基于旋流携砂机理的高效自清洁抽油泵设计

针对抽油泵固定阀处杂物沉积的问题,设计一种基于旋流携砂机理的高效自清洁抽油泵。在加长短节内加装螺旋总成,以增加油液举升过程中的切向速度,来解决杂质颗粒在固定阀处沉积的问题。通过胜利油田某采油厂现场五口井试验证明,该旋流自清洁技术可实现自清洁功能以达到排砂效果。利用流体力学方法对螺旋总成内固液两相流进行分析,进一步建立两相流运动模型,并对自清洁抽油泵排出杂物效果进行仿真分析,进而优化螺旋总成的导程参数,为后期降低旋流自清洁技术应用成本积累经验。     

自转旋流抽油泵结构设计及性能分析

我国石油开采进入中后期,各大油田因井底出砂、化学防砂作业以及管杆腐蚀碎屑等杂物混入井液中造成常规抽油泵漏失、卡泵等问题愈发突出;井身结构、冲程、冲次、泵径、扶正器分布、沉没度以及含水率对抽油泵管杆偏磨的影响持续加大,直接影响现场连续性生产。现创新设计出一种自转旋流抽油泵,通过螺旋总成增加油液举升时的水平速度,进而增加其对杂质颗粒的举升能力,可避免在固定阀球处沉降淤积以引起的卡泵、堵泵等现象。     

基于旋流机理的防砂抽油泵研究

针对抽油泵砂卡问题以及现有防砂抽油泵的不足,提出了基于旋流机理的防砂抽油泵方案。该抽油泵由泵筒、柱塞、固定凡尔组件、游动凡尔组件、旋流器等组成。旋流器位于游动凡尔组件上端,当含砂原油通过旋流器时,由于砂粒密度大于原油密度,在离心力作用下,砂粒上升速度增加,避免了砂粒沉降引起的砂卡。此外,抽油泵内设有刮砂块和沉砂环空,柱塞周围极其细小量砂粒被刮除并沉降到环形空间,从而防止砂卡。现场应用表明,该泵具有良好的防砂效果。     

低漏失抽油泵的研制与应用

针对抽油泵柱塞和固定凡尔罩的结构和工作机理进行了深入研究,找出抽油泵漏失的原因,解决了普通抽油泵在使用过程中磨损增大、漏失量逐渐增大、单级固定阀易失效等问题,克服现有技术的不足,提供一种实现"零"密封的柱塞总成和具有特种结构的双级固定阀,以到达提高泵效,延长抽油泵使用寿命的目的。     

抽油泵固定阀组的密封性改造

针对国内油田机械采油过程中经常出现的抽油泵固定阀组端面密封失效问题,以改变密封方式为切入点,对抽油泵固定阀组密封端面进行了改造。实践证明,该改造方式提高了抽油泵在井下的使用周期,使用效果明显。     

双给料口结构对旋流器流场特性和分级性能的影响北大核心CSCD

针对传统单给料口水力旋流器内部流场不稳定、分级精度差的问题,考察了对称双给料口结构对水力旋流器内部流场特性和分级性能的影响。内部流场结果表明,与传统单给料口结构相比,采用对称双给料口结构时,流场切向速度、轴向速度和压强均增大,中心空气柱直径增大,空气柱对称性增强,内旋流与外旋流的交界面LZVV形状更加规则,旋流体内部湍流强度降低,内部流场的稳定性增强。分级性能研究结果表明,采用对称双给料口结构时,细颗粒在沉砂中的分配率降低,粗颗粒(d=12.5μm)在沉砂中的分配率提高了7.87%,不同粒度固体颗粒沿径向规则分布,颗粒错配现象缓解,分级精度提高。研究结果可为水力旋流器的结构优化设计提供理论指导。     

旋流场中液滴破碎临界操作参数模型的确定

主要研究旋流场中液滴破碎与临界操作参数间的关系,确定旋流场中液滴破碎临界操作参数。首先通过对液滴在旋流场中所受剪切应力液滴变形及破碎依据的及分析,得出液滴破碎的原因,并发现临界操作参数与旋流器结构尺寸及进料物性有关,进而推导出临界进料平均速度和临界进料流量的计算公式,并运用算例仿真确定临界参数,为液-液旋流器最佳操作参数的确定及旋流器结构尺寸的设计提供了理论依据。     

