一種無游梁長沖程抽油機，最大沖程長度大12.19m，沖程可根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)。
③該抽油機具有防抽空和防液擊的功能；節(jié)能效果好，電動機消耗功率可減少10%到30%。
④沖次較低，運行較平穩(wěn)，動載荷較小，可減輕抽油機各種零件的機械磨損，提高抽油機的使用壽命。
⑤微處理機和電子控制器具有診斷功能，還配有示功器和數(shù)字顯示以及數(shù)字傳輸機構，可將信息輸入數(shù)據(jù)庫。此外微機還有記憶功能，記錄抽油機的抽汲情況，分析流動譜，以便對油田和油井及時做出決策，提高抽油機效率，降低采油成本，取得更好的抽油經(jīng)濟效益。
美國的Baker公司開發(fā)的自動化抽油機具有多種保護功能，一旦某些運行參數(shù)超過允許值時，會自動報警停車。此外還配有泵抽空控制器，確保安全可靠的進行抽油。
（2）節(jié)能型抽油機
油田機械采油中，使用抽油機的油井占總數(shù)的82.1%，由于抽油機井的系統(tǒng)效率較低大量的能量（70%以上）在傳遞過程中損失掉，因此，國內(nèi)外都在致力于發(fā)展節(jié)能型抽油機。國外在節(jié)能型抽油機研制方面投入較大，研制和應用了許多新型節(jié)能型抽油機，在采油實踐中，達到了節(jié)能、提高采油經(jīng)濟效益的目的。比較典型的有：低矮型抽油機、前置式抽油機、前置式氣平衡抽油機、無游梁長沖程抽油機、輪式抽油機及偏置型抽油機等，其中美國在節(jié)能抽油機方面走在前列。
（3）無游梁長沖程抽油機
隨著采油工藝的發(fā)展，長沖程的抽油機得到研制和應用。長沖程抽油方式可以提高抽油泵的泵效10%到25%，如美國加福尼亞洲的一口油井將沖程改為沖程,日產(chǎn)量從提高到。目前長沖程抽油機已形成三大類：即增大沖程游梁抽油機、增大沖程無游梁抽油機和無游梁長沖程抽油機。
（4）大載荷抽油機
隨著個油田油氣資源的不斷開發(fā)，油層深度逐年增加，含水量也不斷增加，大泵提液采油工藝采用大型抽油機。
美國Lufkin公司生產(chǎn)C系列常規(guī)游梁抽油機最大載，M系列為；A系列為。
法國MaPe公司H系列液壓驅(qū)動無游梁長沖程抽油機最大載荷為199kN。
蘇聯(lián)最大載荷為，最大泵深度。
加拿大最大氣囊平衡抽油機在大載荷。
（5）特種抽油機
①連續(xù)抽油桿抽油機
在國外連續(xù)抽油桿抽油機的研究和應用，已經(jīng)有多年的歷史，并進行了油田試驗。原蘇聯(lián)設計的鋼帶式連續(xù)桿抽油機是一種無游梁抽油機，在其滾筒上繞有細廠的鋼帶，鋼帶的一端固定在滾筒上，而另一端直接連接在井下具有特殊結構的抽油泵塞上。鋼帶在滾筒上卷繞和退繞使柱塞以一定的速度和運動范圍進行。上、下沖程的換向通過動力機的反轉來實現(xiàn)。該機沖程一般很長，一般40到。
② ROTAFLEX型皮帶抽油機
ROTAFLEX型皮帶抽油機是美國HLGHLAND公司專利產(chǎn)品。它是以一種純機械傳動的鏈條-皮帶抽油機，特別適合有桿泵的大排量深井提液，小泵提軸稠油開發(fā)。
4.3發(fā)展趨勢：
節(jié)能、增產(chǎn)、耐用，是抽油機技術發(fā)展的必然趨勢。人類面對資源環(huán)境壓力，問題已不是當初的可以抽油就行的使用理念，更不以圖的結構簡單就好。同其它機械一樣，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，原材料和工藝技術的進步，抽油機也應該與時俱進的創(chuàng)新。
