压裂泵液力端阀箱内腔结构优化研究

压裂泵液力端阀箱内腔在加工完成后会自然形成相贯线,该相贯线位置存在严重的应力集中问题。这些位置也是液力端阀箱常见的开裂位置,虽然通过相贯线倒圆角的方式可以减小应力集中程度,但是应力减小的幅度不是十分明显。针对此问题,通过有限元仿真对比的方式进行了阀箱内腔优化研究,提出了减小阀箱内腔应力集中程度的技术方案,同时提出了应用该方案时应注意的一些问题。研究结果对于提高压裂泵液力端使用寿命及优化压裂泵液力端设计具有一定的指导意义。     

压裂泵无相贯线阀箱设计及有限元分析

一种新型液力端结构—无相贯线阀箱,用Pro/E三维软件建立阀箱模型,在阀箱工作压力为80MPa的条件下,用ANSYS Workbench软件对新设计的阀箱进行有限元分析,新阀箱的最大的应力值比原结构阀箱的最大应力值小500MPa,应力值大幅下降,为延长压裂泵液力端的疲劳寿命提供了新的思路。     

压裂泵液力端阀箱超高压力自增强技术研究

超高压自增强技术是一种延长压裂泵液力端阀箱使用寿命的工艺技术。针对现有超高压自增强工艺技术进行了分析,确认了按照现有工艺进行超高压自增强后液力端阀箱内腔关键位置的应力集中程度得到了显著改善,从而有效延长了压裂泵液力端的疲劳寿命。根据仿真分析对现有工艺进行了优化,提出了进行超高压自增强过程中应注意的一些问题。     

700型,1000型压裂泵阀箱国产化的效果

７００型、１０００型压裂泵阀箱国产化的效果遂宁市川中石油天然气勘探开发公司机械厂（遂宁市６２９００１）张文雁，母家林进口一套高压压裂车组，固然要耗资百万余美元，但若要得到充足的配件，还要受到对方公司高昂价格和缓慢交货期的制约，想充分利用进口设备谈何容...     

压裂泵阀箱强度及寿命分析

对阀箱进行有限元强度和寿命计算,找到危险截面和应力分布状态,对于阀箱可靠性评估、改进设计和正确使用具有重要意义。采用与Pro/E无缝结合的有限元分析工具Pro/Mechanica对某70MPa压裂泵阀箱进行了有限元强度和疲劳寿命分析。通过对应力图动态查询可知,最大应力为694.7MPa,位于缸腔与柱塞腔相贯部位拐角处,内腔平均应力为347.6MPa。整体上阀箱的疲劳寿命为1×1020次,阀箱整体强度足够,但薄弱环节的最低疲劳寿命仅为1×104.803次。为此设计时应加大关键部位的圆角半径,以减小应力集中。为了延长泵头的工作寿命,可采用自增强、复合强化、喷丸处理等工艺措施。     

压裂泵液力端产生裂纹的原因及预防措施

压裂泵的液力端(阀箱)为价格昂贵的易损件,该部件在高循环压力载荷下工作,且受工作介质(酸或碱液)的腐蚀。液力端损坏现象愈发普遍,给企业带来一定的损失。本文分析了液力端损坏的原因并提出了预防措施,可相对延长液力端的使用寿命。     

压裂泵泵阀失效分析

对U类和O类泵阀的失效分析表明,压裂泵泵阀受高压冲击载荷和高含砂高酸度压裂酸化液冲蚀作用,产生磨料磨损、冲蚀磨损和疲劳磨损,导致密封失效,使用寿命低。为提高泵阀使用寿命,应优化阀锥角、阀盘结构及密封胶圈形状;选用合适的泵阀材料和热处理工艺,提高泵阀心部硬度,增加高硬度层厚度,改善其使用性能。     

OPI1800AWS型压裂泵动力端噪声源分析及消除

我国各油田使用的美国OPI公司的OPI1800AWS型压裂泵,经过10多a的使用,多数进入大修期,动力端巨大的爆震噪声成为泵故障的表面征兆,通过噪声源分析,对其故障进行维修。1　性能参数OPI1800AWS型压裂泵是美国OPI公司生产的三柱塞卧式单作用1323 5kW泵,泵冲程为203 20mm,柱塞直径95.25～190.25mm,共11种,泵排量范围为435～5735L/min,动力端传动比6 353∶1(108∶17),动力端设计有一个强制润滑系统,可将齿轮油注入到连杆轴瓦、十字头、主轴承、齿轮等上。泵的质量随辅助设备的差异稍有不同,总重在5670kg以内。2　泵结构[1]　　动…     

HQ—3^3／8in超高压压裂泵阀箱的强度设计分析

根据对比国产ＹＬＢ－１０００型阀箱和美国ＨＱ－３＾３／８ｉｎ阀箱的结构设计和有限元分析的结果，讨论了ＨＱ－３＾３／８ｉｎ阀箱的强度设计特点，从而提示了超高压压裂泵阀箱在强度设计中应重视的若干问题。     

