负压振动筛原理及在油基钻井液钻屑减量中的应用

经过几十年的发展,振动筛性能有很大提高,但其对钻屑的脱液能力已达极限。40年来,应用于钻井固控,效果不明显。十多年前,经过尝试与高频低幅振动相结合的真空过滤技术应用于钻井固控时,钻屑的脱液能力显著提高,排放钻屑体积大幅减小。近年来,多种负压振动筛在国内钻井中开展了应用试验。经过对常规振动筛复合负压过滤的负压振动筛的原理、主要技术参数、现场应用与国内外类似技术的对比分析及现场应用表明,所使用的负压振动筛的处理量、钻屑含液率、钻屑排放减少量、筛网寿命、能效、设备成本、使用经济效益等都均有明显优势。负压振动筛的应用对节能减排和实现“碳中和”具有重要作用,其逐渐替代常规振动筛,将是钻井固控技术发展的必然趋势。

基于活性炭颗粒的圆振动筛主要技术参数优化分析

为验证圆运动振动筛在对活性炭颗粒筛分时,振动筛各运动参数对筛分效率的影响,采用平均筛分效率来代表活性炭筛分效果。采用Box-Behnken响应面分析来研究圆运动振动筛的振动幅度、运动倾角以及振动频率对筛分效果的影响并进行仿真模拟,探讨3个因素之间对活性炭筛分的影响作用。验证结果表明:对筛分效果影响最大的是振动频率,影响最弱的是运动倾角,振动幅度和运动倾角之间具有显著影响作用,在振动幅度为4.21 mm、运动倾角16.07°以及振动频率13.83 Hz时筛分效果达到最大值40.86%。通过该方法优化的圆振动筛,可提高活性炭的筛分效率。

基于TOF相机的振动筛上物料状态动态监测方法

振动筛筛上物料载荷异常不仅影响生产效率还可能导致安全隐患,实时准确地监测筛上物料状态具有重要意义。针对传统人工监测方法劳动强度大、速度慢、有极高安全隐患并且不容易发现设备微小故障等问题。基于TOF相机物料动态监测技术,提出了一种联合KD树与帧差法的点云数据补全方法和基于曲面重构的筛上物料动态监测方法。该点云数据补全方法有效修补了因筛上物料表面水分和物料缝隙导致的TOF相机拍摄过程中的点云数据缺失问题,通过对补全后的筛上物料进行点云曲面重构分析,判断欠载、过载、左偏载和右偏载四种筛上物料状态,实时监测筛上物料状态。研究通过TOF相机直接获取筛上物料状态信息,对筛上物料实时检测,减少了人工干预的需求且具备实时性。为筛上物料状态实时监测问题提供了一个可靠的解决方案。

基于EDEM的核桃壳仁混合物振动筛分级工艺优化

为提高核桃壳仁混合物的分级效果,对现有核桃壳仁混合物分级设备进行三维实体建模,利用EDEM软件模拟核桃壳仁混合物的分级过程,以筛面上物料的运动速度、质量以及各等级颗粒在统计区域的数量为指标,以振幅、振动频率、振动方向角、筛面倾角为考察因素,对振动筛分级工艺进行优化。结果表明:在振动频率12 Hz、振幅5 mm、振动方向角45°、筛面倾角4°的工艺参数组合下,各等级核桃壳仁的透筛率最高,分级效果最好。

物料冲击对椭圆振动筛筛分性能的动态影响

为了研究物料冲击对振动筛动态特性的影响,加工了某型三轴椭圆振动筛样机。首先,建立简化后的筛机模型,采用离散元法与多体动力学相结合的方法对椭圆振动筛的筛分过程进行数值模拟;其次,引入有限元法对物料冲击下的筛面进行分析,以筛分效率、物料运输速度、筛上物质量和最大冲击力为筛分性能的评价指标;最后,通过试验对其不同工况下的结构振动和应变信号进行了测试和分析,研究了振幅、振频、筛面倾角以及入料速度对筛分性能的影响,揭示了常规筛机评价指标与振动参数之间的关系,为多目标评价和振动筛机优化设计提供了参考。

