有杆抽油系统杆柱动特性的预测与计算机仿真

有杆抽油在机械采油中占有相当大的比重，其杆柱动特性的预测是系统效率分析和优化设计的基础。本文对有杆抽油系统的杆柱动特性进行了深入的理论分析和大量的计算机数值仿真计算。主要内容有： 对游梁式抽油机机构进行了运动学建模和计算，得出抽油机悬点位移、速度、加速度等运动参数及曲线。然后对抽油机机构进行了动力学分析，求得减速器输出轴扭矩，根据扭矩平衡准则给出了获得曲柄平衡块位置的算法。 给出了三次样条插值法模拟抽油杆柱轴线的具体编程算法，并分析了抽油杆柱中微元体所受的力，建立了抽油杆柱振动的波动方程。 提出了在同级均质杆段内运用隐式差分格式以及在组合杆边界节点处运用变步长有限差分格式的混合差分法来对抽油杆柱振动的波动方程进行求解分析，并把求得的示功图曲线与实测的示功图曲线进行对比，得到较好的吻合效果。同时将不同油液粘度以及不同抽油杆材料对悬点载荷和曲柄轴扭矩的影响进行比较和分析。 考虑电动机转速的波动，建立了有杆抽油系统的等效驱动力学模型。同时对曲柄运动微分方程以及抽油杆柱振动的波动方程进行联立求解，提出了相应的求解算法。求解结果表明采用高转差电动机示功图曲线更加逼近于实测示功图曲线。 介绍了本课题开发的有杆抽油系统动态参数仿真软件的工作流程，以及该仿真软件的基本功能。