3000型壓裂車由于其壓力等級(jí)高、排量大、脈沖流量不穩(wěn)定等特點(diǎn),在壓裂作業(yè)過程中,存在著嚴(yán)重的振動(dòng)現(xiàn)象。壓裂管匯為易損件,其高壓彎頭常出現(xiàn)刺漏、爆裂等事故,嚴(yán)重影響壓裂作業(yè)現(xiàn)場安全及作業(yè)進(jìn)度。本文建立了壓裂管匯在壓裂工況下的流固耦合振動(dòng)方程,并使用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行了高壓管匯振動(dòng)特性分析以及隔振方案研究。對高壓管匯進(jìn)行了空管模態(tài)以及流固耦合模態(tài)分析,并進(jìn)行了包含高壓管匯前六階模態(tài)頻率的諧響應(yīng)分析,根據(jù)管匯響應(yīng)提出了針對性的管匯約束方案。對四、五、六三個(gè)檔位工況下下高壓管匯進(jìn)行了瞬態(tài)響應(yīng)分析,并將考慮和不考慮壓裂液流固耦合作用下高壓管匯響應(yīng)進(jìn)行了對比分析。采用單因素法對壓裂泵排量和壓裂泵負(fù)載壓力進(jìn)行研究,得到了排量與負(fù)載壓力對高壓管匯瞬態(tài)響應(yīng)的影響規(guī)律;根據(jù)機(jī)械隔振基本原理提出壓裂高壓管匯隔振方案,并對隔振效果進(jìn)行了驗(yàn)證。研究結(jié)果表明:考慮流固耦合時(shí),壓裂管匯的各階固有頻率有所升高,對應(yīng)振幅增加11%~28%,各階振型基本相似。三階固有頻率(72Hz)激振下,位移響應(yīng)最大;壓裂工況下,高壓管匯最大等效應(yīng)力出現(xiàn)在與地面管匯連接的彎管上,最大變形出現(xiàn)在直管段;高壓管匯在各檔位下,考慮流固耦合... 

【文章來源】：長江大學(xué)湖北省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

五種振動(dòng)控制方法

做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。壓裂泵的各缸體內(nèi)的柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)是造成泵頭體振動(dòng)的主要原因。另外，壓裂車柴油機(jī)工作時(shí)的周期性激勵(lì)、液力端高低壓液體壓力、激蕩力等振動(dòng)源共同構(gòu)成了壓裂泵的振動(dòng)的激勵(lì)源。本文分析模型為中石化第四石油機(jī)械廠 3000 型壓裂泵出口高壓管匯，根據(jù)3000 型壓裂泵及排出管匯的工程圖，在 Solidworks 軟件中建立壓裂泵泵頭體與高壓管匯的三維模型，其中泵頭體振動(dòng)方向示意如圖 2-1 所示。高壓管匯各參數(shù)如表 2-1 所示，管匯從進(jìn)口到出口總長為 2.9m。

本文在第四檔位工況下，對管匯以及流，當(dāng)流場網(wǎng)格數(shù)量達(dá)到 40 萬以后，隨著網(wǎng)格數(shù)量的常小；當(dāng)管匯的網(wǎng)格數(shù)量達(dá)到 40 萬以后，隨著網(wǎng)格作用時(shí)，管匯的各階模態(tài)頻率變化小于 5%，即網(wǎng)格略，因此流場網(wǎng)格數(shù)量約取 40 萬。使用四面體網(wǎng)格對出 45 萬個(gè)網(wǎng)格。網(wǎng)格按照與流體網(wǎng)格單元大小相匹配的原則，用四面模型進(jìn)行劃分，選定管匯與泵頭體的接觸面以及法蘭荷面，并對受載荷面進(jìn)行細(xì)化，共劃分出 54 萬個(gè)網(wǎng)如圖 2-2 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：2901930