發(fā)布時(shí)間：2017-07-18 15:46

  本文關(guān)鍵詞：2800型壓裂泵動(dòng)力端結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 壓裂泵 動(dòng)力端 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 有限元

【摘要】：壓裂泵是油田開(kāi)采石油的重要壓裂設(shè)備,其壓裂技術(shù)在油氣田的廣泛使用,不僅可以增加油氣井的開(kāi)采量,大大加快油氣田開(kāi)發(fā)的步伐,而且還能夠大幅度地提高石油的產(chǎn)量。隨著各大淺井油田的相繼開(kāi)完完成,后續(xù)的油田的開(kāi)采壓力越來(lái)越大,對(duì)于壓裂設(shè)備的要求越來(lái)越高,壓裂泵技術(shù)結(jié)構(gòu)越來(lái)越苛刻,與此同時(shí),壓裂泵也是越來(lái)越笨重。各大油田都希望得到高壓力、大排量和大功率,性能更加優(yōu)異,重量更加輕便,能在較惡劣工況下工作的壓裂泵。目前,2800型壓裂泵由于其高壓力的特點(diǎn)已經(jīng)逐漸進(jìn)入各大油田市場(chǎng)。雖然我國(guó)已經(jīng)具備研發(fā)大型壓裂機(jī)組的能力,產(chǎn)品也已經(jīng)可以銷往國(guó)外,但是由于我國(guó)壓裂技術(shù)起步較晚,核心零部件又依靠國(guó)外進(jìn)口,基本零件要么是仿造,要么是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)加工生產(chǎn)。往往尺寸的確定依據(jù)性不是很強(qiáng),結(jié)構(gòu)上少有創(chuàng)新,不僅材料存在浪費(fèi)情況,增加成本,而且壓裂泵大型笨重,在重量上也會(huì)增加很大負(fù)擔(dān),與目前高山、密林中的油井需要小巧、輕便的大功率的壓裂泵的宗旨不符。因此,分析壓裂泵的結(jié)構(gòu),了解其原理,并在此基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)有壓裂泵的結(jié)構(gòu)、尺寸作出優(yōu)化,在不影響使用的情況下,以達(dá)到節(jié)省材料,降低成本,整機(jī)輕便的目的,以適應(yīng)于作業(yè)環(huán)境不利于運(yùn)輸?shù)沫h(huán)境。首先,先要了解壓裂泵的結(jié)構(gòu)以及它的工作原理,然后了解壓裂泵的動(dòng)力端的本質(zhì)就是一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu),通過(guò)壓裂泵動(dòng)力端的工作情況做相關(guān)的運(yùn)動(dòng)以及受力公式推導(dǎo)。并結(jié)合2800壓裂泵的相關(guān)參數(shù)和推導(dǎo)的受力公式計(jì)算出曲軸、連桿、柱塞的在輸出壓力最大(140MPa)時(shí)的受力,同時(shí)也要考慮曲軸最大扭矩時(shí)曲軸各部位的承受應(yīng)力情況,找到各個(gè)零件的受到的最大力情況。其次,對(duì)于現(xiàn)有的2800型壓裂泵動(dòng)力端的曲軸、連桿、柱塞進(jìn)行調(diào)研,繪制出2800型壓裂泵的曲軸、連桿、柱塞的三維模型。結(jié)合前面公式推導(dǎo)出來(lái)的各個(gè)零件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的最大力,并其根據(jù)實(shí)際情況加載到曲軸、連桿、柱塞上面進(jìn)行有限元分析,通過(guò)有限元分析的結(jié)果很直觀的看到曲軸、連桿、柱塞的應(yīng)力分布情況,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有曲軸、連桿、柱塞的最大應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料本身能承受的強(qiáng)度,尺寸較為富余,材料大為浪費(fèi),需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。最后,根據(jù)有限元的分析情況以及結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)際情況對(duì)曲軸、連桿、柱塞連桿、以及柱塞進(jìn)行優(yōu)化：1)現(xiàn)有曲軸主軸頸與連桿頸直接相連的特點(diǎn),比較增加凸臺(tái)比較有凸臺(tái)與無(wú)凸臺(tái),軸頸在受到相同力的情況的應(yīng)力情況。對(duì)于曲軸軸頸在不同直徑下,加載受到軸向與軸向合成的余弦函數(shù)力,找出直徑與應(yīng)力的關(guān)系,并繪制出優(yōu)化后的力學(xué)模型進(jìn)行有限元分析驗(yàn)證優(yōu)化后的曲軸可以安全工作。