阻尼层敷贴法对钻井振动筛降噪效果的影响

针对钻井振动筛工作噪声问题,提出了在钻井振动筛筛箱侧板敷贴阻尼层以减弱其噪声辐射的方法。通过筛箱振声模型,采用有限元法和模态应变能法对侧板敷贴阻尼前后的振动模态和侧板声辐射进行分析,利用COMSOL进行仿真求解,比较分析了不同材料、不同厚度的阻尼层对筛箱表面噪声辐射的影响。研究表明,表面阻尼结构能减弱噪声辐射;敷贴较硬的材料能对侧板起到一定的振动约束作用;需要根据材料属性选取最佳厚度,达到最佳减振降噪效果。

基于树莓派和视觉图像的钻井振动筛倾角调节系统

目前,我国的钻井振动筛均采用人工监测筛面固液分离状态和手动调节筛面倾角的方式进行操作,无法实现自适应工作,常常出现钻井液“跑浆”现象。针对这一问题,提出了一种基于树莓派和视觉图像的钻井振动筛倾角调节系统。该系统以树莓派及专用摄像头、电机驱动板和2台步进电机为硬件平台,搭载基于OpenCV和改进AlexNet模型开发的图像识别软件,用于实现钻井振动筛的筛面固液分离状态视觉检测与筛面倾角自动调节。首先,根据钻井振动筛固液分离过程中液相终止线的位置特征,将采集的筛面图像分为正常、少浆和跑浆状态三种类别,并构建筛面图像数据集。然后,使用TensorFlow平台搭建基于迁移学习的AlexNet模型,以实现钻井振动筛的筛面固液分离状态的自动识别。最后,基于识别结果,由树莓派的GPIO(general purpose input/output,通用型输入/输出)接口控制2台步进电机同步工作,以实现钻井振动筛的倾角调节。结果表明,所设计的倾角调节系统对筛面固液分离状态的识别准确率达到97.33%,响应时间约为1.5 s,可满足钻井振动筛的倾角调节要求。该倾角调节系统设备体积小,成本低,且便于调试与维护,可有效提高钻井振动筛的自动化水平。

旋流器脱水振动筛箱体结构优化设计研究

以FX300GN型水流旋流器为例,介绍一种基于有限元分析的旋流器脱水振动筛箱体结构优化设计方法。该方法是在振动筛实际情况基础上,利用ANSYS有限元分析软件构建相应的三维模型,通过对三维模型的模态分析获得接近振动筛工作频率的固有频率,最后根据分析结果对振动筛箱体结构进行优化,为旋流器脱水振动筛箱体结构设计提供支持,确认有限元分析法的应用价值。

实验用振动筛现状及发展趋势

本文综述振动筛的工作原理及发展历程,对现有的几种实验用振动筛进行分析,介绍它们的工作原理及工作流程,总结它们各自的优缺点,阐述国内外实验用振动筛的研究现状,并通过结合当今的虚拟样机技术与机械智能化发展对新型实验用振动筛的发展趋势及研究重点进行概述。

加速度传感器的振动筛螺栓松动故障诊断系统

针对GLS10型直线振动筛弹簧紧固螺栓松动故障,结合软件LABVIEW和NIUSB-6363数据采集卡,构建一种基于加速度传感器的振动筛螺栓松动故障诊断系统。通过拧松固定螺栓个数的方法,模拟振动筛弹簧悬臂梁固定端松动故障。结果表明:当振动筛悬梁臂固定端松动时,其最大振幅明显减小,其幅度为原先幅值的53%,可以有效判断故障类型;当故障类型相同、故障程度不同时,分析得到的加速度信号图谱互不相同,且振幅差异明显,可根据振幅的阈值来判断螺栓松动的故障程度。

