題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 新型節(jié)能全平衡多桿機(jī)構(gòu)抽油機(jī)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 由于目前使用的抽油機(jī)普遍存在能耗大、質(zhì)量重、效率低等缺點(diǎn)，因此我們?yōu)榱私鉀Q這些問題而設(shè)計(jì)出一種新型節(jié)能全平衡多桿機(jī)構(gòu)抽油機(jī)。 本作品主要通過采用四連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、配重平衡塊、手輪移位機(jī)構(gòu)和剛性連繩等結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新來解決以上問題。 這種結(jié)構(gòu)創(chuàng)新既能滿足抽油端的直線運(yùn)動(dòng)，而且由于其結(jié)構(gòu)由原來的笨重游梁驢頭換為四連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠大大降低抽油能耗；配重平衡塊與四桿機(jī)構(gòu)的使用，根據(jù)杠桿原理可知它可以很容易達(dá)到長(zhǎng)沖程要求；并且由于采用剛性連接與機(jī)身的可移動(dòng)性，不僅操作方便、泵效高，還可實(shí)現(xiàn)垂直/傾斜抽油和一機(jī)多點(diǎn)作業(yè)（機(jī)座固定多井點(diǎn)抽油），其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)也可使油泵出入油井的速度和時(shí)間互不相同，以適應(yīng)我國(guó)貧油井較多的特點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
- 詳細(xì)介紹：
- 針對(duì)目前油田在役抽油機(jī)所存在的問題，借鑒國(guó)內(nèi)外各種新型節(jié)能抽油機(jī)的設(shè)計(jì)與研制情況，對(duì)照我國(guó)抽油機(jī)的發(fā)展方向，本項(xiàng)目擬提出較常規(guī)抽油機(jī)有高效、節(jié)能、長(zhǎng)壽命等突破的油田用新型節(jié)能抽油機(jī)，它是采用配重平衡塊、四連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、手輪移位機(jī)構(gòu)和剛性連桿，來實(shí)現(xiàn)減輕抽油機(jī)質(zhì)量和降低采油能耗的，同時(shí)便于移動(dòng)，因此它對(duì)于提高采油效率、降低采油能耗均具有非常重要的工業(yè)價(jià)值。 本作品為實(shí)現(xiàn)上述優(yōu)勢(shì)所采用技術(shù)方案是：在可移動(dòng)底座上分別搭建鋼結(jié)構(gòu)支架與立梁，立梁上安裝配重平衡塊、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、滑輪等；在支架平臺(tái)上安裝手輪移位結(jié)構(gòu)和軸承座，軸承座支承起四連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)且軸承中心為四連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心；四連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端懸掛連接抽油機(jī)連桿的剛性連繩，另一端與立梁上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)直線運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元相連。 通過采用四連桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和配重平衡塊，可以大幅度降低抽油機(jī)的質(zhì)量和抽油能耗，解決了目前所存在的“大馬拉小車”的現(xiàn)象，同時(shí)達(dá)到長(zhǎng)沖程要求，也很容易實(shí)現(xiàn)低周次抽油作業(yè)；手輪移位機(jī)構(gòu)的使用可以方便的實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)連桿對(duì)準(zhǔn)井口；剛性連繩的使用從而實(shí)現(xiàn)垂直、傾斜和一機(jī)多點(diǎn)抽油作業(yè)。 并且由于其結(jié)構(gòu)輕巧、簡(jiǎn)便的特點(diǎn)使得它的造價(jià)成本較低。 它所具有的性能優(yōu)勢(shì)和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，將使這種新型節(jié)能抽油機(jī)的研制，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和較高的綜合社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)：本作品是用四連桿機(jī)構(gòu)代替游梁驢頭，在可移動(dòng)底座上分別同時(shí)搭建鋼結(jié)構(gòu)支架與立梁，立梁上安裝配重平衡塊、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元、滑輪、傳動(dòng)帶等；在支架平臺(tái)上安裝有手輪移位機(jī)構(gòu)和軸承座，軸承座支承起四連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)且軸承中心為四連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心；四連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端懸掛連接抽油機(jī)連桿的剛性連繩，另一端與立梁上驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元上一點(diǎn)相連。 