2)雖然現(xiàn)有連桿結(jié)構(gòu)有尺寸優(yōu)化的空間,但是考慮到實(shí)際使用以及裝配拆卸問(wèn)題,對(duì)連桿的小頭端部連接方式進(jìn)行更改,并參考《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》關(guān)于連桿設(shè)計(jì)的部分尺寸,重新設(shè)計(jì)了連桿,對(duì)連桿桿身肋板的凹槽以及與小頭端部的連接圓角部分進(jìn)行有限元分析,找出凹槽深度與應(yīng)力以及桿身肋板與應(yīng)力的關(guān)系,繪制優(yōu)化后的連桿的力學(xué)模型,并進(jìn)行有限元分析驗(yàn)證可以安全工作。3)因?yàn)檫B桿結(jié)構(gòu)的更改,對(duì)于柱塞桿也進(jìn)行了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及進(jìn)行有限元分析桿身直徑處圓角與應(yīng)力的關(guān)系,繪制優(yōu)化后的柱塞連桿的力學(xué)模型,并進(jìn)行有限元分析驗(yàn)證柱塞連桿可以安全工作。4)進(jìn)行有限元分析柱塞靠近動(dòng)力端部的空心部位直徑與應(yīng)力關(guān)系、深度與應(yīng)力的關(guān)系以及與柱塞連桿連接凹槽部位的圓角與應(yīng)力的關(guān)系,繪制出優(yōu)化的連桿力學(xué)模型,并進(jìn)行有限元分析驗(yàn)證柱塞可以安全工作。本文通過(guò)對(duì)2800型壓裂泵動(dòng)力端的原理以及運(yùn)動(dòng)、受力情況進(jìn)行了分析,總結(jié)出了相關(guān)運(yùn)動(dòng)公式。并借助有限元軟件對(duì)現(xiàn)有壓裂泵動(dòng)力端結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析以及結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行了優(yōu)化,得出了一些曲軸、連桿、柱塞桿以及柱塞的一些尺寸與應(yīng)力之間的關(guān)系,使人們對(duì)于壓裂泵動(dòng)力端結(jié)構(gòu)有了一定了解,并對(duì)于相關(guān)結(jié)構(gòu)、尺寸與應(yīng)力的關(guān)系有了一定認(rèn)識(shí)�？梢詾楫a(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)人員對(duì)于壓裂泵動(dòng)力端的結(jié)構(gòu)以及尺寸優(yōu)化方向提供一種參考。為壓裂泵動(dòng)力端的結(jié)構(gòu)小巧、輕便起到了重要作用。
【關(guān)鍵詞】：壓裂泵 動(dòng)力端 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 有限元
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE934.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 引言11
• 1.2 研究目的和意義11-12
• 1.3 壓裂技術(shù)的應(yīng)用12-13
• 1.4 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)13-18
• 第2章 壓裂泵動(dòng)力端的工作情況分析18-32
• 2.1 壓裂泵的結(jié)構(gòu)與組成18
• 2.2 壓裂泵動(dòng)力端的工作情況分析18-25
• 2.3 壓裂泵動(dòng)力端的受力分析25-32
• 第3章 2800型壓裂泵動(dòng)力端結(jié)構(gòu)有限元分析32-42
• 3.1 MATLAB與ANSYS介紹32-33
• 3.2 曲軸的有限元分析33-38
• 3.3 連桿的有限元分析38-40
• 3.4 柱塞的有限元分析40-41
• 3.5 小結(jié)41-42
• 第4章 2800壓裂泵的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)42-71
• 4.1 曲軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)42-46
• 4.2 連桿的優(yōu)化設(shè)計(jì)46-58
• 4.3 柱塞連桿的優(yōu)化設(shè)計(jì)58-63
• 4.4 柱塞的優(yōu)化設(shè)計(jì)63-70
• 4.5 小結(jié)70-71
• 第5章 工作總結(jié)以及工作展望71-73
• 5.1 工作總結(jié)71-72
• 5.2 工作展望72-73
• 致謝73-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 個(gè)人簡(jiǎn)介77-78

