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变频游梁式抽油系统运行参数的优化设计与性能仿真
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TE938[石油与天然气工程—石油机械设备]
  • 作者机构:燕山大学机械工程学院,秦皇岛066004
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(50974108,51174175).
中文摘要:

综合考虑电动机端电压频率的实时变化以及电动机负载扭矩波动对电动机瞬时转速的影响,建立了变频控制游梁式抽油系统曲柄运动规律、抽油杆柱纵向振动规律与系统动态参数的仿真模型。将抽汲参数、平衡装置参数、频率函数、电动机输出轴皮带轮转动惯量等系统运行参数作为优化设计变量,在保证油井产量不变、抽油机承载能力、抽油杆柱强度、平衡度和上下冲程时间分配等约束条件的基础上,以系统输入功率最低作为优化设计的目标函数,建立了变频游梁式抽油系统运行参数优化设计的数学模型。仿真与优化结果表明:①在抽汲参数一定的条件下,优化实时频率可以显著改善游梁式抽油系统的动力性,具有明显的节电效果;②优化电动机输出轴皮带轮转动惯量可以降低电动机输出功率的幅值与波动程度,进一步提高变频控制游梁式抽油系统的节电效果;③综合优化抽汲参数、平衡装置参数、频率函数与电动机输出轴皮带轮转动惯量可以显著改善系统的动力性能,降低系统能耗。

英文摘要:

The simulation models of the crank movement and the sucker rod string longitudinal vibration are setup by considering the influence of real time variation power frequency and motor load torque fluctuation to transient rotating speed of the motor shaft, and the simulating models of dynamic parameters, that contain the polished rod load, the crank net torque, the output power of the motor and its input power, are established. These variables, which contain the suction parameters, balancing device parameters, frequency function and rotary inertia of motor output shaft belt pulley, taken as optimization design variables; and these conditions, which contain unchanged oil well output, the bearing load capacity of the pumping unit, the rod string strength, the balancing scale and the ratio of the up-stroke period and the down-stroke period, taken as the constraint conditions; and minimizing system input power taken as the optimization design objective function, a mathematical model of integrated optimization design of the variable frequency beam pumping system is built. Simulating and optimizing results show that: (1) under the condition of given suction parameters, optimizing real-time frequency can improve the dynamic performance of a beam pumping system and reduce its input power; (2) optimizing rotating inertia of belt wheel of the motor output shaft can be appropriate to reduce the output power amplitude and the input power of the motor; (3) comprehensively optimizing suction parameters, balancing device parameters, frequency function and motor output shaft moment of inertia can observably improve the dynamic performance of the system and reduce the system input power.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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