全金属单螺杆油泵工作性能的全参数分析

针对全金属单螺杆泵运行参数和结构参数对其工作性能影响不明确的问题,开展了全金属单螺杆泵运行参数和结构参数对泵工作性能影响的研究,研究中采用了基于FLUENT的全金属单螺杆油泵3D数值分析技术,获得了黏度、转速和级增压值对泵的排量、功率、容积效率和系统效率的影响以及定转子间隙、偏心距和定子导程对泵的排量、功率、容积效率和漏失量的影响,并进一步得出了该结构在稠油热采时宜采用较高转速而稠油冷采时宜采用低转速的结论,此外,得出稠油热采时定转子间隙值宜取0.1~0.3 mm、偏心距宜取5.0~6.0 mm、定子导程宜取170~200 mm;稠油冷采时定转子间隙值宜取0.3~0.5 mm、偏心距宜取4.0~5.0 mm、定子导程宜取110~150 mm。     

对峙式乳化液泵液力端特性仿真研究

为研究对峙式乳化液泵液力端的应用情况,采用AMESim对对峙式乳化液泵系统进行仿真,获得吸、排液阀及柱塞运动曲线和泵的流量曲线,得到阀芯启闭滞后原因及容积效率,并对排液阀芯锥顶角进行优化,得出最优角度。通过仿真分析得出,该流量压力下泵的阀芯启闭滞后原因主要是由于乳化液的压缩性引起、容积效率为98.1%、排液阀芯锥顶角最优角度为120°,上述结果为对峙式乳化液泵的推广和整体优化设计提供依据。     

基于高黏度介质的单螺杆泵试制研究与应用

单螺杆泵在抽取高黏度介质方面有独到的效果,通过产品的设计试验,总结出用聚四氟乙烯作定子材料的经验,并展望了今后产品的研究方向,该研究对桶装物料的输送有良好的推广价值。     

单螺杆油气混输泵特性的试验研究

对输送气液两相混合物及纯液体时单螺杆油气混输泵的外特性进行了试验研究,通过改变泵排出闸门的开度和供气量的大小得到了在不同的吸入气液容积比下的外特性曲线。试验结果表明,当介质含气量为零时,会出现大量液体沿密封线泄漏的现象,应尽量避免长时间工作。但在输送空气和水两相混合物时,如果吸入气液容积比过大,则会出现强烈的振动和噪音,使泵的工作中断,一般应使吸入气液容积比在1.5:1～5:1范围内。在稳定工作区范围内,不同的含气量条件下,随着排出压头的增加,混合液总量稍有下降,轴功率直线上升,效率呈抛物线变化。     

单螺杆泵螺旋面型线的研究

针对螺杆泵性能和特性的理解、认识及合理应用,首先应从掌握螺杆泵的基本原理入手。根据单螺杆单头螺杆泵定、转子啮合过程,推导了单螺杆单头螺杆泵转子曲线方程、定子曲线方程。而转子螺旋型面是横截面均为半径为R的圆,定子内腔型线由多段型线构成封闭连续接触线并与转子型线形成密封单元。     

自动检测容积泵性能参数硬软件系统的研究

本文根据植保机械容积泵的性能特点,从经济性与实用性出发,采用新型数字集成电路,研制了一套以TP801单板机为主体的功能扩展硬软件系统,在单板机的控制与管理下实现了容积泵试验参数的“智能化”检测,提高了容积泵产品的检测水平。     

离心泵转速改变对泵装置效率的影响

讨论了离心泵的运行转速改变后，由于泵效率和管路效率的变化而给整个果装置效率带来的影响，由此可以判断离心泵改变转速后，泵装置的运行是否合理，并可确定泵装置运行的最佳转速范围。     

基于Solidworks的单头单螺杆泵参数化建模及运动仿真

根据单头单螺杆泵转子和定子型面的成型机理,利用三维建模软件solid Works建立了螺杆泵转子和定子的实体模型.通过对SolidWorks软件进行二次开发,实现了转子和定子模型的参数化.利用运动学分析软件COSMOSMotion对转子和定子进行了运动学仿真和分析,结果表明,①转子外型面上的点的运动轨迹为椭圆,不同的点所形成的椭圆大小及位置不同;②转子外型面上点的速度和加速度曲线为周期性简谐曲线,在定子型线直线段中点处,速度最大,加速度最小;在定子型线圆弧部分顶点处,速度最小,加速度最大.     

多泵/多马达容积调速回路的理论分析

分析了传统单泵/单马达容积调速回路、单泵/多马达回路以及多泵/多马达回路的原理和特性,提出了由多泵、多马达组成的新型容积调速回路,并与单泵/单马达回路进行比较.结果表明,所提出的多泵/多马达回路可以实现多级恒转矩或多级恒功率的调节,扩大了回路的转速和转矩的调节范围.     

