近年來,在油田現(xiàn)場螺桿泵以其獨特的性能得到越來越廣泛的應(yīng)用,為了提高原油產(chǎn)量,當(dāng)選用大排量螺桿泵或增加螺桿泵的轉(zhuǎn)速時,地面驅(qū)動系統(tǒng)將產(chǎn)生強烈的振動,導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作或系統(tǒng)內(nèi)的某些零部件過早失效。為此,本文對螺桿泵臥式地面驅(qū)動系統(tǒng)進行動態(tài)設(shè)計方面的試驗研究和理論分析。 本文首先根據(jù)試驗?zāi)B(tài)分析的有關(guān)基本理論和方法并結(jié)合計算機技術(shù)對螺桿泵地面驅(qū)動系統(tǒng)及其主要部件—減速器殼體、電機底板和支架分別進行試驗?zāi)B(tài)分析,確定系統(tǒng)和這些部件的各階固有頻率和振型。 本文根據(jù)有限元建模理論,并利用ANSYS有限元分析軟件,分別對螺桿泵地面驅(qū)動系統(tǒng)的上述主要部件進行實體建模、有限元建模以及模態(tài)分析,確定這些部件的各階固有頻率和振型。把這些分析結(jié)果與試驗?zāi)B(tài)分析的結(jié)果進行比較,從而驗證了所建有限元模型的正確性。 依據(jù)螺桿泵地面驅(qū)動系統(tǒng)的工作原理和各零部件的工作位置,系統(tǒng)內(nèi)的運動部件的工作頻率對減速器殼體、電機底板和支架的影響程度不同。通過分析這些運動部件的工作頻率和減速器殼體、電機底板、支架的固有頻率數(shù)值的關(guān)系可以看出,只有電機底板的第5階固有頻率與電機的工作頻率接近,工作時有可能發(fā)生共振現(xiàn)象。因此,必須改進電機底板的結(jié)構(gòu)使其固有頻率避開運動部件的工作頻率。 根據(jù)動態(tài)設(shè)計的子結(jié)構(gòu)分析方法,將上述系統(tǒng)主要部件的有限元模型組合并分析處理結(jié)合面參數(shù)構(gòu)成系統(tǒng)的有限元模型。利用ANSYS有限元分析軟件,對系統(tǒng)進行有限元模態(tài)分析,確定系統(tǒng)的各階固有頻率和振型。把這些分析結(jié)果與試驗?zāi)B(tài)分析的結(jié)果進行比較,從而驗證了所建系統(tǒng)有限元模型的正確性。 通過分析這些運動部件的工作頻率和系統(tǒng)的固有頻率數(shù)值的關(guān)系可以看出,系統(tǒng)的第3階、第5階固有頻率與電機、輸入軸的工作頻率接近,系統(tǒng)工作時有可能發(fā)生共振現(xiàn)象。另外,通過振型顯示,振動位移較大處仍發(fā)生在電機底板上。因此,對原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(主要對電機底板)做相應(yīng)的改進使其固有頻率避開運動部件的工作頻率。 本文對改進后的系統(tǒng)進行重分析表明,系統(tǒng)的動態(tài)特性得到明顯的改善。在油田現(xiàn)場的試驗也證明了這一點。
【學(xué)位單位】：大慶石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2006
【中圖分類】：TH327
【部分圖文】：

多點拾取的激振方式。這種激振方式的最大缺點是采集到的數(shù)據(jù)信噪比小。為了消減小噪聲的影響，除了采用多次平均技術(shù)外，主要是進行加窗處理，可以在數(shù)據(jù)處以修正。.3 數(shù)據(jù)采集技術(shù)數(shù)據(jù)采集是進行傳遞函數(shù)分析必須要做的工作。采集試驗數(shù)據(jù)時，按照一點激振、振的測試方法來進行，激振位置保持不變。所用采集系統(tǒng)是北京東方振動和噪聲技所開發(fā)的 303/306 智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所用拾振器是國家地震局工程力學(xué)研究所開的 891-II 型拾振器，所用力錘及力傳感器是東方研究所為其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)配置的 SL-12.5 力傳感器。數(shù)據(jù)采集方法為變時基采樣，以降低激振力的大小不均對傳遞析的影響，提高計算精度。變時基采樣這一技術(shù)要求用高頻采激勵（輸入）信號，響應(yīng)(輸出) 信號，故取激勵力信號的采樣頻率為 2000Hz，響應(yīng)信號的采樣頻率Hz，低通濾波器的上限頻率為 500Hz。從后面的理論分析中可知，增大激勵信號可響應(yīng)信號的信噪比，增大測量次數(shù)、加大采樣長度、采用合適的窗函數(shù)均可提高傳的測量精度，并使相干函數(shù)趨于穩(wěn)定，以便能較真實地反映出激勵和響應(yīng)再頻域中性、傳遞函數(shù)地可靠性以及結(jié)構(gòu)地線性程度。圖 2.1 為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖[20]。

經(jīng)過多次平均后，互不相關(guān)的信號的互譜為零，上式可變?yōu)?ω )H =( )MMffSSH1 +/ω上式表明，平均不能消除激勵信號中的噪聲，只有提高激勵信號本身，才能降于相干函數(shù)來說=2fxγ( ) ( )(ω ) (ω ) (ω ) (ω )ωωZZYYZYnini = = ∑∑121將上式中的分子、分母分別展開，并考慮多次平均后互不相關(guān)的信號之間的互，可得γ 2(ω )=fxYYfffTfNSSSS..可見，只要噪聲存在，不管平均多少次，2γ 總是小于 1。但是.當(dāng)平均次數(shù)達(dá)圖 2.3 激勵和響應(yīng)信號中均存在噪聲Fig 2.3 Power And Responsing Signal With Yawp

對力脈沖信號加了力窗，而對響應(yīng)信號則加了指數(shù)窗，如圖2.4 所示。圖 2.5 與圖 2.4 中測點相對應(yīng)的傳遞函數(shù)分析結(jié)果:圖 2.5 中的上面部分為相干函數(shù)，中間部分為傳遞函數(shù)的幅頻特性曲線，下面部分為傳遞函數(shù)的相頻特性曲線。從圖 2.4 傳遞函數(shù)分析的激勵和響應(yīng)的時域波形Fig 2.4 Power and Response Timing Wave of Passing Function圖 2.5 傳遞函數(shù)及相干函數(shù)顯示Fig 2.5 Show of Passing Function and Concerning Functio

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

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本文編號：2832967