双头单螺杆泵短幅内摆线线型仿真优化技术

在单螺杆泵转子和定子是刚性接触的假设前提下,以短幅内摆线线型理论为基础,建立多元变量多目标函数的双头单螺杆泵短幅内摆线线型优化的数学模型。利用数值积分法对目标函数的复杂积分进行处理,求出变幅系数k在不同取值范围内的复杂积分拟合方程,确定约束条件,简化了线型优化的数学模型。采用复合形法对该数学模型进行优化,可计算出优化范围内各点的几何参数。结果显示,当变幅系数k=0.5、等距线半径趋于无穷大时线型结果最好。将优化结果应用在双头单螺杆泵的线型设计中,计算出线型各点绕中心做螺旋运动时空间位置坐标,利用OpenGL技术建立双头单螺杆泵短幅内摆线线型的参数化运动仿真模型,实现优化设计与运动仿真相结合,为多头单螺杆泵线型理论的深入研究提供一个可视化的操作平台。

基于二级的双头短幅内外摆线型螺杆泵举升性能对比

以基于二级的双头短幅外摆线型螺杆泵为研究对象,对腔室内压力形成以及举升压力和排量等举升性能进行分析。结果表明:与双头短幅内摆线型螺杆泵相比,双头短幅外摆线型螺杆泵的举升压力和排量均降低30%左右;油田用双头短幅内摆线型螺杆泵可以有效提高工作效率,节省时间,而双头短幅外摆线型螺杆泵生产和检修成本低,适用于产量低的浅井。

双头单螺杆泵短幅内摆线线型的优化模型研究

根据双头单螺杆泵线型优化的总体原则确定优化目标、约束条件,建立短幅内摆线线型的优化数学模型。在Visual C++编程语言基础上,采用复合形法对建立的数学模型进行优化,求出当变幅系数k=0.5,等距线半径趋于无穷大时线型结果最好。结合具体实例,计算出优化范围内各点的双头单螺杆泵的几何参数,为双头单螺杆泵的深入研究提供参考。

短幅内摆线型螺杆泵转子逆向建模研究

通过分析短幅内摆线型采油螺杆泵转子的建模原理,总结特征点的选取方法,开展测量特征点对短幅内摆线型采油螺杆泵转子的逆向重构建模研究,并应用三坐标测量机对五头螺杆钻具转子进行特征点测量,将得到的参数与设计参数对比结果一致,验证了所选取测量特征点方法及短幅内摆线型采油螺杆泵转子逆向建模的正确性。研究成果为采油螺杆泵转子的设计制造提供了理论基础,尤其是对全金属螺杆泵定子、转子的表面修复及采油螺杆泵转子的再制造具有重要意义。

2∶3型短幅内摆线螺杆泵的型线优化与现场应用

螺杆泵采油技术在大庆油田已日趋完善,但在规模应用时暴露出新的不适应性,表现为在高泵效运转时间短、运转后期沉没度高,以及水驱螺杆泵较抽油机的检泵周期短等,影响了螺杆泵采油技术优势的充分发挥。这些现象主要是由螺杆泵定子、转子磨损造成的,与定子橡胶性能和螺杆泵型线设计相关。通过对螺杆泵型线进行优化设计,结合Matlab、Solidworks等软件进行数据分析和数值计算,创新研制了2∶3型短幅内摆线螺杆泵。该泵克服了普通内摆线螺杆泵线型存在曲率突变的缺点,具有定子和转子的配合精度高、冲击力小等技术优势。现场试验井最长免修期超过1 700d,生产1 300d时泵效仍维持在60%以上,平均沉没度330m。

双头单螺杆泵的线型设计及虚拟建模

在对各种摆线分析比较的基础上,提出采用短幅内摆线作为原始齿形曲线用于定子骨线设计,其共轭曲线用于转子的双头单螺杆泵设计。推导出这种双头单螺杆泵的转子和定子线型的数学方程式,并利用Pro/E对其进行虚拟建模,为双头单螺杆泵的加工及改进提供参考。