利用气液旋流提高抽油泵泵效的实验研究

为解决大庆外围部分区块油井井下气液分离问题和抽油泵的泵效,提高整个油井系统的工作效率,利用室内模拟抽油机井实验装置,模拟采油八厂芳48区块抽油机井系统的井底流动状态,并以水和空气作为流动介质,用优选出的螺旋气锚与现场采油抽油泵进行组合,设计出泵外和泵下两种防气装置,在不同冲次、不同排量、气液比为20 m3/t～8000 m3/t条件下,对两种工艺设计的气液分离效果进行比较。防气装置设计中将进液孔同时作为分离气的排气孔,在泵外防气装置衬管环空顶部产生“气帽”效应,抑制气体进入防气装置,有效提高旋流分离的分气效率,实验结果表明安装泵外防气装置的泵效要明显优于安装泵下防气装置的泵效,为现场应用提供了可靠的依据。     

基于能量守恒的螺杆泵动态充满程度计算模型及应用

螺杆泵举升作为主要举升方式已得到广泛应用,但受举升介质及工作参数影响螺杆泵性能不能有效发挥,限制了其泵效最大化。本论文针对螺杆泵采油存在的充不满现象,以螺杆泵泵下油管、吸入口和泵腔内液面为研究对象,分别建立相邻两截面间的伯努利方程,确定泵腔内液面高度;并根据转子运动规律,建立泵腔打开体积模型和进入流体体积模型,结合泵腔内液面高度确定螺杆泵的动态充满程度;通过对不同参数的模拟计算分析,动液面、转速是影响螺杆泵充不满的主要因素。现场5口井实际生产效果证明,本论文建立的计算模型误差小于10.3%。     

螺杆泵转子三维运动仿真分析及型线优化设计

利用三维有限元模型计算螺杆泵在过盈条件下的转子运动轨迹,分析在液压条件下液压力对定、转子相互作用的影响,得到液压条件下转子的运动规律,解释螺杆泵在运行过程中转子运动轨迹发生变化的机制。以改善螺杆泵的运行特性、降低扭矩为目的,提出同时改变螺杆泵转子节圆直径与偏心距的型线优化设计方法。结果表明,新方法能够较好地修正螺杆泵转子在定子内部的运动轨迹,提高螺杆泵的举升特性,延长螺杆泵的使用寿命。     

单螺杆泵采油系统启动扭矩动力学模型研究

单螺杆泵采油系统启动扭矩模型是螺杆泵井提高系统效率、进行故障诊断的理论基础。对启动过程中单螺杆泵的运动特点和受力情况进行分析，建立了该系统启动扭矩动力学模型。运用经典碰撞理论并考虑杆管非完全弹性碰撞的影响，利用该模型可计算出整个抽油杆柱的运动学和动力学参数。模型在二连油田B18-42井的应用结果表明，启动过程中的扭矩曲线在稳定时的井筒扭矩曲线左右摆动；延长启动时间可降低启动扭矩峰值，有效地解决螺杆泵井瞬时启动抽油杆扭矩过大造成的断杆问题。     

地面驱动螺杆泵抽油杆柱弯曲的力学模型

用地面驱动螺杆泵采油时 ,井筒的弯曲或者抽油杆材质的不均匀性会导致抽油杆在井筒中的弯曲 ,从而改变抽油杆的受力状况。为了最大限度地减少因抽油杆受力的不确定性而对生产造成的危害 ,采用微元分析和分段迭代的方法 ,对抽油杆弯曲后的受力状况进行了研究。结果表明 ,除了正常作用在抽油杆上的扭矩和轴向力以外 ,抽油杆弯曲后还会受到由于弯曲变形引起的剪切应力、弯曲应力以及井筒与其接触的摩擦阻力和摩擦扭矩等。光杆扭矩和轴向力的计算方法应根据各种附加力的产生而发生改变。根据研究结果 ,建立了地面驱动螺杆泵抽油杆柱弯曲的力学模型 ,其计算结果与现场测试资料对比表明 ,该模型是比较准确的     

双热源作用下螺杆泵定子非稳态温度场数值模拟

为了进一步探讨螺杆泵在油气田开发中出现的高温破坏问题,基于汽车滑移理论,采用单向解耦法,以GLB500和DGLB500螺杆泵为例分析定子温度场分布规律及散热性能,研究不同过盈量、转速下的定子增温。结果表明:螺杆泵定子温度场沿长轴对称分布,最高温度点位于定子橡胶衬套厚壁中心处,考虑摩擦生热时,最高温度点沿短轴方向向定子中心偏移;等壁厚螺杆泵散热性能较好且比较均匀,常规螺杆泵长轴方向散热能力优于短轴方向;不考虑摩擦生热时,定子增温与转子转速正相关,随定转子过盈量的增加呈抛物线趋势增加;在双热源作用下,定子增温随过盈量和转速急剧增加,并且等壁厚螺杆泵表现更为敏感。     

