开题报告程有才

长江大学机械工程学院

毕业设计开题报告

题 目 名 称 抽油机节能变速装置设计 院 （系） 机械工程学院 专 业 班 级 机械10705 学 生 姓 名 程有才 指 导 教 师 李宁 辅 导 教 师 李宁 开题报告日期 2010-3-28至2010-6-17

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抽油机节能变速装置设计

1 题目来源

抽油机节能变速装置设计。老师科研题目

2 研究目的和意义

目前我国大多数油田已相继进入了开发的中后期，油井逐渐丧失了自喷转入机采。抽油机按照是否有游梁可分成两类：即游梁抽油机和无游梁抽油机。游梁式抽油机具有结构简单、制造容易、可靠性高、耐久性好、维修方便等优点，所以能长期使用，在石油机械中占有无可取代的地位。在以后相当长一段时间内仍将具有强大的生命力和广泛的发展前景。但是游梁式抽油机也存在许多不足之处，突出的问题就是体大笨重、平衡效果差、效率低、耗电量大。在过去较长一段时间内，由于国内对抽油机重视不够，影响了抽油机的发展。

1985年对抽油机系统效率进行过调查，结果表明，抽油机功率利用率仅为16～18%，甚至有的还达不到10%。抽油机每年耗电量30亿度，占油田总耗电量的20～30%，我目前能源供不成求，短缺十分严重，节约能源是缓和能源短缺的有效办法，抽油机不论从用量上还是耗能上都是一种对石油工业发展有直接影响的机械装备，有必要对它进行深入研究。因此，抽油机的节能，对石油工业的迅速发展有很大现实意义和深远影响。

作为一种改变转速和转矩的机械，抽油机节能变速器应用于游梁式抽油机中。相对于其它类型的变速器，抽油机节能变速器的研制开发比较晚，理论研究比较少，所以目前该变速器的应用比较少。因此，加强对抽油机节能变速器的研究，对生产实际就有很深的现实意义。

3 阅读的主演参考文献及资料名称

【1】兆文清《抽油机及其节能技术》；1990年2月第一版； 【2】万邦烈《采油机械的设计计算》1988年6月第一版 【3】张学鲁《游梁式抽油机技术与应用》2004年1月第一版 【4】高维山《变速器》1990年8月第一版

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【5】张清林《抽油机的现状、发展方向及其节能技术探索》科技创新导报 【6】武卫丽，焦培林，彭利果，刘小红，宋袆《抽油机节能技术研究综述》 【7】张惠《无级变速器在抽油机节能技术上的应用》机械工程师2008（1）

4 抽油机节能技术概况和发展趋势

4.1概况

抽油机节能技术研究目前主要从以下几个方面进行：

(1)改进抽油机的结构。通过对抽油机四杆机构的优化设计和改变抽油机平衡方式来改变抽油机曲柄轴净扭矩曲线的形状和大小，减小负扭矩，使扭矩波动平缓，从而减小抽油机的周期载荷系数，提高电动机的工作效率，达到节能的目的。美国CMI公司研究开发了torqmaster异相型抽油机；美国拉夫金公司开发了MARK-Ⅱ型前置式抽油机；20世纪80年代中后期我国油田使用最多的节能型抽油机是偏置式节能抽油机：1991年华北油田采油一厂开发了双驴头节能抽油机。此外，还有偏轮式抽油机、摆杆式抽油机、下偏杠铃式抽油机、摩擦转向式抽油机等。

(2)采用节能驱动设备。从研究电机的特性人手，研究开发新型的电动机，使之与采油井井况相匹配，进而达到提高电动机的效率和功率因数的目的，即采用高转差率电动机和超高转差率电动机代替常规转差率电动机。其他节能驱动设备有节能箱、双功率电动机、蓄能器、调压节能装置、天然气发动机等。CJT-3型抽油机节能拖动装置是70年代国际上出现的一种新技术，用它来驱动游梁式抽油机，能有效地改善“三抽”系统的工作状况，既可节电，又能增产．在我国，这种装置于1983年初由承德石油机械厂仿制美国萨金特公司Sargent的样机，1984年11月研制成功CJT-3抽油机节能拖动装置．l985年5月通过了原石油部部级鉴定．

