基于UG的单螺杆泵参数化建模

采油用单螺杆泵转子和定子的截面线型是一种公式曲线,比较复杂。同时,因螺杆泵转子及定子头数不同,其截面线型差别很大,建模过程也有所不同。为提高设计效率,减少单螺杆泵建模的复杂程度,探讨使用UG的Expression工具实现螺杆泵转子和定子参数化建模的方法。通过对单头单螺杆泵、双头单螺杆泵的转子、定子分别参数化建模,并以此作为模板,能够提高设计效率,降低设计的繁琐程度。     

双头单螺杆泵定转子啮合转动仿真研究

为了提高双头单螺杆泵的工作效率和使用寿命,研究了结构参数对其工作效率及使用寿命的影响。基于橡胶Mooney-Rivlin双参数模型理论,考虑橡胶衬套材料具有非线性变形特性、内压及转子惯性对橡胶衬套的作用,建立了双头单螺杆泵一个导程的定转子三维啮合模型,分析了过盈量、偏心距对螺杆泵定子衬套应力和摩擦阻力矩的影响。数值模拟结果显示,偏心距选择7.5 mm时,过盈量由0.2 mm增加到0.6 mm,螺杆泵摩擦阻力矩从88.52 N·m增大到466.51 N·m,衬套应力峰值由1.4 MPa增加到1.8 MPa;而过盈量取0.4 mm时,偏心距由7.3 mm增大到7.5 mm,摩擦阻力矩从240.00 N·m仅增加到264.77 N·m,衬套应力峰值由1.28 MPa增加到1.62 MPa。这表明,合理搭配过盈量和偏心距可以提高螺杆泵的工作效率和使用寿命,为螺杆泵设计及结构参数优化提供了理论依据。      

基于COM技术的单螺杆泵CAD系统研究

针对采油单螺杆泵截面骨线建模的难题,提出了构建COM组件进行数学计算,获得螺杆泵截面型线离散点的坐标值,再将这些坐标值输入到UG中构建截面型线的方案.设计了单螺杆泵CAD系统的整体框架,讨论了COM组件的构建及调用方法,最后实现了单螺杆泵CAD系统.     

3D THERMODYNAMIC ANALYSIS AND INTERFERENCE ADJUSTING METHOD OF THE PROGRESSIVE CAVITY PUMP FOR OIL PRODUCTION

通过对油田广泛应用的采油螺杆泵定转子进行三维数值模拟,利用单向解耦的方法分析了螺杆泵定子内部温度场的分布及特点,分析了定转子过盈的变化规律及其对螺杆泵工作特性的影响.结果表明:在定子橡胶滞后热的作用下,定子型线发生了改变,导致定转子过盈产生非均匀性的变化.从改变定转子型线配合及啮合的角度,提出了新的螺杆泵过盈调整方法,即同时调整螺杆泵转子直径和偏心2个参数.现场试验结果表明:过盈调整螺杆泵在降低工作扭矩、提高系统效率方面展现出了明显的优势.截至2011年3月底,大庆油田试验了过盈调整螺杆泵井36口,最长免修期达592 d,平均工作扭矩降低了13.8个百分点,平均系统效率提高了10.5个百分点.     

大排量螺杆泵在大庆聚合物驱采油中的应用

针对抽油机和电潜泵两种机采方式对聚合物驱井采出液的不适应问题 ,开展了大排量螺杆泵采油系统推广应用试验。在确定了总体试验方案的基础上 ,采取了合理选择大排量螺杆泵基本结构参数 ,如加大转子直径、减小转子偏心距和加大衬套导程 ;完善抽油杆柱防断脱技术 ;提高系统效率等一系列具体方案。大庆油田 17口井特别是 5口典型井的推广应用表明 ,大排量螺杆泵可以满足聚合物驱采油井的生产要求 ,螺杆泵井的平均运转时间超过 1年 ,平均泵效达79 7% ,比抽油机井泵效高 32 % ,单井平均每天节电 2 4 8 4kW·h。大排量螺杆泵采油系统存在的问题是配套技术尚需进一步完善。     

