钻井泵液力端的参数化设计与分析

发布时间：2017-11-26 08:21

  本文关键词：钻井泵液力端的参数化设计与分析

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【摘要】：钻井泵是钻机的核心机械,是石油开采所需的重要设备,它的性能和使用寿命直接影响着石油开采的效率,液力端又是钻井泵的两大结构部件之一,因此对钻井泵液力端的设计研究已经成为钻井泵研究的一项重要内容。钻井泵液力端的传统设计方法不仅存在着设计周期长、效率低和质量差等缺点,而且还耗费工程人员大量的时间和精力,因此有必要研发一种新方法,在保证其设计质量的基础上,方便、快捷、高效的完成其设计。首先,在对钻井泵理论研究的基础上,参考国内外先进的设计方法,结合钻井泵生产厂家的设计制造经验,以三缸单作用钻井活塞泵为研究对象,利用SolidWorks二次开发技术,开发出一套钻井泵液力端参数化设计系统。该系统能够实现零部件的理论计算、理论校核、三维模型的绘制、二维工程图的出图以及对数据处理等功能,此系统依靠数据库的存储与调用功能,既能够独立完成单个零件的设计,也能够实现对整个系统的设计；人机交互的人性化界面能够让用户轻松的完成对钻井泵液力端的设计。其次,采用Fluent流体分析软件,对阀隙流场进行流体分析,从得到的速度云图及流线分布图中,分析总结出流体运动规律,通过对结果的分析研究,找出阀隙间最大流速的位置,并分析造成泵阀失效的主要原因,给出合理的建议措施,延长易损件泵阀的使用寿命；采用Matlab软件对泵阀的运动特性进行分析,得到不同曲柄转角对应泵阀的升程与速度曲线图,给阀隙流场的流体分析提供了一定的理论依据。最后,依据钻井泵液力端参数化设计系统绘制的三维模型,采用有限元分析软件ANSYS,在20MPa的工作压力下对钻井泵液力端的三个重要零件泵头、泵阀及阀座进行强度和刚度分析,验证其可靠性,通过分析得到的应力云图与位移云图,找出各个零部件结构的危险位置,分析危险点产生的原因,并给出合理性的改进建议。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE92

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本文编号：1229169