(3)采用节能控制装置。如DSC系列抽油机多功能程控装置、间抽定时控制装置等。大庆石油学院矿机教研室研制的DSC-01和DSC-02系列抽油机多功能控制装置，具有程控启动、断电保护、过载保护、短路保护及无功补偿等多项功能。

(4)采用节能元部件。如窄V型带传动和同步带传动等。窄V带和普通三角皮带相比，具有传递功率大，充许带速高，传动效率高，寿命长，所占空间小等优点。目前

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已要美、英、日、德等国家中普遍推广，并形成了国家的标准系列。在我国已由试制阶段过渡到使用阶段。

(5)改进平衡方式。如采用气动平衡、平衡相位角、游梁偏置复合平衡、变矩平衡等。气动平衡抽油机在美国和苏联发展较早，美国拉夫金公司于60年代已经形成系列，到80年代可供选择的产品比较多，我国兰州石油机械研究所于1986年研制出我国第一台前置式气动平衡抽油机。

总之。以上方法都取得了显著的节能效果，有的在原有抽油机的基础上加以改造，简单易行，改造费用低，但是不能从根本上解决抽油机的工作工况，使之与电动机的工作特性相匹配；有的改变了电动机的工作特性，使之与抽油机的工作工况相匹配，提高了电动机的工作效率和功率因数，达到了节能的目的，但是改造费用太高，不利于大范围的推广。 4.2 发展趋势

抽油机节能技术发展趋势如下几个方面

(1)朝着自动化、智能化方向发展。国外研制的自动化抽油机和智能抽油机，具有保护、报警功能，可实时测得油井运行参数，及时显示与记录，并通过计算机进行综合分析，得出最优工况参数，使抽油机以最优工况进行抽油。

(2)朝着高适应性方向发展。由于各油田的地质储油构造、石油成分、比例以及其伴生物不同，再加上各国的技术水平与工业基础不同，为了适应各油田抽油的需要，需研制不同性能的抽油机。

(3)朝着节约能耗方向发展。为了节约能耗、捉高采油经济效益，国外研制与应用了许多节能型抽油机，实践效果良好。

(4)朝着精确平衡方向发展。国外很重视改善与提高抽油机的平衡效果，并取得了可喜的进展，先后研制与应用了各种精确平衡抽油机。

(5)朝着大型化方向发展。国外出现了各种大载荷抽油机、长冲程抽油机、低冲程抽油机，在采油实践中，取得了较好的使用效果和较好的经济效益。

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5 主要研究内容及研究思路

主要研究的内容是：

目前国内外研究抽油机节能变速器方面的文献和实用材料相当少，严重的阻碍了抽油机节能技术的发展，以及抽油机节能变速器技术在实际生产中的推广和应用，因此，本文尝试对抽油机节能变速器结构创新方面进行研究。为了保证研究的可靠性和正确性，本文尝试对抽油机节能变速装置传动方案设计；抽油机节能变速装置各级齿轮副设计；抽油机节能变速装置中心轴的设计；抽油机节能变速装置换档同步器与操作机构设计，并绘制出其总装和零件图。

6 完成毕业设计所必须具备的工作条件及解决办法

雷天觉编《机械设计手册》，机械工业出版社，2002 《齿轮设计手册》齿轮手册编委会编号，2004 需要使用的软件：Pro/E 、Auto-CAD、Office 2000 解决思路：

在文献基础上初步系统提出设计方法, 在该设计方法指导下计算性能, 外形参数,自行设计一种新型结构, 再勾画出其总装图, 零件图，用Auto-CAD画出泵的零件图及抽油机节能变速器的装配图。用Pro/E抽油机节能变速装置三维数模1套.

7 工作的主要阶段、进度与时间安排

撰写开题报告 第1周 外文翻译 第2周 看资料和练习相关软件 第3-4周 关键部位结构设计及相关数据计算 第5-8周 绘制装配图及其零件图 第9-13周 写毕业论文及对装配图和零件图的修改 第14-15周 对毕业设计进行细致性修改 第16周 审查、评阅 第17周

8 指导教师审查意见

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