带中心固棒的钟形溢流管旋流器数值模拟和试验研究

针对旋流器短路流造成的溢流跑粗问题,提出了一种中心带固棒的钟形溢流管旋流器,通过数值模拟对比分析了加设中心固棒前后旋流器内部流场以及空气柱形成过程的变化规律,并进行了PIV试验验证。结果表明,PIV试验与数值模拟结果吻合良好,验证了数值模拟结果的准确性。加设固棒后,旋流器径向速度梯度和压力梯度都增大,颗粒所受径向力增大,有利于颗粒的径向分离。旋流器外旋流轴向速度增大,内旋流轴向速度减小,同时零速包络面内迁,底流分流比增大。     

内螺旋道式旋流器流场特征及分离性能

针对传统旋流器分级效率低的问题,提出一种内螺旋道旋流器,利用CFD软件进行数值模拟,研究了内螺旋道结构尺寸对旋流器内部流场规律的影响,并通过试验将内螺旋道旋流器与常规旋流器进行了对比验证,模拟结果表明:内螺旋道旋流器的流场静压及轴向速度降低,能量损失减少,颗粒在旋流器内部流场的停留时间增加,切向速度增大,分离效果增强....     

基于离散相运移轨迹的新型旋流入口结构设计

以常规双锥液-液分离水力旋流器的切向双入口结构为研究对象,利用计算流体动力学(CFD)方法,基于离散相模型(DPM),对离散相油滴在旋流入口处的不同入射位置点的运移轨迹进行分析。研究入射位置与油滴运移轨迹之间的规律,并依此对旋流入口进行分区。得出了常规双锥结构旋流器的双切向入口截面不同区域对油滴运移轨迹的影响规律。完成了决定离散相油滴被溢流捕获还是由底流逃逸的入口区域划分。并设计出一种可提高目标结构旋流器分离效率的新型入口结构。通过开展室内试验,对本文所设计新型入口结构进行了性能验证。     

伺服电机控制高压大流量双泵液压动力系统研究

由伺服电机和液压泵组成的新型泵控系统已经应用于液压机械设备中,为解决大型液压机对液压动力源高压大流量输出的要求,在传统伺服电机泵控系统中引入了高压主泵和低压副泵,并通过双泵切换来实现高压大流量输出。通过控制器与伺服电机控制电机输出转矩和转速,进而实现对输出压力和流量的控制。通过合流阀块实现对双泵合流与分流的控制,进而实现液压系统的大流量或高压力输出。以液压机一个工作循环为基础进行了性能试验,结果表明该液压动力系统满足压力、流量设计要求,响应速度快,控制精度高。     

新型十字摆盘驱动式水液压轴向柱塞泵阀配流系统设计

针对一种新型十字摆盘驱动式水液压轴向柱塞泵的配流阀系统结构参数与泵转速、柱塞直径不匹配导致的容积效率不足的问题,搭建了该新型泵的ADAMS-AMESim固液耦合仿真模型。在额定转速下,分析了配流阀阀芯质量、弹簧刚度、弹簧预紧力、阀芯球面直径对其容积效率的影响,并对其配流系统进行优化设计。结果表明:新型泵的容积效率随着配流阀弹簧刚度、预紧力的增加而增加,随着配流阀阀芯质量、阀芯球面直径的增加而减少,且吸液阀结构参数的变化对容积效率影响大于排液阀。因此,在设计新型泵的配流阀时可适当提高阀芯复位弹簧刚度和预紧力,适当减小阀芯质量和阀芯球面直径,以提高新型泵的容积效率。     

可调底流口型旋流器的性能试验研究

选矿作业工况复杂,传统旋流器采用固定底流口,需要停机人工更换底流口,影响系统的稳定运行。本文提出了一种带有锥形调节结构的底流口,可实现底流口在线调节。通过试验对比分析了φ50mm旋流器配置可调底流口与固定底流口时底流浓度、处理量、分级效率和分离精度等的变化规律。结果表明,与固定底流口相比,采用可调底流口时处理量增加2.2%~6.4%;底流浓度降低26.3%~29.74%;分级效率增加7%~24.57%;陡度指数提高19.5%。可调底流口型旋流器适用于0.1~0.14MPa压力下的分级作业。     

一种新型抽油井双液压调防冲距碰调器的研制

在稠油开采过程中,由于蜡、砂、垢等因素影响,常常出现固定凡尔、游动凡尔被粘附,造成漏失,产量下降;或者凡尔失灵不出油等情况,解决办法就是通过碰泵,消除阀球所粘脏垢,使油井恢复生产.碰泵后需重新调整防冲距,传统的碰调工作没有专用工具,操作麻烦,劳动强度大,安全系数低,停井时间长.而一种新型稠油井双液压调防冲距碰调器解决了以上弊端.新型碰调器由手动液压泵、油缸、高压输油管构成,安全高效,碰调过程由原来的30分钟缩短为2分钟.     