双头单螺杆泵参数的确定

分析了双头单螺杆泵与单头螺杆泵的不同特点及其优越性。提出了双头单螺杆泵液压腔、转子、泵排量等参数的设计方法,旨在为设计双头单螺杆泵提供参考。     

一种实用的新型双转动单螺杆泵

针对目前单螺杆泵使用中存在的转速低、振动大和离心力大等局限性,研制了一种实用的新型双转动单螺杆泵。这种泵结构简单,省掉了减速机构和万向装置,实现了内、外转子同方向高速平稳转动。该泵有4大特点:(1)把现有螺杆泵转子的滚动+绕偏心距摆动的复杂运动简化成绕其中心的纯转动,故噪声小,振动小,离心力小;(2)内、外转子是纯转动,无摆动现象,故动力轴和螺杆之间无需万向装置,内、外转子可制成全金属型,耐温达200℃以上;(3)无需减速机构,电动机可直接与内、外转子对接,使螺杆泵转速由400r/min提高到3500r/min;(4)外转子可以模块化加工。     

螺杆泵转子磨损机理研究及解决方案

对螺杆泵定、转子的运动规律和橡胶衬套的溶胀、热膨胀现象进行了分析。研究表明,螺杆泵转子与定子在衬套直线段中点接触时的相对滑动速度最大;定子橡胶衬套型线在直线段为内凸状,且在直线段中点内凸最大,刚性转子在该点挤压橡胶衬套的接触应力最大;由于滑动速度和接触应力最大,且都是在橡胶衬套直线段中点接触,因此在转子上会形成一条螺旋形的磨损线,导致转子表面的镀层脱落。提出了4种减小螺杆泵转子磨损的方法。     

螺杆泵井提防冲距问题的探讨

通过分析螺杆泵井抽油杆柱伸长量及其影响因素 ,指出由于螺杆泵目前的碰泵位置不合理 ,使得螺杆泵井提防冲距现场操作不容易掌握 ,进而设计了螺杆泵转子限位器 ,改变了螺杆泵的碰泵位置 ,使螺杆泵井防冲距的提升简单、准确 ,卡泵几率为零 ,大大提高了螺杆泵井的一次作业成功率和生产时率。     

螺杆泵定子注胶模具的改进设计

1．螺杆泵定子注胶模具改进的必要性 定子是井下单螺杆抽油泵最关键的部件，它的质量好坏直接影响整台泵的效率和使用寿命。在螺杆泵试制过程中，曾经遇到定、转子线形啮合很好，且定、转子配合过盈也很理想，但整体泵没有形成一个完整的密封腔，且泵的启动扭矩较大、容积效率却较低的现象。     

螺杆泵结构参数误差对工作特性的影响

螺杆泵结构参数及其误差是决定和影响螺杆泵工作特性的主要因素,合理优化选择螺杆泵结构参数可以确保螺杆泵具有较好的工作特性。分析认为对采油螺杆泵而言结构参数即定转子的导程、偏心、截圆直径的偏差允许值主要取决于定转子之间的过盈,转子的偏心应不小于定子的偏心,两者的差值和转子截圆的不圆度应小于定转子间的合理过盈量。     

普通内摆线型双头螺杆泵建模及运动仿真

根据螺杆泵转子和定子型面成型机理,用三维建模软件SolidWorks建立了普通内摆线型双头螺杆泵的三维实体模型,并用运动学分析软件COSMOSMotion对其进行了运动仿真和分析。结果表明,转子型线上圆弧段各点以及靠近圆弧段的点的运动轨迹都是类三角形,其他各点的运动轨迹为打扣的类三角形。得出了：①转子型线上各点的速度和加速度的变化规律;②齿凸和齿凹接触点的相对滑动速度的变化规律。     

