煤矿井下钻孔内涡轮发电机的设计

针对煤矿井下孔内仪器续航能力差且现有的发电技术难以满足煤矿钻探安全性要求等技术问题,设计开发了一套煤矿井下涡轮发电机装置。流动的泥浆进入转子涡轮叶片流道,带动涡轮高速旋转,从而驱动发电机组件的转子旋转,产生交流电能;将交流电能转化为直流电后对充电电池组进行充电,电池组经过本安保护后提供电能给负载使用。经过搭建试验平台,对样机转速和水流驱动性能进行了测试,试验数据证明样机符合设计目标,能够满足煤矿井下钻孔内探测仪器的使用要求。     

扭曲叶片涡轮水力性能研究

国内的涡轮钻具通常采用直叶片涡轮。针对准178 mm高速涡轮钻具,用UG软件建立一种扭曲叶片涡轮,采用和直叶片涡轮相同的型线(Bezier曲线)。通过数值模拟方法对比了扭曲叶片涡轮和直叶片涡轮的水力性能,并对扭曲叶片涡轮的内流场进行了分析。同时通过台架实验得出了涡轮的水力性能,并验证了CFD数值模拟结果的正确性。扭曲叶片涡轮和具有相同型线的直叶片涡轮相比,输出扭矩基本不变,最优工况点压耗降低了12.5%,水力效率提高了11.7%。扭曲叶片涡轮的水力性能更优,工况适应能力更强,对涡轮钻具综合性能的提升提供了一种途径。     

涡轮分级机的性能研究

对高效精密分级设备－涡轮分级机的性能进行研究；从气－固两相流动力学理论出发，建立分级过程的模型。讨论了重要工作参数和结构参数对分离函数的影响。研究这结性能参数为涡轮分级机的设计和工作点的选择提供了理论依据。同时，通过实验对理论的结果进行了验证。     

煤矿井下随钻涡轮发电装置研制与试验北大核心

针对孔口防爆计算机供电能力有限和可充电电池组供电需要提钻更换电池的问题,研制了一种煤矿井下随钻涡轮发电装置;在进行涡轮发电装置总体结构设计的基础上,优化设置涡轮和导轮叶片数量和螺旋角,配套开发了具备电池组件自行关断和恢复功能的主控电路。涡轮发电装置性能试验表明:冲洗液流量保持390 L/min时,涡轮发电装置的发电能力可达13 W;冲洗液流量保持200 L/min时,300 min充电过程中涡轮发电装置充电功率平稳,充电过程可靠;经过近3 h温升性能试验,涡轮发电装置温度稳定在41℃附近,满足煤矿井下安全规程的要求。     

涡轮分级机叶轮流场分析与结构优化研究

针对涡轮分级机叶轮设计参数不易确定的问题,采用数值模拟方法,利用ANSYS软件对FM50型涡轮分级机分离CaCO₃过程进行仿真分析。采用离散相模型模拟叶轮内部的气固两相流,使用随机轨道模型模拟5μm粒径颗粒在分级机内的运动轨迹,仿真不同叶轮形状、倾角和数量对分级机内部流场的运动轨迹和速度分布及对分级过程的影响。研究结果表明,分级机叶轮叶片安装径向偏移会影响分级效果,安装偏移角度为30°时,分级效果最好;分级机叶轮设计成长方形且叶片数在120左右时,分级效果最好。     

涡轮分级机叶片间流动状态特性研究

针对FW-Φ150型强制涡卧式涡轮分级机的内腔流场,利用最新的计算流体力学(CFD)技术,建立起分级机叶片间的三维旋转流场模型,分别考虑叶片形状为直形和带后弯导板形时,对流场湍流动能进行了数值模拟。     

矿用风动水泵涡轮系统空气动力学分析

应用空气动力学理论,采用复变函数保角变换,对涡轮叶片的形状及喷嘴安装角度进行了分析研究,得出了叶片的形状和最佳喷嘴角度,并对涡轮的风动功率及效率进行了分析计算,试验结果表明,数学模拟的建立合理,理论方法正确,据此改进的新产品,设备总效率提高了１３．５５％,噪声降低了ｄＢ,从而改善了产品的性能。     

