3ZB-2000型压裂泵关键部件设计

发布时间：2017-11-11 18:10

  本文关键词：3ZB-2000型压裂泵关键部件设计

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【摘要】：随着世界经济的迅猛发展,能源需求也越来越大,其开采难度也日益增加,压裂技术应运而生。压裂设备对石油天然气的开采具有重要增产意义。压裂泵作为压裂设备的“心脏”,其性能好坏直接影响整个压裂设备的工作性能。由于我国压裂设备的研究开发起步较晚,且大部分是在对国外产品引进吸收基础上研发的,因此本文对3ZB-2000型压裂泵关键部件进行设计研究,为我国压裂设备的研发提供设计经验。本文对3ZB-2000型压裂泵关键部件的设计主要内容如下：(1)以3ZB-2000型压裂泵设计要求及用户需求为前提,对压裂泵动力端进行方案设计,包括传动方案设计及结构方案设计。(2)分析最大压力工况下平稳运行状态时2000型压裂泵所受外载荷,并进行动力学分析。利用传统经验公式及设计经验,对2000型压裂泵动力端关键部件曲轴连杆机构、十字头组件进行结构、参数设计与校核；并对液力端主要零部件进行结构、参数设计。(3)由于压裂泵工作环境恶劣,载荷复杂且周期性变化,因此运用动力学分析软件ADAMS,对压裂泵动力端进行动力学仿真分析。其中曲轴为多支撑结构,其动力学求解问题属超静定问题,引入哑元这一虚拟变量以解决此过约束问题,进而得到压裂泵动力端各零件工作过程中受力情况,为关键部件疲劳寿命分析提供理论基础。(4)曲轴及连杆作为压裂泵的关键部件,在压裂泵工作过程中承受不断变化的复杂载荷,发生弹塑性变形进而产生裂纹直至断裂。因此,曲轴及连杆疲劳分析是压裂泵设计工作中的关键问题。本文应用疲劳寿命分析理论,利用专业疲劳分析软件Fe-safe对曲轴及连杆进行疲劳寿命研究。此外,应用模态分析理论,又对曲轴及连杆进行动态特性分析,得到其振型及固有频率。经分析得到所设计曲轴及连杆刚度、强度符合设计要求,并对它们的薄弱环节及易损部位提出优化意见。为压裂泵后续优化设计具有指导意义。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE934.2

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本文编号：1172504