双作用多级滚柱转子油泵优化设计

介绍了国内外抽油泵的类型和特点,并分析了各自的优缺点。以获得专利的双作用滚柱转子泵结构为基础,优化了定子型线和转子槽型,改进了吸排液腔,设计了滚柱平衡装置。改进后有效地改善了滚柱的受力,提高了该型泵的效率和可靠性。     

采油螺杆泵漏失机理研究及三维仿真技术实现

建立了三维螺杆泵计算流体动力学分析模型,利用有限体积法计算得到螺杆泵液腔压力分布,进一步计算得到液压对转子的作用力和力矩;建立螺杆泵系统定转子过盈接触的有限元法计算模型,分析了液压作用在转子上的力和力矩对定转子之间相互作用的影响,以及定子的受力和变形情况,从液压角度提出解释螺杆泵漏失的力学机理.结果表明:液压作用在转子上的力是螺杆泵系统漏失的主要原因,液压作用在转子上的力矩加大了螺杆泵系统漏失程度.     

双头单螺杆泵的线型设计及虚拟建模

在对各种摆线分析比较的基础上，提出采用短幅内摆线作为原始齿形曲线用于定子骨线设计，其共轭曲线用于转子的双头单螺杆泵设计。推导出这种双头单螺杆泵的转子和定子线型的数学方程式，并利用Pro／E对其进行虚拟建模，为双头单螺杆泵的加工及改进提供参考。     

基于田口法的潜油电机槽型优化研究

潜油电机作为潜油电泵机组的重要组成部分,其性能指标尤为重要。由于潜油电机细长的结构特征,导致在槽型设计方面不同于普通的异步电动机。 基于田口法,在保证潜油电机定转子外形尺寸、温升条件、机械强度不变的情况下,通过确定6个槽型优化因子(定子斜肩角、定子槽高、定子槽宽、转子斜肩角、转子槽高和转子槽宽)与4个优化目标(电机效率、功率因数、最大转矩倍数及启动转矩倍数),建立潜油电机槽型优化目标正交矩阵,降低了仿真次数。借助于有限元法与电磁设计相结合的场路分析方法,得出不同设计方案的性能指标。通过统计学方法确定各优化因子对优化目标的影响关系和影响程度,确定最终优化方案。最后,以143系列210 kW的潜油电机为例,对其槽型进行优化设计,验证该方法的可行性。     

螺杆钻具定子寿命分析

马达失效通常是由于定子橡胶的失效而造成的,定子寿命取决于转子/定子设计、材料构成、井下温度、钻井液、定子橡胶性能、马达转速、马达压降及井下作业环境等因素。着重论述了定子失效机理和影响定子寿命的因素,应用非线性有限元分析方法对定子橡胶进行热分析和结构分析,并验证了工作条件对定子寿命的影响。     

椭圆转子采油单螺杆泵线型分析

椭圆转子采油单螺杆泵是双头单螺杆泵的一种简化线型,加工方便,但是存在共轭线型不准确的弊端。结合双头单螺杆泵定子轮廓线的形成理论,利用相关软件,得到精确的定子轮廓曲线,并对1种油田实际应用的椭圆转子采油单螺杆泵进行误差分析。结果表明,Ф88.9mm(3(1/2)英寸)油管椭圆转子采油单螺杆泵定子在x=25.295mm处磨损最严重,线型误差最大;理论计算的排量值接近实际排量。     

滑片式叶片泵漏失模型及敏感性分析

介绍了一种经过改进的,并已在大庆和新疆油田应用的滑片式叶片泵。依据流体力学原理,并利用CFD流体计算软件,在系统分析泵内部复杂泄漏通道的基础上,建立了滑片式叶片泵内部泄漏通道的漏失模型。以实际泵结构、生产参数为例,分析研究了不同间隙、不同黏度、不同转速下,漏失泵效的变化。计算表明:间隙的增大会导致漏失泵效的降低;定转子端面漏失和滑片尖端与定子内壁接触漏失对漏失泵效影响最大;合理地增加转速可以有效地增加泵漏失泵效;该泵对于稠油井具有良好的适应性。