發(fā)布時(shí)間：2017-09-23 09:22

  本文關(guān)鍵詞：6500HP型壓裂泵液力端的研究

  更多相關(guān)文章： 6500HP壓裂泵 液力端 空心柱塞 泵閥

【摘要】：在壓裂泵的生產(chǎn)活動(dòng)中,液力端是整個(gè)設(shè)備中最容易損壞的部件,這是由于液力端在不斷地承受著高壓甚至超高壓高頻的交變載荷。由于結(jié)構(gòu)原因,液力端易損件的壽命往往只有幾百個(gè)小時(shí),使用周期和維修周期都很短,液力端又是整套壓裂設(shè)備中價(jià)格最為昂貴的一個(gè)部件,因此盡可能提高液力端關(guān)鍵件的工作能力和使用壽命對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)和經(jīng)濟(jì)性方面來(lái)講至關(guān)重要。本文在國(guó)內(nèi)外已有的研究成果的基礎(chǔ)上對(duì)6500HP型壓裂泵的液力端進(jìn)行了理論研究和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文主要完成了以下幾個(gè)方面的工作內(nèi)容:研究了五缸柱塞泵的工作機(jī)理,對(duì)柱塞的運(yùn)動(dòng)情況、泵流量和壓力的變化規(guī)律、泵閥的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)的分析,為泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化提供了的論依據(jù)。由于傳統(tǒng)直通式液力端在結(jié)構(gòu)上無(wú)法消除相貫線,因此由于相貫線的存在所帶來(lái)的應(yīng)力集中和疲勞破壞無(wú)法從根本上得到解決。因此,本文對(duì)6500HP壓裂泵的液力端進(jìn)行了新的設(shè)計(jì),采用一種直通式無(wú)相貫線閥箱結(jié)構(gòu),并設(shè)計(jì)了一種新的空心柱塞以滿足結(jié)構(gòu)要求,同時(shí)對(duì)泵頭體、泵閥以及柱塞泵的密封進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)柱塞泵的性能參數(shù),利用AutoCAD、UG對(duì)柱塞、泵頭體等主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和模型建立。采用ANSYS有限元分析軟件對(duì)空心柱塞進(jìn)行了強(qiáng)度分析,對(duì)空心柱塞的應(yīng)力應(yīng)變情況進(jìn)行探究,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。采用FLUENT軟件對(duì)新型液力端內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了分析,并與傳統(tǒng)直通式液力端流場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明新型壓裂泵液力端的流場(chǎng)情況較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)具有很大的優(yōu)越性。
【關(guān)鍵詞】：6500HP壓裂泵 液力端 空心柱塞 泵閥
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TH38
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-12
• 第1章 緒論12-17
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 研究目的及其意義14
• 1.4 壓裂泵基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)14-15
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 第2章 壓裂泵運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析17-29
• 2.1 壓裂泵運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究17-19
• 2.2 柱塞泵的流量脈動(dòng)分析19-22
• 2.2.1 柱塞泵理論流量分析19-21
• 2.2.2 理論流量脈動(dòng)率及不均勻度21-22
• 2.3 五缸柱塞泵缸內(nèi)壓力的變化規(guī)律22-24
• 2.3.1 泵內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)特征22-23
• 2.3.2 缸內(nèi)液體在吸入過(guò)程中的壓力變化23
• 2.3.3 缸內(nèi)液體在排除過(guò)程中的壓力變化23-24
• 2.4 泵閥的運(yùn)動(dòng)分析24-27
• 2.4.1 泵閥的結(jié)構(gòu)24-25
• 2.4.2 閥盤(pán)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的分析25-27
• 2.5 壓裂泵功率與效率27
• 2.5.1 壓裂泵的功率計(jì)算27
• 2.5.2 壓裂泵的效率計(jì)算27
• 2.6 本章小結(jié)27-29
• 第3章 新型壓裂泵液力端設(shè)計(jì)29-46
• 3.1 液力端總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)29-33
• 3.1.1 新型液力端結(jié)構(gòu)方案確定30-31
• 3.1.2 基本參數(shù)確定31-32
• 3.1.3 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)確定32-33
• 3.2 柱塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33-35
• 3.2.1 柱塞的結(jié)構(gòu)確定33-34
• 3.2.2 基本參數(shù)確定34-35
• 3.3 閥箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35-37
• 3.3.1 閥箱的材料選擇36
• 3.3.2 閥箱壁厚的確定及強(qiáng)度校核36-37
• 3.4 泵閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37-43
• 3.4.1 閥型的選擇37
• 3.4.2 泵閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算37-41
• 3.4.3 泵閥材料選擇與強(qiáng)度校核41-43
• 3.5 柱塞泵密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)43-45
• 3.5.1 組合式密封結(jié)構(gòu)44-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第4章 空心柱塞的有限元分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化46-53
• 4.1 有限元法46-47
• 4.1.1 有限元法的發(fā)展46
• 4.1.2 有限元法的基本思想46
• 4.1.3 有限元法的軟件實(shí)現(xiàn)46-47
• 4.2 空心柱塞的有限元分析參數(shù)47-48
• 4.2.1 承載情況47
• 4.2.2 柱塞的工況47-48
• 4.3 有限元分析預(yù)處理48-49
• 4.3.1 模型條件設(shè)計(jì)48
• 4.3.2 模型建立48-49
• 4.4 有限元分析過(guò)程49-51
• 4.4.1 結(jié)構(gòu)變形有限元分析49-50
• 4.4.2 結(jié)構(gòu)應(yīng)力有限元分析50
• 4.4.3 結(jié)構(gòu)應(yīng)變有限元分析50-51
• 4.5 優(yōu)化措施51-52
• 4.6 結(jié)論52
• 4.7 本章小結(jié)52-53
• 第5章 新型液力端內(nèi)部流場(chǎng)分析53-59
• 5.1 結(jié)構(gòu)與建模53-54
• 5.2 結(jié)果及分析54-58
• 5.2.1 兩種結(jié)構(gòu)的流場(chǎng)分析54-57
• 5.2.2 兩種結(jié)構(gòu)的壓力分析57
• 5.2.3 分析結(jié)果對(duì)比57-58
• 5.3 結(jié)論58
• 5.4 本章小結(jié)58-59
• 第6章 結(jié)論與展望59-60
• 研究結(jié)論59
• 未來(lái)展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 致謝63-64
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的科研成果目錄64-65
• 附錄B 參加科研項(xiàng)目情況65

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：904469