4.4主攻方向：
要達到節(jié)能、增產(chǎn)、耐用這三重目標，必須面對機、電、井，從系統(tǒng)工程的角度研究實現(xiàn)方案，任何單一的改良，都很難取得實質(zhì)性的進步。抽油機從表象看似一個很簡單的粗笨機械，其實不然，它涉及機械原理、力學、運動學、動力學、流體學的經(jīng)典理論原理。它不光是實現(xiàn)自身的機械運動，更多的是關聯(lián)著地下油液的滲透特性和活塞泵的充滿度。它風吹、日曬、雨淋，是使用條件最苛刻的一種機械。它不僅只關聯(lián)自身的機械效率，而且更關聯(lián)油泵的充油效率。
5、主要研究內(nèi)容、需重點研究的關鍵問題及解決思路
本項目的研究內(nèi)容為：
1）、詳細推導偏置抽油機四連桿機構的在不同位置時的幾何關系、運動速度、加速度公式；
2）、詳細推導常規(guī)抽油機的承載機構受力計算公式、扭矩計算公式、扭矩因素及光桿位置因素計算公式 、平衡計算公式、電動機功率計算公式；
3）、在沖程(S)為，沖次數(shù)(n)為，泵徑(D)為 的工作工況下，計算該抽油機的幾何參數(shù)、運動參數(shù)、動力參數(shù)，并對抽油機的工作扭矩、平衡扭矩、凈扭矩、泵掛深度、理論日產(chǎn)量、實際日產(chǎn)量、有效沖程長度、電動機功率、扭矩因素、光桿位置因素進行計算，并上機計算；
4）、完成抽油機的結構設計，并對主要承載零件進行校核計算，對皮帶傳動裝置進行必要地設計；
（2）畢業(yè)設計(論文)的目標及具體要求
1）、抽油機總圖一張
2）、游梁總成圖、驢頭總成圖、曲柄平衡裝置總成、連桿總成、支架總成、底座總圖、橫梁總圖各一張
3）、零件圖若干張
本項目的研究難點是：
API系列偏置抽油機各個部件摸的劃分，如何減少模塊的數(shù)量將是最重要的問題？從而減少抽油機制作過程中的工況。
本項目的創(chuàng)新點：
創(chuàng)新點在于首次將模塊化設計技術用于API偏置抽油機的設計。不僅大幅度地提高產(chǎn)品的設計質(zhì)量、減少制造工裝的數(shù)量；同時，降低產(chǎn)品的設計周期和成本。對于其他系列產(chǎn)品的設計具有重要的指導意義。
本項目的技術關鍵：
其關鍵在于API系列偏置抽油機四桿機構尺寸的優(yōu)化設計以及虛擬制造技術在抽油機設計中的應用。系列四桿機構尺寸的確定直接決定了模塊分割的合理性以及模塊數(shù)量的多少。虛擬制造技術的應用成功與否則決定了產(chǎn)品設計周期能否真正減少以及設計輸出能否直接有效地用于生產(chǎn)。
6、完成畢業(yè)設計所必須具備的工作條件及解決辦法
工具書：
《采油機械設計計算》萬邦烈著
《機械設計手冊》 石油工業(yè)出版社
SY/T5044—2000《游梁式抽油機》技術規(guī)范
計算機輔助設計軟件：
機械autoCAD、InterCAD、ANSYS靜力學分析軟件及PRO/E三維造型軟件等
7、工作的主要階段、進度與時間安排
畢業(yè)設計起止時間：
2007年3月25日~2007年6月15日
2007年3月26 日--2007年4月1 日：外文資料翻譯
2007年4月2 日--2007年4月8 日：偏置抽油機設計計算
2007年4月9 日--2007年4月15日：撰寫畢業(yè)論文開題報告及文獻綜述報告
2007年4月16 日--2007年5月27日：完成圖紙
2007年5月27 日--2007年6月15日：寫論文
8、指導教師審查意見