双层直线振动筛的筛分性能模拟研究

为了强化双层直线振动筛对塑料颗粒的筛分性能,采用离散元法建立双层直线振动筛和塑料颗粒模型,仿真研究塑料颗粒在筛分中的运动特性,利用单因素控制变量法和四因素四水平的正交试验法分析振动频率、振动方向角、振幅和筛面倾角对双层直线振动筛筛分性能的影响。结果表明,塑料颗粒在筛面上可快速达到稳定筛分阶段;两层筛面的透筛分别发生在筛面入料口附近和筛面前中段;振动方向角增加,上层筛面筛分效率稳定在92%,下层筛面筛分效率先减小后增大;振幅增大,两层筛面的筛分效率都减小;振动频率或筛面倾角增加,都会导致上层筛面筛分效率先增大后减小,下层筛面筛分效率下降。采用双层直线振动筛筛分塑料颗粒的最优参数组合为振动频率15 Hz、振动方向角40°、振幅5 mm和筛面倾角4°。研究结果为双层直线振动筛性能提升提供依据。

变椭圆振动筛筛分性能的数值模拟研究

钻井液振动筛作为一级固相控制设备,常存在“筛堵”“筛糊”和“跑浆”等问题,而通过改变“力心”和质径积比值等参数来得到合理的变椭圆振动轨迹,可以较好解决这些问题。针对变椭圆轨迹振动筛的结构参数改变要求,研究其对振动轨迹和颗粒行为的影响,并基于离散元法(Discrete Element Method)的耦合多体系统动力学(Dynamics of Multi-body System)研究方法,对变椭圆振动筛本体和物料颗粒进行联合分析求解;分析了变椭圆振动筛力心位置和偏心块质径积比值对振动轨迹、物料颗粒运移速度和透筛率的影响。结果表明:振动筛在力心与质心的距离在100~150 mm,偏心块质径积比值在10∶7左右,入料端最大椭圆倾角在60°~65°时,变椭圆振动筛可以达到较好的筛分性能。研究结论可为变椭圆振动筛的设计提供理论支持。

复合振动筛筛分煤颗粒的离散元模拟研究

为了强化混合颗粒在筛面的分层,提高传统振动筛的筛分效果。依据混合颗粒在振动下的空隙填充效应,并基于Lissajous振动合成理论,提出了一种复合振动筛。解释了复合振动筛理论基础和工作原理,并使用离散元方法进行了验证。以复合、直线、椭圆和圆振动筛为对象,以频率、振幅和振动方向角为变量,进行了传统振动筛和复合振动筛离散元模拟对比研究,结果表明:复合振动筛在筛分效率和物料处理两方面均具有较大优势。复合振动筛可以传递给颗粒一个沿筛面宽度方向的激振力,颗粒在xyz三个方向均有激振力的作用,颗粒受力更加多样化,混合颗粒体系更加松散,活跃程度更大,分层效果更好,进而复合振动筛可以取得更为理想的筛分效果。

大型振动筛运行状态在线监测系统研究与应用

目前振动筛运行状态主要依靠人工经验判断,现有在线监测方法因测量精度低,难以满足大型振动筛的智能化发展需求。为此,开发了振动筛运行状态在线监测系统,对该系统的构成与主要功能进行了概述;针对传统单轴或普通三轴单方向振动传感器准确性差的技术难题,建立了振动筛虚拟空间三维坐标系,利用运动矢量合成算法重构了筛机监测位点的实际振动方向角与振动强度,克服了传感器安装精度和现场工况条件对结果的影响,实现了筛机振动数据的精准测量;根据温度传感器实时数据获取轴承温升曲线,实现了温度数据的精准感知;通过对异常数据的分析,基于支持向量机建立了振动筛运行异常与预警模型。现场应用表明,在线监测系统实现了振动筛运行状态数字化判识与早期故障预警,显著降低了筛分装备故障率,保障设备高效稳定运行。

大型振动筛筛梁焊接有限元数值模拟分析与顺序优化

筛梁是影响大型振动筛使用寿命的关键零部件,用数值模拟的方式预测焊接变形与焊后残余应力分布能有效缩短实验周期、减少实验成本。按照不同的焊接顺序设计3种焊接方案,采用Simufact Welding有限元软件分别进行数值模拟,得到焊接变形分布情况,确定最优的焊接方案。对温度场、应力场分布情况进行分析,得知焊缝处温度变化和残余应力最大,随着距离的增加等效应力呈递减趋势,法兰内侧圆角处残余应力较大,外侧直角位置应力最小,但焊接变形较大。通过研究焊接变形和残余应力的分布情况,为改进筛梁的焊接工艺和设计焊接变形矫正装置提供参考。