【相似文獻(xiàn)】

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1 蔣發(fā)光;梁政;鐘功祥;任連城;;1400型壓裂泵動(dòng)力端運(yùn)動(dòng)仿真及箱體有限元分析[J];石油礦場(chǎng)機(jī)械;2006年05期

2 鐘功祥;周大志;林寧;;非常規(guī)油氣開(kāi)發(fā)用大功率液力驅(qū)動(dòng)壓裂泵[J];石油機(jī)械;2011年S1期

3 彭平生;劉灼;;大型壓裂泵車底盤選型與整機(jī)設(shè)計(jì)[J];石油機(jī)械;2011年S1期

4 莫麗;黃崗;何霞;林琳;;2500型五缸壓裂泵整機(jī)模態(tài)分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J];石油機(jī)械;2012年07期

5 胡理聰;;壓裂泵外加砂裝置的概況[J];石油鉆采機(jī)械通訊;1979年06期

6 范強(qiáng),向月,呂瑞典,徐志安;壓裂泵容積效率仿真[J];機(jī)械;2000年S1期

7 蔣發(fā)光;梁政;鐘功祥;張德榮;劉讓杰;;反求分析在1400型壓裂泵動(dòng)力端改進(jìn)中的應(yīng)用[J];西南石油大學(xué)學(xué)報(bào);2007年03期

8 王峻喬;吳漢川;;車載2500型壓裂泵車風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];石油機(jī)械;2010年10期

9 吳小超;;三缸壓裂泵驅(qū)動(dòng)齒輪加強(qiáng)筋板根部的裂紋修復(fù)[J];中國(guó)高新技術(shù)企業(yè);2012年01期

10 戴南燕,魏懂禮;影響500壓裂泵易損件壽命的因素及應(yīng)采取的措施(上)[J];石油鉆采機(jī)械;1980年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 鐘功祥;周大志;林寧;;非常規(guī)油氣開(kāi)發(fā)用大功率液力驅(qū)動(dòng)壓裂泵[A];非常規(guī)油氣資源勘探開(kāi)發(fā)裝備及應(yīng)用技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

2 彭平生;劉灼;;大型壓裂泵車底盤選型與整機(jī)設(shè)計(jì)[A];非常規(guī)油氣資源勘探開(kāi)發(fā)裝備及應(yīng)用技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 趙飚;中成機(jī)械壓裂泵新產(chǎn)品試制成功[N];中國(guó)石油報(bào);2008年

2 記者 楊建光;中國(guó)南車曲軸成功進(jìn)入石油石化領(lǐng)域[N];人民鐵道;2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

1 張楠;300型橇裝壓裂泵的設(shè)計(jì)研制及試驗(yàn)研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2014年

2 崔玉祥;壓裂泵車軸系扭振分析與優(yōu)化[D];清華大學(xué);2015年

3 郭志奇;新型壓裂泵虛擬樣機(jī)仿真及實(shí)驗(yàn)方案研究[D];西南石油大學(xué);2014年

4 李向龍;壓裂泵動(dòng)力端連桿輕量化設(shè)計(jì)[D];蘭州理工大學(xué);2016年

5 周迪;2800型壓裂泵動(dòng)力端結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];長(zhǎng)江大學(xué);2016年

6 李文亮;大功率壓裂泵動(dòng)力端的設(shè)計(jì)與分析[D];大連理工大學(xué);2014年

7 曾興昌;HQ1400型壓裂泵動(dòng)力端分析與設(shè)計(jì)[D];西南石油大學(xué);2006年

8 敖曉輝;熱處理工藝對(duì)油田壓裂泵閥箱用鋼40CrNiMoA顯微組織及力學(xué)性能的影響[D];蘭州交通大學(xué);2014年

9 張鳳田;壓裂泵泵閥磨損機(jī)理研究及其有限元分析[D];西南石油學(xué)院;2002年

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本文編號(hào)：558481