双头单螺杆泵结构优化设计

重点讨论了等壁厚双头单螺杆泵和常规双头单螺杆泵衬套在均匀压力和工作压差的作用下的变形、应力以及应变的变化情况。用ANSYS分别对衬套、螺杆的受力情况做了有限元计算,揭示了双头单螺杆泵衬套、螺杆的受力状态和变形规律,证实了等厚衬套优于常规衬套;并对螺杆的直径和导程进行了参数化优化研究;为等壁厚双头单螺杆泵的优化设计提供了理论基础和有效的数值模拟方法。     

单螺杆泵定子有限元分析

螺杆泵定子是螺杆泵中的关键部件.利用ANSTYS有限元分析软件对常规单螺杆泵的定子进行研究,在定子承受5 MPa均匀压力作用下,得出了定子、定子橡胶和定子钢套的应力、应变和内轮廓的变形量;分析了常规单螺杆泵定子变形的特点及规律.     

双头单螺杆泵短幅内摆线线型的优化模型研究

根据双头单螺杆泵线型优化的总体原则确定优化目标、约束条件，建立短幅内摆线线型的优化数学模型。在Visual C＋＋编程语言基础上，采用复合形法对建立的数学模型进行优化，求出当变幅系数k=0．5，等距线半径趋于无穷大时线型结果最好。结合具体实例，计算出优化范围内各点的双头单螺杆泵的几何参数，为双头单螺杆泵的深入研究提供参考。     

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7.5mm时,过盈量由0.2mm增加到0.6mm,螺杆泵摩擦阻力矩从88.52N·m增大到466.51N·m,衬套应力峰值由1.4MPa增加到1.8MPa;而过盈量取0.4mm时,偏心距由7.3mm增大到7.5mm,摩擦阻力矩从240.00N·m仅增加到264.77N·m,衬套应力峰值由1.28MPa增加到1.62MPa。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。     

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。     

全金属单螺杆泵外特性的数值模拟及试验研究

应用Fluent软件,选用三维瞬态湍流动网格模型对双头全金属单螺杆泵做了外特性的数值模拟分析,得到轴功率、流量以及泵效随增压值的仿真变化曲线。对该泵外特性做了试验研究,给出了试验外特性曲线,对比分析了全金属单螺杆泵与常规橡胶衬套单螺杆泵的外特性。分析结果表明,基于Fluent的数值模拟方法能够准确模拟该泵实际外特性;随着增压值的增大,流量近似线性减小,轴功率近似线性增大,泵效先增大后减小,存在最优工作区间;介质黏度对泵的流量特性影响显著,相比常规螺杆泵,不存在硬特性。     

基于Matlab的单螺杆泵线型打扣分析

根据单螺杆泵定子骨线及其等距曲线的形成原理,利用Matlab软件对单螺杆泵定子骨线打扣现象进行了深入剖析,并利用数值法绘出了单螺杆泵定子头数、变幅系数和不打扣条件下的最大等距半径之间的关系图形。结果表明：当定子头数确定时,变幅系数与不打扣最大等距半径的关系曲线为递减规律;当变幅系数确定时,定子头数越小,允许的不打扣半径越大。     

多线式单螺杆采油泵的结构特性分析

多线式单螺杆采油泵与单线式单螺杆泵相比 ,具有流量大、泵的轴向尺寸小和排出压力高等特点 ,为进一步提高其技术经济指标 ,认为其螺杆 衬套副的运动比值i取 4∶5、泵的衬套导程系数CT 取 1 0～ 2 8较合适。在分析结构特性的基础上 ,给出了多线式单螺杆采油泵流量、排出压力的计算公式和特性参数换算公式 ,这些公式可作为多线式单螺杆采油泵的设计计算和选择使用的实用计算公式     

基于混合硬化模型的超高压泵头体自增强研究

超高压泵头体自增强分析需要准确描述材料的硬化行为和包辛格效应。在推导出混合硬化弹塑性本构关系的基础上,将开发的子程序UMAT应用于某型超高压泵头体的液压自增强弹塑性有限元分析中。提出了以节点塑性应变增量的变化情况来判断自增强残余应力是否导致反向屈服的方法。通过分析自增强压力与自增强泵头体工作时最大等效应力的关系,得出该型泵头体的最佳自增强压力。泵头体最佳自增强压力的确定应以自增强残余应力不发生反向屈服为前提,以最大工作内压作用下等效应力峰值最小为原则。研究结果表明,经过最佳自增强压力处理的泵头体在工作压力作用下,内腔最大等效应力明显下降,应力分布更加均匀。     

单头单螺杆水力机械共轭线型分析

利用平面啮合理论的齿廓法线法研究了单头单螺杆水力机械螺杆－衬套副的共轭线型特征，并对其几何曲率、啮合线形状和滑动系数等基本特性进行了分析。认为单头单螺杆截面线型是一个偏心距为RG、半径为R的圆，与之共轭的衬套截面线型是由两个半径为R、圆心距为4RG的半圆和两条相距为2R的平行线所组成的光滑封闭曲线。单头单螺杆与衬套共轭线型相互啮合时的啮合线，是一个半径为等距圆半径R的圆，啮合圆圆心位置是变化的。     