贝克休斯AutoTrak旋转导向指令成功率与涡轮转数配比研究

伴随各行业对石油需要的日益增加,油气开发的重心逐渐从常规直井转向水平井开发,随钻测量技术作为水平井开发的核心技术,也从最初的随钻钻井参数测量(MWD)发展到与地质参数测量(LWD)相结合,并最终发展成闭环钻井系统。同时随着开采深度和水平段长度的不断增加,井下温度不断提高,以及井下测量参数的逐渐增多,井下电力系统需要提供更高的功率和续航时间。为了解决供电系统的稳定性和续航能力,国外油服公司多采用井下涡轮发电机为工具供电。而新一代的旋转导向系统中,涡轮更是作为下行通讯的重要一环,识别地面下发的指令。以贝克休斯公司AutoTrak旋转导向工具作为研究对象,针对工作中下发指令不成功的现象,研究分析了实钻过程中指令成功率与井下涡轮转数配比之间的关系。     

矿用车辆涡轮增压器结构研究

利用三维CAD软件UG建立了带冷却水套的涡轮增压器涡轮壳的几何模型。利用FLUENT对带水套的涡轮壳和不带水套的涡轮壳的温度场进行了数值模拟计算。结果表明结构改进后的涡轮增压器表面温度得到较大幅度的降低,达到了矿用车辆用涡轮增压器表面温度小于150℃的要求,可以应用于矿用车辆。     

高效分级机涡轮旋流器的设计与优化

介绍了新型分级设备涡轮旋流器的基本原理和结构特点，并对设计的涡轮旋流器的结构参数进行了优化研究。     

卧式涡轮分级机气流场研究

研究了卧式涡轮分级机在超细颗粒分级过程中，影响其分级效果的关键因素之一：流化床的气流分级力场。根据理论分析和实验结果，对卧式涡轮分级机的气流场不均匀性提出了改进措施。     

康明斯发动机涡轮增压器常见故障及其维护

分析增压器常见故障，得知涡轮增压器使用、保养、管理措施，延长涡轮增压器使用寿命。     

等离子喷涂-物理气相沉积涡轮叶片7YSZ热障涂层

以纳米团聚的氧化钇稳定氧化锆(7YSZ)粉末为原料,通过等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)技术在涂覆有NiCoCrAlY粘结层涡轮叶片表面制备了羽毛柱状热障涂层,对不同部位涂层的微观结构进行表征.结果表明:PS-PVD技术在涡轮叶片上不同部位制备的热障涂层结构相同,能够在非视线沉积区域的叶缘板表面获得典型的PS-PVD热障涂层结构.涂层沉积过程中,涡轮叶片构型对涂层沉积效率有明显影响,当喷枪垂直叶片旋转轴时,涂层在远离叶片旋转轴区域的厚度较低,原因在于凹型曲面对反射粒子具有汇聚作用而凸型曲面对粒子具有分散作用,两种因素结合可预测复杂构型叶片表面的涂层厚度分布规律.PS-PVD技术制备的热障涂层具有良好的抗热震性能,采用涂层表面镀铝改性工艺能减缓循环热应力造成的涂层失效.     

使役环境涡轮叶片EB-PVD热障涂层失效机制

运用场发射扫描电镜、能量色散光谱仪和金相显微镜等测试表征手段,详细检查退役高温发动机涡轮叶片表面涂层残存状况,发现带气膜孔的高温发动机涡轮叶片经服役2000 h后,表面各部位EB-PVD涂层承受CMAS攻击、硬质物撞击和冷热应力冲击程度各异,导致退役叶片表面共存多种损伤．通过对这些损伤现象的分析,了解使役环境下叶片各部位的失效模式和失效机理．研究结果表明：叶棱为受CMAS攻击最严重处,同时也是受硬质点撞击最密集处,存在大面积涂层脱落;气膜孔周围的TBCs涂层受CMAS攻击发生本质性固化,受交变热应力和机械应力共同作用而呈规律性脱落;叶棱周围气膜孔表面（无论是叶背或是叶盆）均存在硬质物碾压划过叶片表面而压实CMAS,引起表面TBCs脱落的现象,同时在气膜孔内发现飞落的TBCs柱和CMAS块,从侧面反应对叶片表面造成实质性伤害的硬质物可能为脱落的TBCs柱或固化的CMAS块．     