發(fā)明目的和基本思路：針對(duì)現(xiàn)行抽油機(jī)普遍存在質(zhì)量重、能耗大的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)提出一種質(zhì)量小、能耗低、便于移動(dòng)的節(jié)能型抽油機(jī)，對(duì)于提高采油效率、降低采油成本均具有顯著的工業(yè)價(jià)值。 創(chuàng)新點(diǎn)：1.通過采用四連桿傳動(dòng)比例結(jié)構(gòu)和配重平衡塊，可以大幅度降低抽油機(jī)的質(zhì)量，解決“大牛拉小車”的問題，有效降低抽油能耗；2.手輪移位機(jī)構(gòu)可以很容易實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)連桿對(duì)準(zhǔn)井口，操作方便；3.采用剛性抽油桿，從而實(shí)現(xiàn)多角度和一機(jī)多點(diǎn)抽油作業(yè)；4.可以很方便實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程、低周次抽油作業(yè)。 主要技術(shù)指標(biāo)： 電機(jī)功率：20KW 懸點(diǎn)額定載荷：100KN 最大沖程：6m 沖次：4,5,6r/min 整機(jī)重量:4.3kg
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1、現(xiàn)有磕頭機(jī)通過游梁式驢頭帶動(dòng)活塞做垂直往返運(yùn)動(dòng)將油抽出，而游梁驢頭體積大、質(zhì)量重會(huì)造成電動(dòng)機(jī)高功率輸出，而耗費(fèi)大量的電能。此作品巧妙運(yùn)用四連桿機(jī)構(gòu)替換現(xiàn)有抽油機(jī)的游梁驢頭，大幅度減輕了傳動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量，節(jié)省了材料，同時(shí)配備小功率電機(jī)能有效降低采油過程中的能耗。 2、手輪移位機(jī)構(gòu)的應(yīng)用，便于抽油機(jī)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)連桿與油井口準(zhǔn)確對(duì)位，進(jìn)而減少工作過程中原油浪費(fèi)。 3、采用四連桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和配重平衡塊裝置，直線運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元使四連桿一端垂直方向上運(yùn)動(dòng)S位移，由杠桿原理知抽油端將運(yùn)動(dòng)nS位移，正好滿足抽油機(jī)長(zhǎng)沖程的運(yùn)動(dòng)要求，且提取石油的重量W主要通過配重平衡塊來解決，使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電機(jī)功耗大大降低，提高作業(yè)效率同時(shí)降低能耗。 4、剛性抽油桿結(jié)構(gòu)和機(jī)身的可移動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)多角度（垂直、傾斜）和一機(jī)多點(diǎn)采油作業(yè)，提高了應(yīng)用范圍。 5、全國(guó)原抽油機(jī)一年總耗電90多億元，而本作品會(huì)因其輕巧的結(jié)構(gòu)及耗能少、體積小、操作簡(jiǎn)單方便等優(yōu)點(diǎn)，大大降低采油成本。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2009年6月6日參加湖北省第七屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽，進(jìn)行了作品評(píng)審和展示活動(dòng)，本作品獲榮獲省一等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 該作品目前處于實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)許可
作品可展示的形式