基于EDEM的振动筛分参数对效率的对比研究

【目的】研究多层直线振动筛结构参数对筛分效率的影响,总结颗粒在筛网上的筛分规律。【方法】通过文献法总结回顾振动筛相关研究成果,基于现有振动筛结构,设置三层筛网,且筛网的筛孔按照从大到小的顺序排列,三层筛网的筛孔大小分别为21 mm、15 mm、11 mm,分析振动幅度、筛面倾斜角和振动频率对筛分效率的影响,设置一组基准参数,并运用EDEM软件对振动筛的筛分过程进行仿真,同时对仿真结果进行分析处理,将分析后的数据绘制成曲线图。【结果】振动幅度、筛面倾斜角和振动频率等对振动筛各层筛网的筛分效率先增大,等达到最高值后再减小,上一层筛网的筛分过程会影响下层的筛网,从第一层到第三层筛网的筛分效率逐渐降低。当振幅5 mm、倾斜角6°、振动频率20 Hz时,多层直线振动筛整体筛分效率较高。

基于ABAQUS的振动筛大梁裂纹有限元分析

为研究振动筛大梁正常工况与产生裂纹后的振动状态的差别,以AHS3661型振动筛大梁为研究对象,对其进行了有限元的模态分析和受迫振动分析。结果表明:在无裂纹情况下大梁受迫振动的模拟最大应力为89MPa,最大位移接近10mm,与现场实测情况相符,验证了有限元分析的有效性;大梁近激振器处存在5mm未贯穿钢板裂纹时,大梁受迫振动最大位移达到19.5mm,最大应力位于裂纹处,数值为201MPa;大梁近激振器处存在10mm贯穿钢板裂纹时,大梁受迫振动最大位移达到93.4mm,最大应力升高至577MPa;大梁中部存在5mm未贯穿钢板裂纹时,大梁最大振幅为18.3mm,最大应力位于裂纹处且数值达到291MPa;大梁中部存在10mm贯穿钢板裂纹时,大梁最大振幅为27.8mm,最大应力位于裂纹处,数值为482MPa;总体而言,大梁产生裂纹后,大梁的模态振型发生改变,固有频率上升,大梁的振动幅值出现增大,裂纹附近产生显著高于其他区域的应力。研究结果可作为现场实际故障诊断的理论参考,为振动筛预防维修提供一定依据。

基于深度学习的选煤厂振动筛故障诊断方法

振动筛是选煤厂的关键设备。为及时发现振动筛可能出现的故障,通过非接触式智能感知及智慧处理装置采集并处理振动筛的音频信号,提出基于长短期记忆网络(LSTM)和时空图神经网络(ST-GNN)的故障诊断模型。首先利用经验模态分解(EMD)对音频进行预处理,其次使用ST-GNN-LSTM模型分别提取信号的时间和空间特征,融合时空特征最终实现故障诊断。将该模型算法嵌入到边缘端,最终由智能算法与软硬件结合共同组成选煤厂振动筛的故障诊断监测系统。实验表明,该方法能有效提取并利用振动筛音频信号特征,实现振动筛的故障诊断。

煤矿振动筛中筛箱疲劳特性分析

为提升煤矿开采中椭圆振动筛筛箱的应用质量,研究人员应用有限元分析方法,结合实际案例对煤矿椭圆振动筛筛箱谐响应及疲劳情况进行分析.在分析过程中,对目标筛箱进行建模,而后应用ANAYS有限元分析软件,对筛箱的谐响应和疲劳情况进行了较为全面的分析.根据分析结果,对筛箱的后续优化工作提出相应建议,以期为后续的筛箱优化设计工作提供参考借鉴.

参数优化VMD-小波阈值的振动筛加速度信号降噪

为去除振动筛的加速度信号中伴随的噪声,提出一种使用鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)优化变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)-小波阈值的加速度信号降噪方法。使用WOA对VMD的模态分解数k和惩罚因子α进行寻优,将得到的最优参数代入VMD中,并根据设定好的阈值,对含噪有效分量进行降噪处理。经实际运行验证,参数优化VMD-小波阈值降噪方法能有效消除信号噪声。