浅谈涡轮增压器的损坏原因及其对策

操作不当和维护保养差是造成涡轮增压器摩擦部位润滑油不足的主要原因，润滑不良会使涡轮增压器严重磨损因而影响涡轮增压器使用寿命；延长涡轮增压器的使用寿命要从安装、操作、维护保养和管理等方面进行。     

矿用车辆高功率柴油机可变几何涡轮增压器的设计与研究

可变几何涡轮增压器通过调节喷嘴环叶片的转角,改变涡轮的流通面积,使涡轮的流量特性和效率特性发生变化,从而使涡轮与柴油机在较宽广的工况范围内保持良好的匹配。探讨了VGT涡轮的流量特性和效率特性,阐述了可变几何涡轮增压器的整体结构、控制装置和工作原理,分析了可变几何涡轮增压器控制逻辑,对不同VGT段数对柴油机性能的影响进行了比较。     

利用均匀试验设计优化矿用风动水泵风动涡轮系统结构参数

 根据矿用风动水泵在使用过程中效率低的问题,采用了均匀设计试验法优化水泵的性能,用均匀设计表安排了风动水泵风动涡轮的叶片弦高和喷嘴角度对性能影响的试验,经回归分析得到了最佳的试验结果。用单因素试验法分析了诸因素对性能的影响规律,对于涡轮系统的参数选择在综合考虑各影响因素的情况下,重点考虑喷嘴角度和叶片弦高的影响,其中喷嘴角度对水泵性能影响最大,试验最终获得良好效果。表明均匀设计试验法是安排多水平试验的良好方法。     

微细涡轮分级机的试验研究

介绍了一种新型高效微细涡轮分级机SW315。结合MLC-40型冲击式粉碎机组成试验系统，讨论了主要操作参数对这种分级机性能的影响规律，其结果将作为指导实际生产的依据     

弯曲角对钻井涡轮叶栅水力性能的影响

为研究弯曲角对井下涡轮钻具叶栅水力性能的影响,基于直叶片分析基础,通过对比涡轮台架试验验证CFX数值模拟结果的准确性,对空间叶片在不同弯曲角的涡轮特性和效率进行研究,并进一步揭示了叶片流场内的速度和压力分布情况,阐述了弯曲角对涡轮水力性能影响的原因。研究为涡轮钻具叶片的优化设计提供了科学依据。     

导向涡轮轨迹控制技术及影响因素

水平井钻井已成为新疆玛湖区域提高采收率的常态,旋转导向钻井系统造斜段专打、水平段使用大功率螺杆配合高效PDC钻头钻进相关技术应用业已成熟。然而,伴随着深层二叠系风城组勘探进展和取得的重要突破,首次应用旋转导向钻井系统钻水平井遇到了新难题,主要表现在钻头选型难度大,导致钻井施工效率低。针对高抗压强度、研磨性较强的致密白云质储层水平井钻井难题,提出并组织实施高速导向涡轮配孕镶金刚石钻头钻水平井,结合MY1H水平井现场钻井实际,分析了导向涡轮钻具关键结构参数、钻进参数对轨迹控制的影响规律。计算结果表明,导向涡轮扶正器间距、近钻头以及钻具扶正器的直径、涡轮弯角度数、钻头各向异性指数、钻压等参数对复合钻进稳斜效果影响较大。根据计算结果和轨迹控制现场表现,适时调整了涡轮钻具结构参数以及钻具扶正器尺寸。MY1H导向涡轮配孕镶金刚石钻头钻水平井取得了较好效果,机械钻速以及趟钻进尺大幅度提高,施工效率明显提升,对该区域及相似地质条件水平井钻井具有重要的借鉴意义。