- 作品最終將以圖片、圖形、錄像、模型和現(xiàn)場(chǎng)演示等形式展示。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 由圖1知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作時(shí)可驅(qū)動(dòng)E點(diǎn)作垂直方向直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而由四連桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)帶動(dòng)A點(diǎn)做垂直方向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)采油作業(yè)。 1．通過采用四連桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和配重平衡塊，可以大幅度減小抽油機(jī)質(zhì)量和降低抽油能耗；易于改變沖程和周次，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程、低周次抽油。 2．手輪移位機(jī)構(gòu)可以很方便實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)連桿對(duì)準(zhǔn)井口。 3．使用剛性連繩可以實(shí)現(xiàn)多角度抽油，且泵效高。 該作品適用于全國(guó)各類油田抽油。用四連桿機(jī)構(gòu)滿足抽油端的垂直運(yùn)動(dòng)，手輪移位機(jī)構(gòu)使抽油機(jī)方便移動(dòng)且穩(wěn)定性能好，制造成本低和耗能小等大大拓寬了其推廣前景。 目前，全世界約有90萬口油井，我國(guó)有9萬余口，而現(xiàn)有抽油機(jī)是應(yīng)用最普遍的石油開采機(jī)械之一，也是油田耗電大戶，其用電量約占油田總用電量的40％，且總體效率很低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)抽油機(jī)耗電90億元/年。如使用本作品，保守而言，我國(guó)抽油機(jī)耗電至少可以降低三分之一。且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低，維護(hù)方便，必會(huì)得到急切盼望降低采油成本的油田采油部門青睞。
同類課題研究水平概述
- 眾所周知，曲柄平衡游梁式抽油機(jī)（俗稱磕頭機(jī)）是世界也是我國(guó)通用的主流機(jī)型，能夠在如此長(zhǎng)的時(shí)間里被廣泛應(yīng)用，是有其科學(xué)合理因素的。但在資源緊張的當(dāng)今，尤其針對(duì)中國(guó)大部分低滲油田的狀況，曲柄平衡游梁式抽油機(jī)已不適合油井的開采工作，這是因?yàn)椋喊匆后w滲出理論分析,對(duì)低滲貧油田采用小沖程、小泵徑、合理沖次才能夠達(dá)到節(jié)能效果，而曲柄平衡游梁式抽油機(jī)大沖程、高沖次，對(duì)于我國(guó)低滲油田而言，由于油液滲透速度趕不上抽汲速度，因此會(huì)造成嚴(yán)重空抽能耗，這樣就不符合我國(guó)環(huán)境友好型和資源節(jié)約型的友好社會(huì)。 針對(duì)上述問題，近幾年來不少科技工作者，針對(duì)抽油效率低的問題，做了大量的開發(fā)研究工作，試圖改變這種低效率高能耗的抽油狀態(tài)?？偨Y(jié)起來主要有以下幾種： 1．原機(jī)構(gòu)不變，在控制上做文章，努力提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低能耗。 2．改變?cè)Y(jié)構(gòu)，將直線電機(jī)技術(shù)應(yīng)用于抽油機(jī)，通過直線電機(jī)動(dòng)子驅(qū)動(dòng)抽油桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，克服了磕頭機(jī)機(jī)械效率低的弱點(diǎn)。 3．在原磕頭機(jī)機(jī)構(gòu)上做局部平衡改進(jìn)，降低電機(jī)功率損耗。 4．運(yùn)用電梯原理，研制塔架式數(shù)控抽油機(jī)。 通過我們調(diào)研了解，以上幾種改進(jìn)方式存在以下的問題： 1．提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，事實(shí)證明，效果不明顯。采用進(jìn)口的高功率因數(shù)電機(jī)可以降低總能耗15%，但購(gòu)買成本太高，不適合節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)。 2．直線電機(jī)抽油機(jī)將電能直接轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可以提高效率，而且能實(shí)現(xiàn)抽汲參數(shù)無級(jí)調(diào)整，進(jìn)而能根據(jù)采油的需要調(diào)整懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為智能化創(chuàng)造了很好的條件；有效降低啟動(dòng)載荷，降低機(jī)型重量，克服了“大馬拉小車”現(xiàn)象。但由于制造工藝局限，直線電機(jī)的效率及其功率因數(shù)低，定子和動(dòng)子間的間隙大,故使其磁化電流損耗大，加上起動(dòng)推力受電壓影響大等，相對(duì)磕頭機(jī)而言，能耗只能有限的降低。純直線電機(jī)抽油機(jī)造價(jià)也高，其最大沖程也只到8m，沖程長(zhǎng)度離美國(guó)的24.4m還有較大的距離。另外目前的直線電機(jī)抽油機(jī)仍然是柔性連接形式，所以存在抽油桿泵效低的問題。 3．在原磕頭機(jī)機(jī)構(gòu)上做局部平衡改進(jìn)，降低電機(jī)功率損耗。此法不是根本解決降低能耗的方法。 4．運(yùn)用電梯原理的抽油機(jī)，即便不談成本和現(xiàn)場(chǎng)布置等問題，其抽油桿和機(jī)器的連接仍然是柔性連接，同樣存在泵效低的問題。
