本文關(guān)鍵詞：石油壓裂車作業(yè)工況振動(dòng)建模與控制研究

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【摘要】：隨著頁(yè)巖氣田開(kāi)采技術(shù)的飛速發(fā)展,壓裂技術(shù)作為一項(xiàng)常規(guī)的油氣田增產(chǎn)技術(shù)得到廣泛的關(guān)注。壓裂作業(yè)是一項(xiàng)高壓高負(fù)荷的野外作業(yè),需要有專門的作業(yè)設(shè)備作為助力,其中首要的設(shè)備即專用的壓裂車組。在國(guó)外,尤其北美地區(qū),壓裂設(shè)備的研發(fā)與制造開(kāi)始的較早。而國(guó)內(nèi),壓裂工藝與設(shè)備制造技術(shù)也在近些年得到了飛速發(fā)展。壓裂車組中的核心設(shè)備是壓裂車,往往是由上裝工作設(shè)備安裝在二類底盤卡車上組合而成。壓裂車是一種重要的工程車輛,往往體積龐大,如本文中選用的2500型壓裂車,其整車質(zhì)量達(dá)到了40噸以上。壓裂車的工作環(huán)境往往非常惡劣,并且其自身的高負(fù)荷作業(yè)也容易對(duì)工程一線的作業(yè)人員甚至周圍的居民及建筑造成不利的影響。因此,本文將選取壓裂車在作業(yè)工況下的振動(dòng)情況作為主要研究的內(nèi)容,分析其在作業(yè)工況下的振動(dòng)特點(diǎn),找出影響壓裂車振動(dòng)的主要誘因,并針對(duì)這些因素提出減小壓裂車振動(dòng)的方法,以期可對(duì)壓裂車的減振設(shè)計(jì)起到一定的指導(dǎo)意義。本文中選用的研究對(duì)象為目前應(yīng)用的較為廣泛的2500型壓裂車。壓裂車在作業(yè)工況下,振動(dòng)主要來(lái)自于車臺(tái)上裝的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與壓裂泵。分析其匹配原理可以發(fā)現(xiàn),振動(dòng)激勵(lì)主要來(lái)自于其自身的運(yùn)動(dòng)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的激振力,在MATLAB/Simulink中分別搭建發(fā)動(dòng)機(jī)與壓裂泵的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析模型,以分析各自主要的激勵(lì)頻率特征,作為后續(xù)研究的理論支撐。根據(jù)集中參數(shù)法的理論,分別建立發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)與壓裂泵隔振系統(tǒng)的數(shù)學(xué)振動(dòng)模型及臺(tái)上設(shè)備與整車耦合的振動(dòng)模型�；谶@些模型,可以得到兩個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)在6個(gè)自由度上的固有特性及振動(dòng)能量耦合情況,并對(duì)比與整車耦合前后其固有頻率變化的情況。由于發(fā)動(dòng)機(jī)與壓裂泵的激勵(lì)在作業(yè)中變化十分復(fù)雜,所以不對(duì)激勵(lì)特征依賴過(guò)多的解耦優(yōu)化理論,近年來(lái)多被用在懸置系統(tǒng)的優(yōu)化方面的研究。根據(jù)解耦優(yōu)化理論及線性規(guī)劃理論中的多目標(biāo)到達(dá)法,從在符合工程實(shí)際的基礎(chǔ)上可以最大程度上能量解耦的角度,分別取各個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的解耦率作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),通過(guò)改變懸置元件的結(jié)構(gòu)與物理參數(shù),達(dá)到改變隔振效果的目的。結(jié)果表明,優(yōu)化隔振系統(tǒng)各個(gè)自由度的解耦率具有改善隔振性能的作用。
【關(guān)鍵詞】：石油壓裂車 振動(dòng)建模 線性規(guī)劃 解耦率優(yōu)化
【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】：2016
【分類號(hào)】：U469.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題來(lái)源及研究意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與分析10-15
• 1.2.1 壓裂車研究與發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 振動(dòng)建模分析研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.3 振動(dòng)控制理論與隔振元件國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 第2章 壓裂車作業(yè)工況振動(dòng)激勵(lì)與參數(shù)配置17-30
• 2.1 壓裂泵參數(shù)匹配與激勵(lì)分析17-23
• 2.1.1 壓裂泵結(jié)構(gòu)與參數(shù)17-19
• 2.1.2 壓裂泵振動(dòng)激勵(lì)分析19-23
• 2.2 動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)與參數(shù)匹配23-28
• 2.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與參數(shù)配置23-28
• 2.2.2 液力傳動(dòng)箱參數(shù)配置28
• 2.3 底盤卡車參數(shù)配置28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 壓裂車振動(dòng)模型建立與固有特性分析30-54
• 3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)振動(dòng)模型31-38
• 3.1.1 橡膠懸置元件力學(xué)模型31-33
• 3.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置元件布置方式33-35
• 3.1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)振動(dòng)模型35-38
• 3.2 壓裂泵隔振系統(tǒng)振動(dòng)模型38-41
• 3.2.1 壓裂泵隔振器布置方式38
• 3.2.2 壓裂泵隔振系統(tǒng)振動(dòng)模型38-41
• 3.3 壓裂車耦合振動(dòng)模型41-47
• 3.3.1 耦合前底盤車振動(dòng)方程42-44
• 3.3.2 壓裂車耦合振動(dòng)方程44-47
• 3.4 振動(dòng)系統(tǒng)固有特性分析與解耦理論47-53
• 3.4.1 振動(dòng)分析與解耦分析理論47-48
• 3.4.2 臺(tái)上設(shè)備固有特性與解耦率分析48-51
• 3.4.3 整車模型固有特性分析與耦合前后解耦率對(duì)比51-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 第4章 臺(tái)上動(dòng)力系統(tǒng)隔振系統(tǒng)優(yōu)化54-66
• 4.1 隔振系統(tǒng)優(yōu)化原則54-57
• 4.1.1 解耦優(yōu)化原則54-55
• 4.1.2 固有頻率對(duì)隔振性能的影響55-57
• 4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)優(yōu)化57-61
• 4.2.1 優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)57-59
• 4.2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)變量59
• 4.2.3 優(yōu)化約束條件59-60
• 4.2.4 優(yōu)化結(jié)果60-61
• 4.3 壓裂泵隔振系統(tǒng)優(yōu)化61-64
• 4.3.1 優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)61-62
• 4.3.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)變量62-63
• 4.3.3 優(yōu)化約束條件63
• 4.3.4 優(yōu)化結(jié)果63-64
• 4.4 本章小結(jié)64-66
• 結(jié)論66-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 致謝72

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本文編號(hào)：551026