轴承串对轴向力的均载方法及其仿真分析

发布时间：2020-07-09 16:34

【摘要】：潜油螺杆泵采油技术是一种无杆采油新工艺,机械效率高,占地面积小,无杆管偏磨之虞,适宜于斜井、水平井、海上平台采油作业,在高含蜡、高粘度稠油和高含砂、高含烃链原油开采作业中更是发挥独特作用,堪称“绿色”石油开采设备,目前在石油工程领域备受青睐。潜油螺杆泵采油系统具有服役寿命、井下机组下潜深度两项关键性能指标,其轴承寿命是主要制约因素。本文旨在对潜油螺杆泵中原有单一轴承结构进行创新优化设计,采用串联推力球轴承组结构代替原有轴承结构,以突破潜油螺杆泵径向尺寸的限制,达到提高轴承系统总的轴向承载能力的目的。文中对潜油螺杆泵采油系统的结构与工程原理、技术与工况特征进行了系统分析,确定了轴向力的产生因素和系统工作过程中螺杆泵转子反馈给连轴装置(或减速装置)的轴向作用力解析计算方法。在潜油螺杆泵中轴承结构上进行了创新,采用串联轴承组代替原有的单一轴承结构,通过串联结构“并联”化,使轴承串组中的每个轴承均匀分担螺杆泵转子反馈的轴向载荷,以求提高轴承的总承载能力,打破油井径向尺寸的限制。采用现代数值分析方法对不同串级推力球轴承的承载能力进行仿真分析,旨在获得推力球轴承的等效应力、等效弹性应变、总位移和最大承载能力数据,验证串联推力球轴承组结构对轴向力的均载效果。由于在相同径向尺寸下,内套筒厚度和推力球轴承径向尺寸具有反向制约关系,故采用现代计算手段寻求内套筒厚度与推力球轴承径向尺寸的最优组合。论文取得的成果已经在阜新驰宇石油机械有限公司生产的系列潜油螺杆泵采油系统中投入生产实际应用,取得了非常好的效果。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE933.3
【图文】：

3图 1.1 潜油螺杆泵采油系统Fig.1.1 Electrical submersible motor driven progressing cavity pumping system2.3 潜油螺杆泵采油技术的特征相比较于现阶段国内外油田大量使用的柱塞式抽油系统、地面驱动式螺杆泵采油统、电潜离心泵采油系统，ESPCP 系统具有以下特点：首先潜油螺杆泵采油系统和地面驱动螺杆泵采油系统都属于螺杆泵采油系统，与塞式抽油系统、电潜离心泵采油系统比较，有以下特点[11-13]：（1）适用于粘度高、含砂量高以及聚合物成份比例比较大的石油开采作业；

图 2.1 推力球轴承Fig.2.1 Thrust ball bearing径向尺寸、轴向载荷等相关参数，选取 2.2 所示。表 2.1 推力球轴承参数Tab.2.1 Parameters of thrust ball bearing寸/mm基本额定载荷/kN最小载荷系数极限 TaCaoC A 脂5 35 115 315 0.52 120

图 2.1 推力球轴承Fig.2.1 Thrust ball bearing根据潜油螺杆泵中径向尺寸、轴向载荷等相关参数，选取 51218 型推力球轴承。具体数据如表 2.1、图 2.2 所示。表 2.1 推力球轴承参数Tab.2.1 Parameters of thrust ball bearing轴承代号 基本尺寸/mm基本额定载荷/kN最小载荷系数极限转速/r·min-1质量/kg51000 型 d D TaCaoC A 脂 油 W51218 90 135 35 115 315 0.52 1200 1800 1.65

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本文编号：2747711