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《抽油機(jī)懸點(diǎn)最大載荷計(jì)算》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、1981年華東石油學(xué)院學(xué)報(bào)第3期抽油機(jī)懸點(diǎn)最大載荷計(jì)算張琪(米油教研室)前言確定在一定抽汲方式下抽油機(jī)懸點(diǎn)的最大載荷是選擇抽油設(shè)備及抽油技術(shù)設(shè)計(jì)中必須首。,,先解決的問題已有的計(jì)算方法不是因過于簡(jiǎn)化而誤差較大就是雖然較精確但計(jì)算比較。,繁瑣本文將從抽汲過程中抽油桿柱的縱向振動(dòng)出發(fā)提供一種計(jì)算懸點(diǎn)最大載荷的簡(jiǎn)化方,。法并與實(shí)測(cè)資料及其它計(jì)算方法進(jìn)行比較,“”)之后抽油機(jī)從上沖程開始到液柱載荷加載完畢(即所謂初變形期抽油桿柱帶著。,,活塞隨懸點(diǎn)做變速運(yùn)動(dòng)在此過程中除了液柱和抽油桿柱產(chǎn)生的靜載荷之外還會(huì)在抽油桿柱。:上引起動(dòng)載荷這種動(dòng)載荷可以認(rèn)為由
2、兩部分組成初變形期末抽油桿柱運(yùn)動(dòng)引起的自由縱振產(chǎn)生的振動(dòng)載荷和抽油桿柱做變速運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性載荷。由于抽汲液體一般都具有,,;較大的彈性而且液柱質(zhì)量并沒有集中作用在活塞上另外根據(jù)實(shí)測(cè)井下泵的示功圖[1]及,利用實(shí)測(cè)光桿載荷由計(jì)算機(jī)算得的井下泵的示功圖[2]比]液柱載荷并沒有在活塞上(即抽。,。油桿下端)產(chǎn)生明顯的動(dòng)載荷因此本文忽略了液柱對(duì)抽油桿柱動(dòng)載荷的影響一、抽油桿柱自由縱振產(chǎn)生的振動(dòng)載荷:在初變形期末激發(fā)起的抽油桿柱的縱向振動(dòng)可用下面的微分方程來描述=。2旦坦旦蘭竺湯一乙x(1)口t口;式中抽油桿柱任一截面的彈性位移—;自懸點(diǎn)到抽油桿柱任
3、意截面的距離a—,;彈性波在抽油桿柱中的傳播速度等于抽油桿中的聲速t—。從初變形期末算起的時(shí)間—。,由于座標(biāo)原點(diǎn)選在懸點(diǎn)上該問題便成為解一端固定一端自由的細(xì)長(zhǎng)桿的自由縱振問;初始條件u。一。=oa!(Z)_1,,OU}蓋一二吮甲一l=一V二二一(Zb)口tIt,oL:邊界條件u二一。=oa}(3)二。}(3b)_粵I,,,0X.J.JJ,式中V初變形期末抽油桿下端(活塞)對(duì)懸點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度(油管下端固定時(shí)—;為初變形期末的懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度)。L抽油桿柱的長(zhǎng)度用分離變—量法在上述初始和邊界條件下獲得方程(1)的解(見附錄)為:.__.一SV里一1
4、nZn+1兀x()ux,‘’二-一S‘nn““‘nt(z+1,臼t一百一一〔一(4)可莎ue0萬牙石平萬a。。,式中自由振動(dòng)的圓頻率功。二二——Z—L。v抽油桿柱的自由縱振在懸點(diǎn)上引起的振動(dòng)載荷F為__口ulSEAr一1nV()全二二一七A,一不萬--5inn+1)。。t5·口Xlx=o汀ZaEZn+1)2(Z()},O(,式中A抽油桿截面積;—。E鋼的彈性模量—,必,。二。由(5)式可看出懸點(diǎn)的振動(dòng)載荷是0t的周期函數(shù)周期為2二F二f(。t)隨。。口t的變化如圖1所示rEAV/圖1Fv隨曰0t的變化,由上可知初變形期末激發(fā)的抽油桿柱的自由縱
5、振在懸點(diǎn)引起的振動(dòng)載荷的振幅(即振:動(dòng)載荷的最大值)為.EAFvm:x=止一V(6)—,。1假定初變形期懸點(diǎn)載荷接近于靜變形規(guī)律沿桿柱的速度按直線規(guī)律分布桿柱長(zhǎng)度、,。越短光桿速度愈小則該假設(shè)愈接近于實(shí)際萬5。。,最大振動(dòng)載荷發(fā)生在。t二吮:一.氣二一萬倪n。實(shí)際上由于存在阻尼振動(dòng)將會(huì)隨時(shí)間衰矛??-匕Z一=,,功。t處即減故最大振動(dòng)載荷發(fā)生在要自‘“=、百瓦L(7)a。t。式中出現(xiàn)最大振動(dòng)載荷的時(shí)間—二、抽油桿柱的慣性載荷,,初變形期之后抽油桿柱隨懸點(diǎn)做變速運(yùn)動(dòng)必然會(huì)由于強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)而在抽油桿柱內(nèi)產(chǎn)生。,附加的動(dòng)載荷為了使問題簡(jiǎn)化把強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生
6、的動(dòng)載荷只考慮為抽油桿柱隨懸點(diǎn)做加速。、度運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的慣性載荷慣性載荷的大小取決干抽油桿柱的質(zhì)量懸點(diǎn)加速度及其在桿柱。。上的分布懸點(diǎn)加速度的變化決定于抽油機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)實(shí)際抽油機(jī)的懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律接近于,、,。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)特別是國產(chǎn)抽油機(jī)上下沖程懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)不對(duì)稱而上沖程更接近于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)因,。,此可近似地把懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)看做為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)這樣就可根據(jù)文獻(xiàn)〔4〕中所介紹的方法來確定。抽油桿柱的慣性載荷,:簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)懸點(diǎn)加速度為a。一普。一。‘,a。懸;式中點(diǎn)加速度—;S沖程?！?曲柄角速度尸—。t從上沖程開始算起的時(shí)間—Xa二:抽油桿柱距懸點(diǎn)處的加速度為。,xS
7、,‘‘a(chǎn)=茸戶田COS田(t一(9)刁‘.,、—月,自弓二。a應(yīng)式中力波在抽油桿柱中的傳播速度x—dF*:在處單元體上的慣性力將為__._口,x悶.,護(hù)、,‘,,、.1‘一,Q二r,=不萬叨“COS叨又t’一)OX(10)—g乙—arq;式中單位長(zhǎng)度抽油桿柱的重量—。g重力加速度對(duì)(10)—式進(jìn)行積分就可求得任一時(shí)間作用在整個(gè)抽油桿柱L上的總慣性力F,:J.,.2、,L0q5X了.F二一ICOS切(t一)dX2g—a,EA··‘·必t夕‘n。t,一〔一()〕(11)a哥普:、11),正比于在期間由(式看出抽油桿柱的慣性力并不正比于加速度的瞬時(shí)
8、值碌普_,兀。兀時(shí)L。產(chǎn)‘r-竺Et;懸點(diǎn)速度的增量當(dāng)田t二片十當(dāng)哪二下廠一反,一一(一若抽油桿柱的慣性力隨而減小十Za乙石a_萬。,;‘竺仁葉,t產(chǎn)時(shí)抽油桿柱的慣
