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。     

往复泵自动球阀运动规律数学模型及计算

针对现有往复泵自动球阀运动规律数学模型存在的问题,修正并重建了描述自动球阀运动规律的精确微分方程组。该方程组是关于液缸内液体压力、泵阀升程及泵阀运动速度的常微分方程组,综合考虑了液体的可压缩性、魏氏效应、液体连续流动条件和泵阀的动力特性。应用数值方法建立了自动球阀运动规律的计算机仿真模型,通过数值模拟,得到各个参数对球阀运动动力特性影响的基本规律。     

往复泵泵阀运动规律的建模与仿真

建立了往复泵泵阀运动规律的数学模型。该模型解决了泵阀在开启和关闭阶段升程为零的方程奇点问题，并能对泵阀在不同工作条件下的不同开启方式进行描述．因而这种泵阀运动规律的数学模型更加完整和接近实际。此外编制了泵阀运动规律的仿真程序，并分别对Ｆ８００钻井泵泵阀和３ＮＢ—１３００钻井泵泵阀进行了仿真试验。最后比较了同等条件下的仿真与实测结果，二者基本一致     

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。     

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.     

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。     

煤层气井有杆泵排采临界沉没度的确定

为探索煤层气井有杆泵排采合理的临界沉没度,以抽油泵固定阀为研究对象,建立了固定阀运动规律的精确微分方程和固定阀的水力损失数学模型,并利用Simulink建立仿真模型。仿真结果表明,固定阀在开启瞬间产生较大的加速度,产生较高的水力损失,随后固定阀的加速度变小,水力损失变小。以最大水力损失作为泵阀开启的最小条件,进而得到泵的最低沉没度。该项研究结果为提高煤层气产出量提供了重要的理论依据。     

煤层气井有杆泵排采临界沉没度的确定

为探索煤层气井有杆泵排采合理的临界沉没度,以抽油泵固定阀为研究对象,建立了固定阀运动规律的精确微分方程和固定阀的水力损失数学模型,并利用Simulink建立仿真模型。仿真结果表明,固定阀在开启瞬间产生较大的加速度,产生较高的水力损失,随后固定阀的加速度变小,水力损失变小。以最大水力损失作为泵阀开启的最小条件,进而得到泵的最低沉没度。该项研究结果为提高煤层气产出量提供了重要的理论依据。     

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。     

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。     

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。     

钻井泵阀运动对排量的影响

在分析钻井泵的排量不均度及钻井泵阀运动规律的基础上, 给出了阀盘上升和下降时的位移表达式。根据水力学的连续原理, 推导了进入排出空气包的液体流量公式, 指出泵排出液体的量由２ 条正弦曲线和１ 条余弦曲线叠加而成。实例计算表明, 考虑泵阀运动对排量的影响,使用小直径缸套时, 泵的排量不均度提高了５ 倍。建议尽可能减小阀盘直径和运动速度, 并尽可能使用大直径缸套。     

钻井液连续压力波信号的延迟差动检测及信号重构

根据钻井泵产生的泵干扰与钻井液压力信号的传输路径分析,建立了信号延迟差动检测数学模型;根据检测管路的传输函数分析,建立了短距离直管路传输有限频带信号的理想低通滤波器数学模型;以数学分析为基础,分别在时域和频域研究了钻井液连续压力波信号的数学重构方法。基于无限冲击响应（IIR）理论,通过时域差分方程建立了信号重构数学模型;基于延迟差动检测信号的傅里叶正、逆变换建立了从频域实现信号重构的数学模型。通过频域重构数学模型的极点频率与信号传输延迟之间的理论关系,建立了压力传感器间距的约束条件,为传感器的合理布置提供了理论依据。理论计算与数值仿真表明,信号延迟差动检测方法可以有效地消除泵干扰的影响,通过时域和频域的数学模型均可实现钻井液压力相移键控信号的重构与恢复,信号的信噪比（SNR）大幅提高,在测量直管路长度符合压力传感器间距的约束条件下,两种重构方法均可获得满意的信号质量。     

水力活塞泵工作过程故障诊断的理论研究

水力活塞泵在工作过程中因换向阀上下冲程的瞬时换向而产生水击。这对油管中流体流速的急剧变化，引起压力急剧变化。根据水力活塞泵换向阀水击运动方程和连续方程，导出了描述水力活塞泵工作过程的工作状态方程组，准确地表征了这种泵工作过程中流量、压力随时间的变化规律。通过对水力活塞泵运动状态的水击理论讨论和数学模型的建立，为进行水力活塞泵参数监测和故障分析奠定了理论基础。建议利用导出的泵工作状态实际模型，配套研制地面测试仪表，完善水力活塞泵的井下诊断技术。     

魏斯特法尔现象及泵阀运动规律的探讨

考虑了魏斯特法尔现象,本文介绍求泵阀运动公式的两类方法:近似解法和解微分方程法。这两类方法得到的结果均说明泵阀运动存在滞后现象。本文对解微分方程法得到的几个特解进行了较为详细的讨论,从而给出了更接近实际情况的泵阀运动今式,提出了一些新看法。     

低产抽油机井动态参数仿真模型与提高系统效率的途径

综合考虑柱塞运动规律、阀球运动规律、阀隙瞬时流量与油井流入特性等因素的影响,建立了流体进泵规律与泵筒内瞬时压力的仿真模型,以此为依据改进了抽油杆柱纵向振动底部边界条件的仿真模型,进而建立了基于抽油杆柱纵向振动与流体进泵规律耦合的抽油机井示功图动态仿真模型;基于流体瞬时进泵规律,建立了抽油泵充满系数、漏失系数的仿真模型,从而改进了排量系数计算模型。对比仿真结果表明,所建立的系统动态参数仿真模型具有通用性,可以提高低沉没度供液不足油井示功图、排量系数与系统动态参数的仿真精度。仿真优化算例表明：①大泵径、长冲程与低冲数的抽汲参数设计原则仍然适用于低产抽油机井的节能设计,但最低冲数存在界线,同时最低冲数界限也限制了泵径上限;最低冲数界限随泵间隙的增加而增加;②对于严重供液不足油井,通过合理降低冲程与冲数,可以确保在油井产液量下降率低于5%的条件下,使系统效率最高提高近120%;③在油井产液量一定、下泵深度相同的条件下,优化冲程、冲数与泵径组合可以显著提高系统效率,仿真算例的系统效率变化范围为9.43%~17.48%;④在油井产液量与流压一定条件下,综合优化下泵深度、冲程、冲数与泵径可以显著提高系统效率,优化算例的系统效率由10.56%提高到31.49%。