凸轮泵转子设计及内部瞬态特性数值模拟

以两叶、三叶凸轮泵为主要研究对象,首先建立渐开线型两叶、三叶凸轮泵转子型线,然后以CFD软件Fluent为工具,采用RNGk-ε湍流模型和PISO算法,并且借助Fluent动网格技术和UDF函数对凸轮泵内部流场进行非定常的动态数值模拟,研究凸轮泵内瞬时流场分布以及压强、速度变化规律.结果表明:基于动网格技术的凸轮泵内部流场的动态数值模拟,能够较真实地反映凸轮泵内部湍流流动的流场分布以及两叶、三叶凸轮泵内部流场的压强和速度的动态变化.由于凸轮泵转子之间、转子与泵内壁间间隙的存在,高压区域会通过间隙向低压区域高速返流,且压差越大涡旋越强,回流冲击越大,最终结果使得工作腔的压力升高.不管两叶还是三叶转子在转动时内部都会产生涡旋现象,且涡旋的位置、形状和大小随着转子的转动而周期性地产生、发展和消失.     

旋喷泵集流管的设计方法及内部流场分析

通过对一种新型极低比转数旋喷泵的研究分析,采用连续方程、动量方程、交错网格和Simplec算法求解,对旋喷泵矩形叶轮在相对坐标系下和转子腔、集流管在绝对坐标系下的内部流动分别进行全三维数值模拟.通过分析研究旋喷泵内部流动规律得出转子腔及集流管内部流动的速度场、压力场的分布规律并比较3种模型的优劣,为旋喷泵设计和能量损失分析提供理论依据.研究结果可以用于旋喷泵的性能预测以及集流管的优化设计.     

基于动力学方程及几何模型的高速转子动力学特性

对基于动力学方程的高速转子数学模型,用传递矩阵法进行了计算,以HFD型锭子为例获得了各阶固有频率及其相应主振型;基于计算机几何模型,通过ADAMS软件平台获得了锭杆杆端具有偏心激励时的振幅曲线．结果表明,转子工作转速在第一、第二阶临界转速范围之间,若想将转速从18000r／min提高到25000r／min,则必然跳过第二阶临界转速,但受转子本身结构所限制,一般不可跳过第二阶临界转速;否则,有可能使上轴承中的油膜被击穿,噪声、功率随速度的增加而急剧上升;只有通过结构改进设计才有可能提高其转速．     

基于金属磁记忆的高铁轮对早期故障检测研究

列车安全性检测是铁路机车车辆工程的重要研究课题。轮对是高速列车行走部的关键部件,传统检测模式只能发现宏观存在的缺陷,而不适用于运行过程中的早期缺陷的发现与状态跟踪。为了实现对早期故障的快速识别与轮对寿命预测,针对传统测试方法在早期检测与动态检测方面的不足,提出了全新的动态检测系统,以满足列车运行的安全要求,还对磁记忆信号与该材料所受载荷状态之间的关系进行了大量的试验研究。研究结果表明：在50~150 kN的载荷区间内,试件的磁记忆信号呈单调变化,变化趋势明显;对试件进行疲劳载荷后发现磁记忆信号的原始值及梯度、峭度等信号特征均有所变化,峭度变化较为明显,能够有效反应材料的疲劳状态。采用金属磁记忆技术进行轮对早期故障检测与动态检测,对于保证列车的运行安全具有重要的现实意义,可为无损检测领域的应用提供借鉴。     

基于AMG法及多块非正交网格的三维方腔流场数值模拟

为了将AMG法与多块非正交结构网格结合起来,应用于求解基于多块格离散的三维N-S方程离散系统,针对经典算例三维顶盖驱动直方腔和45°倾斜方腔流动问题,构建了三维多块非正交结构网格系统,设计了三维N-S方程块结构网格离散系统系数矩阵CSR存贮格式;根据非正交同位网格SIMPLE耦合算法,建立了N-S方程的AMG数值求解方法,编制了用AMG法计算的三维数值仿真程序,并采用AMG法求解控制方程中所有流动参数;同已有的结果做了比较,给出了三维方腔流场内复杂的涡系图像,并对算法的有效性进行了验证.结果表明:AMG法及相关算法可用于复杂区域流动问题的数值模拟,为大规模的CFD数值模拟问题奠定了基础.