恒流量往复泵泵阀工作理论研究

泵阀是往复泵的关键部件，对恒流量往复泵的性能有着重要影响。由于泵阀的工作过程极其复杂，一般不能用简单的方法来反映其运动规律，在忽略阀盘质量的 情况下，分别建立了在稳定状态下，非稳定状态以及是否考虑魏斯特法尔现象时阀盘运动微分方程，并给出了其解析解，分析了阀盘运动位移，速度和加速度变化规律。     

高压往复泵锥形阀结构优化设计

以提高高压往复泵锥形阀的使用寿命为目的，研究了有限元法与最优化方法相结合的泵阀结构设计方法。文中给出了阀体和阀座的单元划分、载荷处理以及边界条件的确定方法。以阀体锥面上的最大综合应力为目标函数，以强度约束和尺寸约束为约束条件，建立了泵阀结构优化设计的数学模型，给出了求解方法。计算实例表明，通过优化设计可以有效降低阀体和阀痤锥面上的最大应力。     

自动锥形阀运动规律数学模型及仿真

针对阿道尔夫往复泵泵阀精确运动微分方程在泵阀开启瞬间存在奇点的不足,综合考虑液体可压缩性、魏氏效应、液体连续流条件及泵阀运动的动力特性,建立了描述往复泵自动锥形阀运动规律的精确运动微分方程。该方程是关于液缸内液体压力、泵阀升程与泵阀运动速度的一阶常微分方程组。应用数值计算方法建立了泵阀运动规律的仿真模型,通过仿真计算,可以直观地了解泵阀开启时的压力波动,解释产生奇点的原因。     

基于FLUENT的钻井泵阀隙流场仿真计算

针对钻井泵阀冲蚀磨损严重的特点,利用FLUENT软件对钻井泵阀隙内流场分布进行了仿真计算,得到阀隙流场在某一时刻泥浆流速的分布规律.结合钻井泵阀的失效机理,通过对计算结果中泥浆流速的分析表明,阀盘两底角处速度最大,是该处密封圈容易被撕裂造成泄漏的主要原因;当锥阀下底面直径一定时,锥阀阀盘锥角的增加可以改善泵阀密封圈与泥浆的磨损状态.该结论与实际相吻合,对泵阀的优化设计及延长泵阀使用寿命有重要的指导意义.     

往复泵泵阀阀面应力计算方法探讨

通过对确定往复泵泵阀阀面应力计算方法的较为深入的探讨,认为直接导用阿道尔夫方法计算阀面动载荷是不可取的,并对阿道尔夫公式进行了修正。修正后的公式可以比较准确地反映泵阀的实际工作情况。还给出了另一种计算泵阀动载荷的方法——动载系数法,该方法计算简单,便于在工程上应用。     

钻井泵泵阀失效的动力学分析及泵阀变螺距弹簧设计

从动力学角度阐明了钻井泵泵阀失效的原因。由于各种参数的相互影响，使阀盘产生纵向振谐窜动和径向失稳漂移，这不但延长了阀隙存在时间，还会使三体（阀盘、阀座、磨粒）产生不均匀磨粒磨损（偏磨），最终导致泵阀早期失效。鉴于此，笔者试图设计泵阀的变螺距弹簧，以消除阀盘的纵向振谐窜动和径向失稳漂移，提高泵阀工作寿命。还叙述了变螺距弹簧的设计原则和程序，并进行了设计计算。     

基于MATLAB的钻井泵阀运动特性分析

利用MATLAB软件对钻井泵阀阿道尔夫微分方程进行了数值求解,并构造了描述阀盘关闭阶段的简化模型,准确地分析了阀盘的运动特性.通过对不同阀盘锥角的锥阀进行仿真计算得出,当阀盘下底面直径一定时,随着阀盘锥角的增加,阀盘的关闭速度及关闭冲击力都相应地减小,进而可以有效改善阀盘冲击阀座形成的冲击疲劳.该结论对泵阀的优化设计及延长泵阀使用寿命有重要的指导意义.     

偏置式钻井往复泵泵阀工作特性的计算机分析

建立了偏置式钻井往复泵泵阀的运动微分方程式,得出了阀的运动规律的数值解,给出了偏置式往复泵泵阀无冲击工作的CYC条件。分析指出:合理设置偏距能够改善阀的工作性能,设计中应采用正转上偏置的曲柄滑块机构,且偏置率应小于连杆比。     

关于泵阀无冲击条件的问题

《关于泵阀问题的讨论》一文(见本刊今年第四期),提出了石油钻采用往复泵的一个关键问题。在使用中,70年,我们在江汉曾发现,在某一井的钻井过程中损坏了180多副泵阀。在设计、制造中,泵阀对往复泵的发展有一定的阻碍作用。目前所使用的钻井往复泵一般都较笨重,其主要原因是其冲数n低。而影响冲数提高的一个很重要原因,过去是被阀的冲击条件(nh最大≤800—1100)所限制的。马德坤同志在《讨论》一文所提出的课题的研究,对泵的使用和设计都有着很重要的意义。     

对温度修正系数取值规定的看法

通过对压力容器常用材料许用应力值分析比较，大多数场合下，钢板的〔σ〕／〔σ〕＾ｔ（温度修正系数）大于钢管。本文以一则计算实例，从设计裕量、钢材检验标准、主要受压元件、容器制造特点等角度，分析了钢板和钢管之差异。通过对压力试验目的之探讨，指出以主要受压元件材料的〔σ〕／〔σ〕＾ｔ来确定试验压力值，能保证容器压力试验的安全性、可靠性和有效性。     

