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機架靜力學測試及有限元分析

發布于:2022-03-06 20:55

      近幾年來,我國抽油機技術有了較快的發展,其類型近50種。為了解示范區內現役不同類型抽油機在現場的運行情況,以指導下一步在較大范圍內進行機采設備的選型和推廣,依據相關國標對油田示范區內在役抽油機的運行狀況和性能指標進行了檢測和評估。限于篇幅,本文討論的是抽油機機架受力測試有限元分析狀況。
      為了解和掌握示范區內經過優化配置過的不同類型在役抽油機機架的受力情況,選擇了示范區內使用量較大的以及正在推廣使用的常規游梁抽油機、雙驢頭抽油機、擺桿式抽油機以及變輪式抽油機等幾種機型作為實驗測試機型。測試部位選擇抽油機機架的四個主肢。
      選擇測試的抽油機應是示范區內懸點載荷在額定負荷附近,生產參數經過優化的在役抽油機。
      采用應變測量的方法測量抽油機機架的受力。在機架主枝的測試部位使用黏結劑黏貼應變計,應變計采用90°應變花、半橋測量的方式。當機架主肢在載荷作用下產生受壓變形時,黏貼在構件上的應變計與構件一起產生相應的變形,其應變計的電阻值發生相應的變化,電橋輸出一定的電流信號,經應變儀濾波、放大等處理后,生成標準信號。通過模/數轉換最后進入到計算機進行數據和曲線的記錄和儲存。
      抽油機機架的測力布點圖見圖1。抽油機支架是由4個主肢組成,主肢采用型鋼。根據抽油機的工作特點和受力情況,在抽油機支架的每一個主肢上布置一個測點,共計4個測點;光桿2個測點(測量懸點的載荷情況),互成180°。
      測試是在抽油機正常運行一段時間后進行。當懸繩器快到下死點時,利用專用的卸載裝置墊入到井口與懸繩器之間,使抽油機懸點不再承受載荷,實現抽油機載荷為零,從而達到儀器調零的目的。
      根據其結構形式特點,抽油機支架屬于變截面的軸心受壓格構柱,計算整體穩定性時,必須將變截面的格構柱等效成等截面的格構柱。經過轉換及各種計算后,其最后的軸心受壓格構柱的穩定應力計算公式為:σ穩=α·NG+β·Nφ·A式中:α—恒載系數;β—動載系數;NG—抽油機支架所承受的恒定載荷;N—最大載荷作用下支架所承受的載荷;φ—根據支架本身的結構計算出的換算長細比查表所得的抽油機支架的整體穩定系數;A—抽油機支架各大腿毛截面面積之和。


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