本文關(guān)鍵詞：深井工況下機(jī)械旋轉(zhuǎn)密封副泄漏分析與試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 泄漏率 高溫 高壓 旋轉(zhuǎn)密封 密封副形貌 離散元 有限元

【摘要】：油氣資源依然是21世紀(jì)最重要的能量來(lái)源。但是隨著對(duì)淺層油氣資源的不斷開發(fā)，淺層的油氣資源幾近枯竭，而剩余的油氣資源主要埋藏在深部地層。深部地層環(huán)境為高溫高壓環(huán)境，因此抗高溫高壓、高可靠性、高時(shí)效性的密封裝置的研究十分重要。而對(duì)密封性能的研究直接有效的方法是進(jìn)行試驗(yàn)，但是高溫高壓環(huán)境難以模擬且試驗(yàn)成本高，因此在高溫高壓條件下多次重復(fù)模擬試驗(yàn)研究缺乏可行性。 本課題基于流體動(dòng)力學(xué)理論和分形接觸模型理論，根據(jù)密封副所處的深井下的高溫高壓的工作環(huán)境，建立O形密封圈與主軸組成的旋轉(zhuǎn)密封副的泄漏率預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型；同時(shí)本課題研究了深井高溫高壓工況下密封副的泄漏率與密封副的表面形貌、密封副的磨損、主軸的裝配同軸度誤差和O形密封圈初始尺寸不同時(shí)的關(guān)系；根據(jù)分形理論，使用離散元方法建立O形密封圈與主軸接觸的離散元模型；通過(guò)離散元軟件PFC2D仿真求解出密封副表面形貌參數(shù)的變化規(guī)律；根據(jù)磨損理論，使用有限元方法分別建立深井高溫高壓工況下密封副的磨損有限元模型、考慮磨損因素時(shí)的主軸安裝偏心時(shí)的密封副接觸的有限元模型和O形密封副的初始?jí)嚎s率不同時(shí)的有限元模型，通過(guò)有限元軟件Ansys仿真求解出由于磨損而導(dǎo)致的密封副最大接觸應(yīng)力和密封副的壓力梯度的變化規(guī)律，以及由于主軸安裝偏心時(shí)而導(dǎo)致的密封副最大接觸應(yīng)力和密封副的壓力梯度的變化規(guī)律和由于O形密封圈的初始?jí)嚎s率不同時(shí)的密封副最大接觸應(yīng)力和密封副的壓力梯度的變化規(guī)律。將模型的仿真后的計(jì)算結(jié)果代入密封副泄漏率預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型中，，求解出泄漏率的變化規(guī)律。 為了驗(yàn)證計(jì)算機(jī)仿真建模的正確性，本課題研究設(shè)計(jì)和搭建機(jī)械密封試驗(yàn)裝置，同時(shí)設(shè)計(jì)試驗(yàn)裝置的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。完成機(jī)械試驗(yàn)裝置的裝配和調(diào)試后，通過(guò)機(jī)械密封試驗(yàn)裝置測(cè)得密封副表面形貌參數(shù)的變化規(guī)律和密封泄漏率的變化數(shù)值；將機(jī)械密封試驗(yàn)裝置測(cè)得密封副泄漏率數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算的密封副的泄漏率數(shù)據(jù)作對(duì)比，驗(yàn)證理論模型的正確性。
【關(guān)鍵詞】：泄漏率 高溫 高壓 旋轉(zhuǎn)密封 密封副形貌 離散元 有限元
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH136
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題背景9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 密封副性能的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 密封副表面形貌模型國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 測(cè)量密封副性能的試驗(yàn)裝置國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 第2章 深井工況下旋轉(zhuǎn)密封副泄漏預(yù)測(cè)分析模型16-28
• 2.1 引言16
• 2.2 旋轉(zhuǎn)密封副泄漏分析模型研究和建立的總體方案16-18
• 2.3 密封副表面接觸離散元模型的建立18-21
• 2.3.1 密封副分形接觸模型的建立18-20
• 2.3.2 細(xì)觀尺度下密封副接觸模型的建立20-21
• 2.4 密封副磨損的有限元模型建立21-22
• 2.5 密封副表面接觸有限元模型的建立22-24
• 2.5.1 主軸安裝偏心時(shí)的密封副接觸的有限元模型22-23
• 2.5.2 不同的初始?jí)嚎s率時(shí)密封副接觸的有限元模型23-24
• 2.6 建立旋轉(zhuǎn)密封泄漏率預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型24-27
• 2.7 本章小結(jié)27-28
• 第3章 深井工況下旋轉(zhuǎn)密封副泄漏模型的仿真分析28-46
• 3.1 引言28
• 3.2 旋轉(zhuǎn)密封副泄漏預(yù)測(cè)模型仿真分析的總體方案28-29
• 3.3 密封副表面接觸離散元模型的仿真分析29-35
• 3.3.1 離散元軟件中密封副細(xì)觀接觸模型的建立29-32
• 3.3.2 細(xì)觀尺度下密封副接觸模型摩擦過(guò)程的仿真32-33
• 3.3.3 密封副細(xì)觀接觸模型仿真結(jié)果分析33-35
• 3.4 密封副磨損模型的有限元仿真35-39
• 3.5 密封副表面接觸有限元模型的仿真分析39-45
• 3.5.1 主軸安裝偏心時(shí)的密封副接觸有限元模型的仿真分析39-42
• 3.5.2 初始?jí)嚎s率不同時(shí)的密封副接觸有限元模型的仿真分析42-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第4章 機(jī)械密封試驗(yàn)裝置的總體方案設(shè)計(jì)46-56
• 4.1 引言46
• 4.2 機(jī)械密封試驗(yàn)裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)46-50
• 4.2.1 機(jī)械密封試驗(yàn)裝置的要求47-48
• 4.2.2 機(jī)械密封系統(tǒng)的設(shè)計(jì)48
• 4.2.3 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)48-49
• 4.2.4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)49-50
• 4.3 機(jī)械密封試驗(yàn)裝置數(shù)據(jù)采集控制部分的設(shè)計(jì)50-55
• 4.3.1 機(jī)械密封試驗(yàn)裝置控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)51-53
• 4.3.2 機(jī)械密封試驗(yàn)裝置數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)53-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第5章 機(jī)械密封試驗(yàn)裝置性能測(cè)試與試驗(yàn)56-61
• 5.1 引言56
• 5.2 機(jī)械密封試驗(yàn)裝置的裝配56-57
• 5.3 數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)性能測(cè)試57-59
• 5.3.1 數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)硬件安裝與測(cè)試57
• 5.3.2 數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)軟件測(cè)試57-59
• 5.4 試驗(yàn)結(jié)果分析59-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其他成果66-68
• 致謝68

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：862000