钻井泵阀盘运动的微分方程数值解及其结果的讨论

文章利用龙格—库塔法对阀盘运动微分方程进行数值求解并在微机上用所编程序对各种泵阀结构参数和泵工作参数进行了大量计算。通过将计算结果与阀盘近似运动公式的计算结果作详细对比,文章提出了阀盘运动参数计算的修正公式。此修正公式和程序可供阀设计计算参考。     

往复泵汲液过程的动态数值模拟研究

运用数值计算方法对往复泵汲液过程进行了动态模拟,研究了泵阀的运动规律和阀隙流体的流动。通过模拟获得了泵阀升程、速度等运动规律,同时分析了魏斯特法尔现象的影响,指出了往复泵阀运动规律推导过程及开启滞后角定义中存在的问题。模拟结果表明,当不考虑排出阀的关闭滞后、液缸未充满、液体含气、机械传动机构的间隙等影响时,往复泵阀开启时几乎无滞后,由液体压缩性引起的滞后角很小;魏斯特法尔现象影响阀关闭时的滞后升高,但不影响阀开启的滞后角;切向冲刷作用是造成泵阀密封圈破坏失效的主要原因。     

基于Simulink的抽油泵泵阀运动规律仿真

煤层气排采作业中,低沉没度对有杆抽油泵泵阀的正常打开提出了更高的要求。通过对泵阀的开启压差进行精确计算,借鉴往复泵泵阀的理论研究成果,建立了泵阀运动数学模型与仿真模型。通过Simulink对抽油泵泵阀进行仿真,得到泵筒内的液体压力变化规律曲线、泵阀打开高度曲线及泵阀运动速度曲线。分析仿真结果认为,阀球的打开与开启压差有着重要关系,并不完全由沉没压力决定;阀球的打开与有杆抽油系统的冲程、冲次及泵的结构有关,随着有杆泵抽油系统冲程或冲次的增大,泵阀的升程高度相应增大,反之减小。     

往复式钻井泵旋转阀盘及其特性分析

针对往复钻井泵泵阀的主要破坏形式为冲蚀磨损和磨料磨损的特点，研制了一种可作二维运动的旋转阀盘。这种阀盘可有效地自行研磨工作面，使泵阀的寿命提高３倍以上。对其特性进行理论分析后认为，只有合理地设计叶片的进、出口结构角及叶片形状，才能充分发挥这种阀盘的优点和特性。     

压裂泵泵阀导向结构的改进设计

针对常见的压裂泵泵阀导向结构的特点和存在的问题,介绍了经改进设计的泵阀将阀盘和导向翼分别加工成形,再用摩擦焊焊接成一体的过程和工艺。这种结构改善了泵阀的导向性能,增大了阀盘下的有效过流通道面积,提高了泵阀的使用寿命。     

用神经网络对泵阀故障进行识别

利用前向神经网络模型对往复泵泵阀故障进行了识别。研究结果表明，用神经网络识别和诊断往复泵的泵阀故障具有较高的准确度，可取得令人满意的结果。     

最佳超应变圆筒弹性失效强度设计的探讨

最佳超应变筒体器壁中,如果最大应力强度值不超过材料的许用屈服限,则可推导出自增强圆筒弹性失效的强度设计公式。本文对工程实例及文献〔1〕例题进行了验算,并讨论了应用范围。本方法尤其适用于高压聚乙烯反应器的设计。     

基于CFD的三缸柱塞泵泵阀失效机理研究

针对柱塞泵易损件泵阀使用寿命短,制约钻井泵向高压、高冲次、大排量方向发展的现状,利用CFD相关软件对泵阀排出端3种开度下的内流场分布进行了仿真计算。结果表明,在排出端,流过阀隙的流体速度较大,且在阀盘两底角处速度最大,该处密封圈容易被撕裂造成泄漏。另外,在流体流经腔体内部时,产生了部分涡流和回流,因此最高冲次下的流体可能会对排出腔产生一定的影响,该结论与实际情况吻合。该项研究结果对泵阀的优化设计及延长泵阀使用寿命有重要的指导意义。     

ICA及其在往复泵多源信号分离中的应用

研究了往复泵泵阀故障诊断中多信源振动信号分离的独立分量分析方法。针对往复泵泵阀振动信号成分复杂和相互干扰等特点，将盲源分离技术中独立分量分析方法引入到泵阀振动信号的预处理中，试验结果表明，这种方法能够有效地消除目标泵阀振动信号中混杂的其他泵阀振动分量，从而使后续分析中得到的监测诊断信息的准确性和可靠性得到保障。     

新型转子式油气混输泵出口球阀运动规律分析

参考往复泵球阀相关理论,考虑液体的压缩性及连续流动条件、魏氏效应、阀球的动力特性,建立了新型转子式油气混输泵出口球阀在纯液工况下的运动微分方程组。在阀球材质分别为聚甲醛、陶瓷、钢的条件下,采用龙格-库塔方法建立泵阀运动规律仿真模型,利用Matlab软件进行仿真计算,得到阀球升程、速度与时间的关系曲线。