影响螺杆泵密封性能的直接因素分析

应用流体动力学和有限元法建立了螺杆泵的橡胶衬套和转子的接触模型,并进行数值模拟。分析了过盈量、橡胶材料硬度和泊松比对螺杆密封性能的影响,并对等壁厚螺杆泵和常规螺杆泵进行对比。结果表明：非理想的橡胶材料是可压缩的,在一定的内压力下会被压缩而产生漏失;过盈量越大、橡胶材料硬度越高和泊松比越大,螺杆泵的密封性能越好;相同条件下,常规螺杆泵的最大接触压力曲线下降的更快,而接触压力越小,密封性能越低,这说明等壁厚螺杆泵密封性能比常规螺杆泵要好。     

钻井泵工况实时监测新方法

目前钻井队在钻井过程中对钻井泵的监控,通常是由司钻观察平台上立压表的变化来完成的,采用这种方法往往由于仪器不灵敏和操作不及时而使泵的工况恶化影响钻井施工,并影响钻井时效。根据钻井泵的工作原理和对泵出口端瞬时流量的监测推导,对钻井泵出口端泵压在理论、实际与发生异常时的波形图进行了比较,提出了通过获取并分析立压波形来实时监测泵工况的新方法。此方法具有监测灵敏度高与监测及时的特点。     

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。     

全金属螺杆泵工作特性实验研究

为研究全金属螺杆泵用于人工举升采油的可行性和最佳工作范围,以分段加工全金属螺杆泵为研究对象,通过不同转速、不同压头、不同黏度下,全金属螺杆泵特性室内实验来研究全金属螺杆泵工作特性,为全金属螺杆泵采油系统优化设计提供了最佳转速和合理工况参数。     

基于数据挖掘的负压波特征参数优化方法

用压力波分析管道泄漏必须对泄漏、停泵、调泵、调阀等引起的压力波动信号加以准确区别,以降低误报警。因此,泄漏诊断的确诊率和可靠性很大程度上取决于对泄漏波形特征参数的选择。利用模糊聚类的基本思想,提出了一种基于模糊聚类的数据挖掘算法,从描述管道压力波动众多的特征参数中,挖掘出平均幅值、均方根、方根幅值、裕度因子、峭度和峭度因子等最能区别不同管道环境下波动特征的最优特征指标,为提高泄漏识别正确率奠定了坚实的基础。     

同步式双螺杆泵螺杆的动力学分析

采用ANSYS内嵌的APDL语言建立了同步式双螺杆泵螺杆的三维有限元模型,并对模型进行划分网格,施加载荷和计算。获得了在额定载荷作用下单个螺杆的动态性能、模态、动态位移、动应力等动力学分析结果,为同步式双螺杆泵螺杆的设计制造和应用提供了必要的依据。     

抽油井偏磨治理的试验研究

从聚驱油井偏磨的实际出发,分析了聚驱采出井抽油杆的受力及偏磨的因素,给出了聚驱采出井抽油杆的受力公式及抽油杆弯曲的螺距。通过对抽油杆受力公式的自变量分析,认为冲程、冲次、下泵深度、弹性波及抽油杆下行最大速度是影响受力的主要因素,也是造成偏磨的主要因素。从而确定在日常管理中,在采出井生产了一段时间后,为了改变抽油杆已有的偏磨位置,通过调参的方式改变抽油杆的受力大小,进而改变抽油杆弯曲距的位置,使杆管偏磨点发生位移。对于沉没度较低的井,要减小抽汲参数,尽量降低弹性波的振幅,减小形成弹性波的能量,达到治理偏磨的目的。通过采出井调参后延长检泵周期的统计,给出了调参原则,即定在该井上次检泵周期的1／3～1／2时间进行调参,并与其他的防偏磨措施结合,延长聚驱采出井的检泵周期。     

螺杆泵井近泵抽油杆柔度对偏磨的影响

用有限元法建立了螺杆泵杆柱运动的瞬态动力学模型。该模型模拟了螺杆泵生产时杆柱的实际运动状况,考虑了抽油杆柱的振动对横向运动的影响。研究了近泵处柔性杆的长度和弹性模量对杆柱横向位移的影响。结果表明,增加近泵处抽油杆的弹性模量有助于减少杆柱的振动,即减少了偏磨。该模型不仅适用于直井,也适用于斜井。     

直井地面驱动螺杆泵采油杆管偏磨机理

将直井地面驱动螺杆泵采油杆柱简化为在油管内偏心旋转的杆柱。考虑了杆柱偏心旋转惯性离心力、轴向力对杆柱横向弯曲变形的影响。应用可移动双向弹簧元模拟杆管接触状态,并考虑了杆体、结箍以及扶正器与油管间隙不同对杆柱挠度约束的差别,建立了螺杆泵采油杆柱在油管内受力变形的有限元仿真模型。仿真结果表明：抽油杆柱在油管内偏心旋转会产生陀螺效应,杆柱在油管内变形形态呈下密上疏的螺旋状,这是直井地面驱动螺杆泵采油系统杆管偏磨的主要原因之一。杆柱与油管接触段长度主要取决于转速、下泵深度和偏心距等参数。当转速较高时,几乎所有接箍均与油管内壁接触,也会出现杆体与油管内壁接触的现象。