基于nCode的压裂泵液力端疲劳寿命分析

压裂泵液力端在现场应用中承受脉动循环高压,易产生疲劳裂纹且不同液缸的疲劳寿命存在差异。为此,建立现场某型号压裂泵液力端的整体有限元模型,利用ANSYS与nCode DesignLife疲劳耐久性分析软件对液力端进行静力学分析与疲劳寿命预测,研究液力端不同液缸发生疲劳破坏的规律。研究结果表明：液力端在试压142.5 MPa与正常工作95 MPa这2种状态下,最大应力分别为915.89和600.36 MPa,均小于其材料的屈服应力1 070 MPa,静力学强度满足要求;液力端各个液缸易发生疲劳破坏的位置均位于液缸内部的弹簧卡座处,与液力端在现场使用过程中出现的疲劳裂纹的位置相符;液力端5个液缸中寿命最长的为4#缸,寿命最短的为1#缸,1#缸的疲劳寿命大约为4#缸的60%,液力端整体呈现出1#、5#缸比2#、3#、4#缸疲劳寿命短的规律。研究结果可为该型号压裂泵液力端的优化设计提供理论依据。     

F-1600型泥浆泵阀座的接触分析

现场调查F-1600型泥浆泵液力端使用情况,约有80%阀座未达到设计寿命而提前失效。应用有限元软件对阀座、液缸、阀体进行接触分析,探讨了该泵液力端阀座的损坏机理,考察阀座在工作中的应力分布和应变分布情况,找出其失效的原因。根据分析结果提出了提高阀座寿命的几点建议。     

压裂泵阀座激光熔覆研究及应用

为了得到符合要求的激光熔覆材料和工艺参数,对410不锈钢阀座基体进行激光熔覆Co基加WC金属陶瓷涂层处理,通过扫描电镜、硬度测试和摩擦磨损试验研究了激光熔覆粉末材料、工艺参数以及后续热处理对不锈钢表面熔覆层组织性能的影响。研究结果表明,以SD-1和SD-2为主体配置的粉末得到成型性良好的熔覆层,随着扫描速度增大,熔覆层硬度和裂纹敏感性增大;后续热处理能够明显降低HAZ硬度;熔覆层与基体结合紧密,与未处理试件相比,经过处理的熔覆层耐磨性大大提高。研究结果对于激光熔覆技术的现场应用具有一定的指导作用。     

基于Ansys/Ls-Dyna的压裂泵泵阀强度分析

泵阀是压裂泵中最重要的易损部件之一,其强度关系到压裂泵的工作特性。运用Ansys有限元分析软件中Ls-Dyna模块,模拟100 MPa高压环境下阀盘以一定速度冲击阀座的整个过程,对泵阀进行静力以及显示动力下应力、应变分析,找出泵阀的失效原因,为改进泵阀提供了理论依据。     

高压压裂泵阀箱的强化处理

高压压裂泵阀箱工作时，内腔表面产生很高的应力。对ＹＬＢ—１４００型压裂泵阀箱的应力分析表明，在两孔相贯线的顶部，峰值应力可达１１６８ＭＰａ，超过了阀箱钢材的屈服极限σｓ，这种阀箱只有在强化处理后才能使用。液压自增强处理和爆炸处理的关键是利用高的液压或爆炸压力对阀箱内腔预压，使阀箱内表面发生塑性变形而外表面发生弹性变形，并通过弹性恢复在内表层形成高而深的残余压应力层。ＹＬＢ—１４００型压裂泵阀箱经强化处理，在内腔表面危险区域形成－４５０～－５３０ＭＰａ的残余压应力，可大幅度提高疲劳寿命。     

抽油泵阀罩的应力计算及失效分析

对某采油厂失效抽油泵的调查发现,阀罩内部磨损而引起的阀罩卡阀球事故已成为抽油泵失效的主要原因之一。应用ANSYS/LS-DYNA软件,建立阀球撞击阀罩力学模型,分析抽油泵阀罩的受力。结果表明：柱塞在上、下冲程运动过程中,阀球频繁开启撞击阀罩,导致阀罩局部应力过大,使阀罩局部产生疲劳破坏,阀球不能正常工作。仿真结果与现场实际吻合较好,对抽油泵阀罩的结构改进提供了依据。     

柱塞泵泵头体有限元分析及结构优化

对某柱塞泵泵头体进行了三维有限元分析，获得了泵头体的应力分布规律，并应用ANSYS软件对泵头体的结构进行了优化，为类似的壳体零件的优化设计提供了依据。     

变压力工况下压裂泵的疲劳失效演化规律研究

页岩气大规模压裂作业中,压裂泵受周期性变化的复杂载荷作用,易发生疲劳失效;现场试验耗费人力物力,数值求解过程繁琐,且均存在一定难度。为此,利用ANSYS和FE-SAFE平台开展研究,以寻找变压力工况下压裂泵的疲劳失效演化规律。选取柱塞和泵头体等6个主要部件,通过建立三维模型、设定边界约束条件和施加工况载荷-压力,揭示不同压力工况下各部件应力、位移状态及疲劳脆弱点位置;求解各部件应力、位移及疲劳寿命随压力变化的规律;绘制变压力工况下各部件和压裂泵整体的疲劳失效演化图谱。研究结果表明:压裂泵主要部件的最大应力、最大位移随压力近似呈线性变化,并得到在最大许用应力范围内各部件满足工况要求,且变压力工况下压裂泵的疲劳脆弱点发生转移。研究结果可为现场压裂安全施工提供技术支撑。