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抽油机减速器加载测试系统的研究

作　者: 陈秋丽
导　师: 张广玉
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 抽油机减速器 加载检测 DJZ电回馈加载 传感检测 无线网络
分类号: TE933.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


抽油机是油田有杆抽油系统的地面驱动设备,其数量占油田采油设备的半数以上,减速器作为抽油机的核心部件,性能关系到产品的质量命脉。在SY/T5044-2003和APISPEC11E中都规定了减速器和抽油机整机的空载试验和分级加载试验,并明确了对减速器进行系统分析的必要性。目前,国内还没有一套统一的标准和加载测试设备用于检测抽油机减速器的各项性能指标,研制一套能够对抽油机减速器各状态参数进行实时、动态检测的加载测试系统对保证抽油机良好性能具有重大意义。本文结合目前我国油田生产现状,采用先进的加载、传感检测及数据处理技术,完成了抽油机减速器加载测试系统的研究。整个加载测试系统主要由加载子系统、传感检测子系统和数据处理子系统三部分组成,传感检测子系统完成减速器输入、输出轴的扭矩、功率,油箱油温,啮合处齿温,以及加载过程中的振动噪声的实时测量,通过无线传输网络,将检测得到的各运行参数传输至数据处理子系统,并对其进行相应的数据处理,最终得到各运行参数的动态变化曲线,作为减速器性能分析的依据。本文以加载测试系统的组成为主线展开,分别对加载子系统、检测传感子系统、数据处理子系统及模拟实验进行研究。本文首先对加载测试系统进行总体方案研究,通过分析系统的功能、组成及技术要求,确定了该系统所采用的关键技术,试验环境以及试验目标。按系统组成,对各子系统进行具体研究:(1)加载系统,在对DJZ电回馈加载技术进行分析和研究的基础上,搭建了大扭矩、低功耗的加载试验台,并对过载情况下的减速器下各轴的内部应力及危险变形点进行有限元分析。(2)传感检测子系统采用模块化设计,遵循体积小、可靠性高、安装方便、易扩展的设计原则,选用合适的传感器,数据采集模块均以ATmega8为核心处理器,通过无线网络与主控室中的中央处理器相连,从而构建了能够实现实时、动态测量的检测子系统。数据处理子系统采用C++Builder编程软件,实现各运行参数曲线绘制、保存、打印等功能,具有良好的人机交互性。(3)最后对根据系统中各传感器的实际输出选择合适的信号源,对数据采集和处理子系统进行模拟实验,对采集精度、可靠性等进行检验和分析。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-17
  1.1 课题背景  8
  1.2 课题研究的目的及意义  8-9
  1.3 国内外研究现状  9-16
    1.3.1 抽油机减速器检测的发展现状  9-11
    1.3.2 加载技术的发展现状  11-13
    1.3.3 传感检测数据处理技术的发展现状  13-16
  1.4 课题来源及主要研究内容  16-17
第2章 加载测试系统总体方案研究  17-24
  2.1 加载测试系统的总体方案设计  17-19
    2.1.1 加载子系统  18
    2.1.2 数据采集与传输子系统  18-19
    2.1.3 数据处理子系统  19
  2.2 加载测试系统的关键技术研究  19-22
    2.2.1 DJZ 电回馈加载技术  19-20
    2.2.2 检测传感及数据处理技术  20-22
  2.3 试验环境分析  22-23
  2.4 本章小节  23-24
第3章 加载系统研究  24-37
  3.1 加载方式选择  24-26
  3.2 加载系统的组成  26-28
  3.3 减速器、联轴器选择  28-29
  3.4 减速器齿轮轴应力分析  29-35
    3.4.1 有限元模型的建立  29-30
    3.4.2 输出轴应力及应变分析  30-31
    3.4.3 输入轴应力及应变分析  31-33
    3.4.4 中间轴应力及应变分析  33-35
  3.5 本章小结  35-37
第4章 传感检测及数据处理系统研究  37-55
  4.1 传感检测的总体方案  37-38
  4.2 传感器的选择与安装  38-42
    4.2.1 无线扭矩传感器  38-40
    4.2.2 红外温度传感器  40
    4.2.3 噪声传感器  40-41
    4.2.4 传感器安装  41-42
  4.3 信号采集与传输研究  42-49
    4.3.1 硬件电路开发  43-46
    4.3.2 数据采集算法研究  46-47
    4.3.3 无线传输网络的建立  47-49
  4.4 软件开发  49-51
  4.5 数据处理子系统研究  51-54
    4.5.1 设计原则  51-52
    4.5.2 数据处理子系统的组成及功能  52-53
    4.5.3 交互界面开发  53-54
  4.6 本章小结  54-55
第5章 系统调试及模拟实验  55-61
  5.1 系统工作过程  55
  5.2 系统抗干扰设计  55-56
  5.3 系统调试  56-58
    5.3.1 静态调试  56
    5.3.2 通电调试  56-57
    5.3.3 整体调试  57-58
  5.4 数据采集与传输实验  58-60
  5.5 本章小节  60-61
结论  61-62
参考文献  62-66
附录1（Ｃ程序）  66-72
致谢  72

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 石油机械设备与自动化 > 油气开采机械设备 > 抽油机械设备 > 抽油机
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