永磁电动机直驱潜油螺杆泵偏心负载问题研究
本文关键词: 螺杆泵 偏心运动 潜油电机轴 疲劳寿命 补偿措施 出处:《沈阳工业大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:由于螺杆泵自身结构、运行以及配合的特点,定子衬套在较高的内压作用下会产生较大的变形,压差的作用下变形会更为严重,定子衬套较大的变形会加剧螺杆泵的偏心运动。螺杆泵的偏心运动将导致螺杆泵的定子与潜油电机轴不能协调一致的同心运转,同时,两者之间还会存在一定的偏心量,且偏心量的存在对潜油电机轴的疲劳寿命具有十分不利的影响,螺杆泵在潜油螺杆泵采油系统中相当于潜油电机的偏心负载。因此,研究螺杆泵的运行方式、定子内腔变形规律以及应力应变分布情况、螺杆泵偏心运动对潜油电机轴疲劳寿命的影响以及偏心运动的补偿措施具有重要的现实意义,不但可以提高潜油电机轴的疲劳寿命,而且还可以提高潜油螺杆泵采油系统的效率和寿命,这有助于潜油螺杆泵采油技术进一步的推广。本课题以螺杆泵和潜油电机轴为研究对象。探究螺杆泵的偏心机理,包括工作原理、构造原理以及配合原理,并求解螺杆泵转子与定子的型线方程,进而探究转子在定子衬套中的运动情况,总结转子截面中心点以及外表面上的点在定子衬套中的运动规律。通过三维建模软件对螺杆泵的转子和定子进行参数化实体建模,并完成装配和干涉检查,验证所建模型的正确性;通过有限元软件对螺杆泵的定子进行结构静力分析以及转子与定子的接触分析,总结定子衬套内轮廓线在不同工作压力下的变形规律以及应力、应变分布情况。通过有限元软件对不同偏心量作用下潜油电机轴的应力和寿命循环次数进行仿真分析,研究螺杆泵的偏心运动对潜油电机轴疲劳寿命的影响,总结螺杆泵偏心运动引起的偏心量与潜油电机轴的应力以及疲劳寿命之间的关系。针对螺杆泵的偏心运动提出两种偏心运动补偿措施。一种是对螺杆泵的结构进行优化设计,将螺杆泵改为内凸定子螺杆泵,并对改进后的螺杆泵进行有限元分析,将所得的结果与改进前的结果进行对比,探究改进后的螺杆泵是否可以在一定程度上补偿螺杆泵的偏心运动,减小螺杆泵与潜油电机轴之间的偏心量,达到补偿的效果;另一种是在螺杆泵与潜油电机之间安装一个调和补偿装置,补偿螺杆泵与潜油电机轴之间的偏心量,以使螺杆泵与潜油电机轴能协调一致地同心转动。最后,并对市场上现有的补偿装置进行对比分析,选出最适合本课题的补偿装置。
[Abstract]:Because of the characteristics of screw pump's structure, operation and cooperation, the stator bushing will produce larger deformation under the action of higher internal pressure, and the deformation will be more serious under the action of pressure difference. The larger deformation of the stator bushing will aggravate the eccentric movement of the screw pump. The eccentric movement of the screw pump will lead to the uncoordinated concentric operation of the stator and the submersible motor shaft. There is also a certain eccentricity between the two, and the existence of eccentricity has a very adverse effect on the fatigue life of submersible motor shaft. The screw pump is equivalent to the eccentric load of the submersible motor in the oil recovery system of the submersible screw pump. Therefore, the operating mode of the screw pump, the deformation law of the stator inner cavity and the distribution of stress and strain are studied. The influence of eccentric movement of screw pump on the fatigue life of submersible motor shaft and the compensation measures of eccentric motion have important practical significance, not only can improve the fatigue life of submersible motor shaft. It can also improve the efficiency and life of the oil recovery system of the submersible screw pump. This will be helpful to the further promotion of oil production technology of submersible screw pump. This subject takes screw pump and electric shaft of submersible oil as the research object. The eccentricity mechanism of screw pump is explored, including working principle, construction principle and coordination principle. The profile equations of the rotor and stator of the screw pump are solved, and the motion of the rotor in the stator bushing is explored. This paper summarizes the motion law of the rotor section center point and the point on the outer surface in the stator bushing. The 3D modeling software is used to model the rotor and stator of the screw pump, and the assembly and interference inspection are completed. Verify the correctness of the model; The structure static analysis and the contact analysis between rotor and stator of screw pump stator are carried out by finite element software, and the deformation law and stress of stator bushing inner contour under different working pressure are summarized. The stress and life cycle times of submersible motor shaft under different eccentricity are simulated and analyzed by finite element software, and the influence of eccentric movement of screw pump on fatigue life of submersible motor shaft is studied. The relationship between eccentricity caused by eccentricity of screw pump and stress and fatigue life of electric shaft of submersible oil is summarized. Two kinds of eccentric motion compensation measures are put forward for eccentric motion of screw pump. Line optimization design. The screw pump is changed into a protruding stator screw pump, and the improved screw pump is analyzed by finite element method, and the results are compared with the results before the improvement. Whether the improved screw pump can compensate the eccentric movement of the screw pump to a certain extent, reduce the eccentricity between the screw pump and the electric shaft of submersible oil, and achieve the effect of compensation; The other is to install a harmonic compensation device between the screw pump and the submersible motor to compensate the eccentricity between the screw pump and the submersible motor shaft so that the screw pump and the submersible motor shaft can rotate concentratively and harmoniously. Finally. By comparing and analyzing the existing compensator in the market, the most suitable compensator is selected.
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE933.3
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,本文编号:1466308
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