抽油机井油管柱断裂失效特征分析

文章通过现场调查,分析了油管柱发生断裂的特点及油井工况对断裂的影响.油管断裂主要表现为螺纹断裂,断口位置在螺纹尾部.管柱各部位发生断裂的频率极不均衡,且井口第1根油管断裂发生率最高.油管螺纹断口的宏观和微观特征显示了这种断裂属于机械疲劳断裂.油管柱的断裂寿命分布有双峰特点,大量油管在很短的工作期间内发生了非正常断裂.油井的各种工况条件对油管柱的断裂会产生不同的影响.     

油管柱在抽油过程中的应力测定

为了探究抽油井油管断裂的原因和破坏机理，采用油管柱载荷传感器对悬挂和抽油状态下的油管载荷进行了测试。根据测试结果分析可知，油管柱悬挂在井口及抽油过程中所受扭矩很小，可忽略不计；油管弯曲应力随机性很大，因受油井狗腿度、油管弯曲度和工人操作技术等影响，油管悬挂在井口有时会出现较大弯曲应力；油管受力复杂，在同一截面上各点的应力大小不同，既要考虑最大拉弯组合应力引起的油管破坏，还要考虑循环特征值较小时油管的疲劳问题。     

抽油机井油管载荷及应力应变分析

将自制开发的新型载荷测试仪和模拟油管工况测试台,成功地用于油管载荷及应力应变的实测试验.在此基础上,应用大型有限元分析软件ANSYS,对油管在各种工况下的应力和应变进行了计算.结果表明,抽油机井油管受到的是拉-拉疲劳载荷,处于有阻尼强迫振动状态,是油管产生疲劳断裂的基本条件.最危险点在接头的第一啮合齿的齿根处,最大应力应变值一般均超过屈服极限.在正常工况下,尽管危险点应力应变水平很高,但是仍处于低弹性应变幅循环状态下,所以油管能较长期地在井内服役;当发生非正常工况时,油管内的最大应力应变幅可能达到强化段,在循环载荷作用下会产生较大的塑性应变幅,就会发生油管的疲劳断裂.     

抽油机永磁耦合驱动研究

为了降低抽油机的装机功率,缓冲振动,实现节能,对抽油机用永磁磁力耦合器驱动能力进行研究。介绍了抽油机永磁耦合器驱动原理,利用Ansoft软件建立耦合器的三维模型,对该模型进行有限元仿真分析。为进一步探讨耦合驱动能力、传动效率及启动能力等特性,对抽油机用耦合器样机进行试验研究。研究结果表明,永磁磁力耦合器能够稳定地传递力矩,在一定范围内,传动能力随铜盘与磁盘之间间隙的增大而减小,随两盘转速差的增大而增强;工作区域较宽,效率都可达到95%以上,最大传递力矩可以达到最佳工作点的3倍以上;具有很强的延迟启动能力,过载系数高,可适应抽油机的载荷波动;能够降低装机功率,从而降低系统成本并实现节能。     

J55油管螺纹工作特性研究

通过对J55油管螺纹内壁的应变测量和有限元计算，指出正常工作状态下，油管螺纹内部处于弹塑性状态。螺纹端部和尾部第1啮合齿的根部已进入屈服区。油管螺纹与接箍螺纹联接后会发生变形协调，有利于提高螺纹联接质量。油管螺纹联接的失效以螺纹断裂、漏失和螺纹损伤为主，与配合螺纹的几何尺寸、上螺纹扭矩和油管的工作载荷有关。     

基于Halbach阵列的永磁缓速器结构优化与仿真

为了进一步减小永磁缓速器的尺寸,提出一款基于Halbach阵列的永磁缓速器,永磁铁采用Halbach阵列后使缓速器中气隙的磁密强度大,制动力矩增加.建立永磁缓速器优化模型,优化后的径向尺寸明显降低.利用Maxwell软件对缓速器进行制动力矩和涡流场的仿真分析,进一步证明了Halbach式永磁缓速器优于常规永磁缓速器.将Maxwell计算得到的铜耗导入到ANSYS Workbench进行磁热耦合联合仿真,结果表明Halbach式铜环温度较常规式略有升高,但能保证温度处于合理范围内.     

基于ADAMS的PGZX-1型炉管爬行机器人建模与仿真

设计了一种针对竖直管道,依靠履带运动的PGZX-1型炉管爬行机器人,该机器人主要应用于加热炉炉管检测,可解决细长管小间隙单向排布管群检测难题。本文着重研究机器人履带行走装置,首先运用SolidWorks进行机体建模,再通过ADAMS进行仿真分析,利用宏命令添加约束及载荷,对履带块与带轮、管柱之间的压力、速度和加速度等进行仿真,分析了履带爬行的特点,明确履带受力情况及运动状态,并得出相应曲线,为履带式机器人爬升竖直管道的研究提供参考依据。     

抽油机用永磁磁力耦合器试验研究

针对抽油机用永磁磁力耦合器开展了有限元仿真和试验分析,建立了三维有限元仿真模型,进行了永磁磁力耦合器的传动性能仿真研究,获得了传递转矩与间隙、转速差之间的关系;建立了永磁磁力耦合器试验平台,对永磁磁力耦合器实物样机进行试验研究,验证了有限元仿真的可行性,同时验证了永磁磁力耦合器在抽油机上使用的可行性。     

粉料堆积密度与堆积深度关系研究及应用

为了提高粉料包装机械这类机械系统的计量精度,从理论上研究了粉料堆积密度与堆积深度的关系,改进了自然堆积密度试验的测量方法,并对压实密度与压实应力经验公式进行优化。采用等质量分层法,建立物料堆积密度与堆积深度关系的数学模型。在修正多种物料自然堆积密度测量数据的基础上,重新拟合了相关公式。以小麦粉为例,建立了小麦粉的堆积深度与堆积密度的关系式。针对螺旋下料工程应用,提出了一种新的计量方法。     

圆锥外螺纹的线阵CCD非接触检测方法

为了提高圆锥外螺纹尺寸检测的精度并实现自动化测量,提出了基于线阵CCD的非接触测量方法.建立了包括计算机运动控制、图像数据自动采集和尺寸计算的测量系统,该系统通过控制高精度的线阵CCD扫描外圆锥螺纹在平行光场中的投影来获取螺纹图像.针对正投影时螺旋线对螺纹牙的投影产生局部遮挡的现象,通过调整螺纹轴线与光轴的角度消除遮挡,获取完整的螺纹牙投影.1维CCD图像信号经过中值滤波处理后进行一阶差分提取螺纹牙的轮廓点.对螺纹轮廓分段拟合并以亚像素级的轮廓推导出螺纹尺寸的计算公式.实验表明,该系统可以完成各项螺纹参数测量,精度高于5μm,重复性好,易于实现自动化测量.