移动式试油试采举升装置电液控制系统的设计研究

论文摘要

在对特种油品、低产、低液面油田的试油试采过程中,有杆泵相比其它抽油泵具有更强的探井适应能力,而有杆泵工作时必须配备抽油泵举升装置,即抽油机,且为提高稠油井产量和油藏开采效率,要求采油装置具有长冲程低冲次的特点。常规游梁式抽油机庞大笨重、冲程冲次不可调且都为固定式结构,为避免地面建设投资风险,缩短试油试采周期,及时求得探井连续稳定产量,急需一种可快捷移动且冲程冲次无级可调的抽油装置,可在短期内实现对新油井的试油试采或对老油井的二次开采,为探井的进一步评价提供准确的资料。针对上述问题本文研究设计了一套移动式试油试采举升装置电液控制系统,将现代机械、液压、测试及控制等技术集成为一体,满足了抽油机机动性、安全性、自动控制及无级可调等方面的性能需求。论文结构包括如下五部分:第一章,综述了油田开采设备的类型特点、发展历程及研究现状,简要介绍了本课题的研究意义和设计内容。第二章,分析比较了多种液压抽油机的总体设计方案,根据实际需要确定最优方案,对移动式抽油机进行了整车整体布局设计和整车局部结构设计。第三章,根据有杆泵工况的特点与需求,设计了抽油机液压系统,满足抽油机对冲程、冲次和负载的要求,对液压泵站进行了布局和结构设计,对重要液压元器件进行必要的参数计算、三维造型、结构设计、有限元分析和调研选型,绘制部分零件的加工图纸。第四章,设计了电液控制系统,并对其进行建模、仿真和分析,利用电液比例控制技术实现对冲程和冲次的无级调节,对控制系统的便携式控制箱进行外部结构设计和内部电路设计;设计了抽油机运行监测系统,对各状态参数实时检测监控,利用虚拟仪器软件设计友好的操作界面。第五章,总结了本论文所做的研究设计工作,对后续工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1. 绪论
• 1.1 油田开发采油装置概述
• 1.2 液压抽油机的研究现状
• 1.3 课题研究的目的和意义
• 1.4 课题研究设计的内容
• 2. 总体方案及整车布局设计
• 2.1 固定式设计方案参考
• 2.2 总体方案分析比较
• 2.3 整车整体布局设计
• 2.4 整车局部结构设计
• 3. 液压系统设计及计算
• 3.1 系统总体功能和技术参数要求
• 3.2 系统运动速度曲线设计
• 3.3 液压系统工作原理设计
• 3.4 液压泵站结构和布局设计
• 3.5 液压油缸设计与计算
• 3.6 液压配重设计与计算
• 3.7 液压元件设计计算与选型
• 3.7.1 液压系统主要参数计算
• 3.7.2 电液比例控制阀的选择
• 3.7.3 主泵与辅助泵的选择
• 3.7.4 油箱组件的设计
• 3.7.5 液压系统的散热与加热
• 3.7.6 液压系统管道的计算
• 3.8 集成阀块的设计
• 3.8.1 主油路集成阀块的设计
• 3.8.2 辅助油路集成阀块的设计
• 3.8.3 集成阀块的有限元分析
• 4. 控制与监测系统设计
• 4.1 系统总体要求与说明
• 4.1.1 系统总体功能要求
• 4.1.2 电液比例速度控制系统原理
• 4.1.3 抽油机工况分析及速度控制
• 4.1.4 总体解决方案设计
• 4.2 电液控制系统的仿真
• 4.2.1 仿真模型搭建
• 4.2.2 仿真结果分析
• 4.3 系统安全保护措施
• 4.3.1 防止过冲检测与保护
• 4.3.2 系统压力检测与保护
• 4.3.3 油液温升检测与保护
• 4.3.4 过滤器检测与保护
• 4.4 控制系统设计
• 4.4.1 外围信号电气特性
• 4.4.2 单片机最小系统
• 4.4.3 控制系统前向通道
• 4.4.4 控制系统后向通道
• 4.4.5 人机交互环节
• 4.4.6 控制系统操作结构设计
• 4.5 监测系统设计
• 4.5.1 监测系统的功能
• 4.5.2 监测系统的实现
• 5. 总结与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