两种线型双头单螺杆泵对比分析

为了对内摆线型单螺杆泵和外摆线型单螺杆泵两种线型双头单螺杆泵进行对比分析,运用MATLAB软件生成短幅内摆线外等距曲线及短幅外摆线内等距曲线即两种线型双头单螺杆定、转子骨线,并用SolidWorks软件建立两种线型双头单螺杆泵相同参数的实体模型,利用ANSYS与SolidWorks之间的图形接口将模型导入到ANSYS软件中进行有限元分析,算出两种线型双头单螺杆泵的举升压力。结果表明:短幅内摆线外等距曲线双头单螺杆泵的性能指标优于短幅外摆线内等距曲线双头单螺杆泵;由于短幅外摆线内等距曲线双头单螺杆泵的检泵成本相较于短幅内摆线外等距线双头单螺杆泵的低,因此短幅外摆线内等距曲线双头单螺杆可应用于小排量的浅井中。

基于Pro/E的三头单螺杆泵线型设计

在对各种摆线分析比较的基础上,提出了采用短幅内摆线作为原始齿形曲线用于定子,其共轭曲线用于转子的三头单螺杆泵线型设计方法.利用Pro/E软件对定子线型进行了优选,将内摆线变幅因数为1/3的短幅内摆线确定为定子骨线,进而推导了三头单螺杆泵的转子和定子线型的数学方程式.利用Pro/E软件作为建模工具,在该线型数学方程式的基础上,对三头单螺杆泵的转子和定子进行了三维虚拟建模,确定了转子和定子的线型坐标,为三头单螺杆泵的实际加工提供参考.

多头单螺杆泵端面线型设计

通过对各种摆线分析比较,提出了采用短幅内摆线的外等距曲线作为原始齿形曲线用于定子,其共轭曲线用于转子的多头单螺杆泵线型设计方法。并得出了方便于UG软件生成的数学模型,建立起数学模型的通式,利用UG软件的"表达式"功能,实现其实体造型的设计。并为多头单螺杆泵的实体加工提供参考。

类椭圆型螺杆泵与常规采油螺杆泵举升性能对比

为进一步研究类椭圆型采油螺杆泵的举升性能,以普遍应用的单头单螺杆泵作为参考基准,按照排量一致的原则,求出类椭圆型采油螺杆泵和双头短幅内摆线型螺杆泵的结构参数,并建立模型进行有限元分析,计算3种螺杆泵的临界接触应力,并根据压力场分布规律得出对应的总举升压力。分析结果表明:在理论排量一致的前提下,举升性能从大到小依次是类椭圆型螺杆泵、双头短幅内摆线型螺杆泵、单头单螺杆泵。研究内容及结果可为类椭圆型采油螺杆泵的设计及实际应用提供参考。

大庆新型螺杆泵国内首次工业化应用

截至2016年3月24日,大庆油田采油工程研究院研制的新型短幅内摆线螺杆泵已在大庆油田现场试验86口井,平均免修期889 d,比普通螺杆泵延长264 d;平均泵效63%,比普通螺杆泵提高24%。这86口井的经济效益达1 992万元。新研发的这款螺杆泵不仅未增加成本,而且泵效高,使用寿命长,实现了高效举升。

螺杆马达定转子线型分析软件算法研究

决定螺杆马达性能优劣的关键部件是定转子的配合精度,其可靠性直接制约了螺杆马达整体的使用寿命,其线型参数又直接决定着马达容积效率的高低。因此开展对螺杆马达线型分析的研究具有十分重要的意义。本次研究借助Visual Basic6.0开发螺杆马达线型分析系统,实现了钻具马达线型设计参数的优化,以迭代的方式绘制了马达定转子共轭曲线,减少了实际应用中发生配合问题的概率,其生成的曲线线型也实现了加工量产应用,为进一步提高螺杆钻具性能提供了有益的支撑。