低速大排量风能吸功泵流量特性研究

针对大功率液压型风力发电液压系统的需要,设计一种利用双圆柱凸轮驱动多排液压缸、换向阀配流的低速大排量风能吸功泵,并对所设计的风能吸功泵流量特性进行理论分析和仿真研究.提出在换向阀阀芯处增加节流槽,减小配油过程的压力冲击.根据换向阀的工作特点,建立了单腔室流量特性数学模型,得出在低转速工况下影响风能吸功泵内泄漏的主要因素...     

重卡电动泵吸油阀的改进设计及仿真分析

目前重卡电动泵吸油阀大多采用结构简单的球阀结构,导致泵产生反冲流量过大和容积效率低的缺陷。为此,利用滑阀和锥阀的优点,提出了采用滑锥阀结构改进设计吸油阀的技术方案。通过建立吸油阀、电动泵及其液压举升系统的AMESim仿真模型,在吸油阀流量特性、泵的出口压力和液压缸举升速度方面进行了动态性能仿真,并与球阀结构的电动泵进行了比较分析。结果表明:该技术方案有效且可行,能有效降低泵的反冲流量和提高泵的容积效率,可为高性能重卡电动泵的研制提供理论参考。     

斜盘轴向柱塞泵配流副流固耦合润滑机理研究

当斜盘轴向柱塞泵处于高压工况时，其配流盘会产生翘曲变形。基于弹性流体动力润滑理论，建立斜盘轴向柱塞泵配流副流固耦合模型，求解配流副润滑控制方程，分析了斜盘轴向柱塞泵缸体转速、缸体倾角、液压油黏度、配流副油膜厚度、配流副密封带宽度等工况与结构参数对其配流盘发生翘曲变形的影响。研究显示：斜盘轴向柱塞泵配流盘变形云图以腰形槽中心连线为轴线呈现一定的对称分布；配流盘高压侧外密封带区域变形最大，配流盘低压侧外密封带区域变形最小；在相同工况下，配流盘的材料与结构影响配流副油膜厚度与形状。     

基于一种双出轴伺服电机的高压低噪声伺服电机泵研究

 基于双出轴伺服电机的高压低噪声伺服电机泵应用于安静型场合,为机电静压伺服机构提供液压能源。该伺服电机泵采用了“单个电机+两台螺杆泵”工作模式,通过驱动控制器控制伺服电机旋转方向和转速,进而实现每台螺杆泵“泵正转工况”和“马达反转工况”的切换以及泵输出流量大小的调节,从而控制伺服作动器运动方向以及速度大小,消除了因控制阀引起的机械噪声和流体噪声。通过Ansoft软件对伺服电机设计进行了仿真计算;通过试验验证,螺杆泵具有良好的静音效果,该伺服电机泵具有高可靠性、低噪声、结构紧凑、能源利用率高等特点,用以替代传统的液压泵站,可有效地降低工作时的噪声。     

Theory and Experimental Verification on Cymbal-shaped Slotted Valve Piezoelectric Pump

Valve piezoelectric pumps usually have larger flow rate than that of valveless ones. However, the traditional cantilever valve easily induces stress concentration which impacts the reliability of pumps. Therefore, a cymbal-shaped slotted check valve is proposed to be applied in a piezoelectric pump in order to reduce the stress concentration of the valve and thus improve the reliability of the piezoelectric pump. The structure and working principle of the piezoelectric pump are analyzed; the stress analysis of the cymbal-shaped slotted valve diaphragm is conducted. In addition, finite element software is employed to analyze the difference of the Von-Mises stress between the cymbal-shaped slotted diaphragm and the slotted flat diaphragm. The simulation results show that, the Von-Mises stress of cymbal-shaped slotted diaphragm is smaller than that of the slotted flat one. Furthermore, the cymbal-shaped slotted valve piezoelectric pump is also fabricated, and flow rate experiment is performed. The experimental results indicate that the flow rate of piezoelectric pump working in low frequencies(0 Hz f 50 Hz) is larger than that working in high frequencies(200 Hz f 2000 Hz). When driven at voltage of 160 V and frequency of 5 Hz, the pump reaches its maximum flow rate of 6.6 g/min. The experimental results validate the feasibility of the cymbal-shaped slotted check valve. This research can effectively solve the problem of stress concentration of valve piezoelectric pumps and is helpful for improving the reliability of them.