渤海海洋平台采油树平板阀阀杆密封性能研究

发布时间：2017-09-12 01:19

  本文关键词：渤海海洋平台采油树平板阀阀杆密封性能研究

  更多相关文章： 平板阀 故障分析 阀杆密封 V型密封圈 正交试验

【摘要】：海洋平台采油树是控制和调节油气生产的井口装置,而平板阀是其关键部件之一。一旦平板阀阀杆密封圈失效,将引起采油树外漏,这不仅会造成严重的油气资源浪费,也会对海洋环境造成恶劣影响,甚至引起中毒、火灾、爆炸等安全事故。目前,国内外密封圈研究主要集中在O型、Y型等密封圈的有限元仿真分析方面,没有系统全面地对平板阀V型密封圈展开性能研究,而平板阀广泛采用的正是V型密封圈。因此,本文采用有限元仿真手段,结合单因素分析方法和正交试验设计开展V型密封圈性能研究。具体研究内容和取得成果如下：(1)对渤海地区海洋平台采油树的故障进行统计分析,结果表明：采油树发生故障最多的部件为平板阀,而平板阀的故障形式中以外漏造成的危害最为严重,且84.85%的外漏均与阀杆密封圈失效有关,阀杆密封圈失效与其自身结构和性能密切相关。(2)运用数值模拟方法,开展平板阀O型、Y型和V型三种密封圈性能研究及对比分析,得到了三种密封圈性能由高到低依次为：V型、Y型、O型,最适合平板阀阀杆的密封圈结构类型是V型密封圈。(3)建立了平板阀V型密封圈的有限元模型,运用单因素分析方法研究了V型密封圈的唇边斜度、唇后夹角、唇前夹角和过盈量对密封圈性能的影响规律,得到了V型密封圈最大Mises应力、接触应力和接触区域宽度随之变化的趋势。(4)采用有限元仿真模拟与正交试验设计相结合的方法,开展了V型密封圈主因素分析,得到了对V型密封圈最大Mises应力的主要影响因素为唇后夹角,其次为唇前夹角、唇边斜度,较优结构参数组合是唇边斜度为4°、唇后夹角为100。、唇前夹角为95°；对平均接触应力的主要影响因素为唇后夹角,其次为唇边斜度、唇前夹角,较优结构参数组合是唇边斜度为4°、唇后夹角为100。、唇前夹角为95°。
【关键词】：平板阀 故障分析 阀杆密封 V型密封圈 正交试验
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE952
【目录】：

• 摘要3-4
• abstract4-7
• 第1章 绪论7-14
• 1.1 研究背景及意义7-9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 国外研究现状9-11
• 1.2.2 国内研究现状11-13
• 1.3 主要研究内容13
• 1.4 技术路线13-14
• 第2章 渤海地区海洋平台采油树故障统计及原因分析14-23
• 2.1 渤海地区海洋平台采油树故障统计14-18
• 2.2 渤海地区海洋平台采油树故障原因分析18-22
• 2.2.1 平板阀故障原因分析18-20
• 2.2.2 节流阀故障原因分析20-21
• 2.2.3 地面安全阀故障原因分析21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第3章 不同结构的阀杆密封圈密封性能对比分析与优选23-49
• 3.1 渤海海洋平台采油树平板阀阀杆密封圈概况23-28
• 3.1.1 O型密封圈特点及密封原理23-25
• 3.1.2 Y型密封圈特点及密封原理25-26
• 3.1.3 V型密封圈特点及密封原理26-28
• 3.2 ABAQUS软件简介及橡胶超弹性本构理论28-30
• 3.2.1 ABAQUS软件简介28
• 3.2.2 橡胶超弹性本构理论28-30
• 3.3 不同结构的阀杆密封圈密封性能分析30-46
• 3.3.1 密封圈失效准则和性能优劣判断依据30-31
• 3.3.2 采油树平板阀O型密封圈性能分析31-35
• 3.3.3 采油树平板阀Y型密封圈性能分析35-40
• 3.3.4 采油树平板阀V型密封圈性能分析40-46
• 3.4 渤海海洋平台采油树平板阀阀杆常见密封结构对比及优选46-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第4章 结构参数与装配参数对平板阀V型密封圈性能的影响49-61
• 4.1 唇边斜度对V型密封圈性能的影响49-52
• 4.1.1 不同唇边斜度对最大Mises应力的影响50
• 4.1.2 不同唇边斜度对接触应力的影响50-52
• 4.2 唇后夹角对V型密封圈性能的影响52-55
• 4.2.1 不同唇后夹角对最大Mises应力的影响53
• 4.2.2 不同唇后夹角对接触应力的影响53-55
• 4.3 唇前夹角对V型密封圈性能的影响55-58
• 4.3.1 不同唇前夹角对最大Mises应力的影响55-56
• 4.3.2 不同唇前夹角对接触应力的影响56-58
• 4.4 过盈量对V型密封圈性能的影响58-60
• 4.4.1 不同过盈量对最大Mises应力的影响58
• 4.4.2 不同过盈量对接触应力的影响58-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第5章 基于正交试验的平板阀V型密封圈结构参数优化61-73
• 5.1 正交试验设计61-65
• 5.1.1 正交试验设计法61-62
• 5.1.2 正交试验设计步骤62-65
• 5.2 正交试验极差分析65-68
• 5.3 正交试验方差分析68-72
• 5.4 本章小结72-73
• 第6章 结论与展望73-75
• 6.1 结论73-74
• 6.2 展望74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果80

【参考文献】

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本文编号：834223