薄膜反馈式节流器的结构设计

薄膜反馈式节流器因反馈精度高,常被用于液体静压转台中。目前,国内液体静压转台高精度缺乏、需求激增,为了提高转台精度,设计了一种新型薄膜反馈式节流器,以获得稳定的高刚度油膜,并采用Ansys进行双向流固耦合分析,获得液压油的流速和压力分布;然后,对比PM流量控制器,结果表明随着入口压力的增加,两者的薄膜最大变形量均呈近似线性关系递增,其递增率仅相差0.11,因此证明所设计的节流器是合理可行的;最后,对基于薄膜反馈式节流的液体静压转台进行性能测试,结果表明转台的各项性能指标均能达到要求:承载力大于1000 kg、刚度大于2077 N/μm、轴向跳动小于1μm,表明设计的节流器是合理可行的。

基于响应曲面法的井下节流器密封结构分析及优化

针对苏里格气田井下节流器密封失效问题,利用有限元软件,对井下节流器密封结构的密封性能进行了分析,发现密封结构中V型密封圈具有继续优化的潜力,采用响应曲面法对V型密封圈进行了优化。仿真结果表明,当V型密封圈的密封角度θ=69.7°、密封宽度h=5.3 mm、密封圆角r=0.3 mm、密封间隙d=0 mm、摩擦因数μ=0.7时,V型密封圈的最大接触应力为2.56 MPa,在保证安全的前提下接触应力提高了71%。此时节流器密封结构的密封效果最好。

节流性能优异的新型液体静压支承节流器

传统的液体静压支承节流器存在严重缺陷 ,性能不佳 ,不能消除支承间隙随外加载荷增加而剧减的缺点 ,严重影响其实际应用。新型节流器节流变量指数b≥ 3,能够保持节流器进油与油囊排油速度接近一致。此外 ,当有外加载荷作用于支承时 ,油囊压力会升高 ,迫使节流变量产生附加增量 ,从而弥补了因油囊压力升高而减少供油量与油囊增加的排油量。因此 ,新型节流器能够保证在有外加载荷作用时支承间隙变化很小或近于不变。新型节流器节流性能优良 ,结构简单 ,成本低廉 ,体积较小 ,具有实用价值。

一种电推进用多孔不锈钢微型气体节流器的研制

采用选区激光烧结不锈钢球形粉末,结合磁控溅射纳米覆膜技术和老化热处理,实现了微型气体节流器X轴与Y轴气流方向的孔隙可调控,Z轴方向致密度达100%。这种梯度孔隙结构节流器的节流效果明显。当推进器进口氙气压力为0.2 MPa时,阻流端出口氙气流速达到9.6 mL/min,气体流量控制精度高、稳定性好,达到了航天推进系统中10 W~100 kW推力器对氙气流速9.5 mL/min的要求。

基于超精密车床闭式静压导轨节流器参数研究

根据滑块与节流器耦合关系,绘制液阻回路,建立数学模型,分析节流器主要参数对具有不等面积矩形对置油腔的闭式液体静压导轨静动态特性影响规律。研究得出,节流器组合方式及其最佳液阻比与调试优化方法;单膜片阻尼和支撑腔阻尼之比与单膜片阻尼和并联油路阻尼之比的最佳关系式;预压腔油路阻尼对滑块动态稳定性的影响。为闭式不等面积油腔的节流器设计与调试提供参考与方法。

带压处理气井节流器工艺技术研究及应用

苏里格气田90%以上的气井采用井下节流生产技术。现有井下节流器存在坐封不严、及失效率较高等问题。随着生产时间的延长,部分节流器失效并且无法采用钢丝打捞工艺进行更换,节流器失效后将影响气井正常产生。而带压修井处理节流器具有不压井不泄压以及施工成功率高、恢复气井产能快等优点。

具有反馈效应的静压导轨节流器静态性能分析

节流器是液体静压导轨的核心元件,其流量特性对液体静压导轨的油膜刚度有直接影响。为提高液体静压导轨的油膜刚度,提出一种具有压力反馈效应的滑阀环形缝隙节流器,该节流器利用静压油腔的压力作用调节节流缝隙的长度,使油腔压力增大时节流器的液阻减小,油腔压力减小时节流器的液阻增大。与常用的固定液阻节流器(如毛细管节流器、环形缝隙节流器等)相比,该节流器可显著提高液体静压支承的油膜刚度。

不同孔式节流器对圆盘止推气体轴承静特性的影响

采用保角变换有限元方法计算采用相同供气孔径的不同孔式节流器对静压圆盘止推气体轴承静特性(包括承载力特性、静刚度特性及流量特性)的影响。对承载力和流量特性的分析结果与Kazim ierski的研究结果一致,即:采用相同供气孔径的简单孔式和环形孔式节流器止推轴承,在其他几何参数和工作参数相同的条件下,前者的承载力系数高于后者,但后者的单位载荷气体消耗率要小于前者。对静刚度特性的分析结果表明,同尺寸供气孔径的简单孔式节流器与环形孔式节流器止推轴承,在其他几何参数和工作参数相同的条件下,可以实现的最大静刚度相当,但前者最大静刚度点对应的气膜高度大于后者,因此采用简单孔式节流器时,止推轴承的设计工作点对应的气膜高度可以大一些,这意味着可在一定程度上降低对轴承制造精度的要求。

基于液压桥路的伺服阀节流器高精度配对方法

伺服阀节流器零件流量配对精度要求很高,传统流量配对的方法存在配对精度差的问题,直接影响伺服阀产品稳定性。针对伺服阀行业节流器零件流量小、配对精度不高的问题,基于液压桥路的原理开展伺服阀节流器小孔流量配对方法研究,通过建立物理仿真模型分析了节流器零件不同流量对前置级压力以及伺服阀整机的影响,并通过试验对节流器新型配对方法进行了验证。试验结果表明,该测试方法能够很好地满足现有伺服阀产品节流器配对的高精度要求,具有操作方便、分辨率高的特点,该结构形式可以推广到其他类似的小孔类零件高精度配对场合。

小孔节流型气体静压节流器能效研究

针对气体静压润滑技术中的能量利用效率与能效评估长期没有得到解决的问题,本文以三种三坐标测量机用精密节流器为例,建立了能效评估理论模型与实验分析方法。首先,从气体状态出发,在气动功率的基础上引入压缩因子等建立流入节流器的压缩空气压缩能模型。其次,依据气膜场的压力、承载力建立节流器的气浮功模型。然后,由两种功-能模型建立节流器的能效理论。最后,通过多参数试验对三种节流器进行能效测试。结果表明:三种节流器均在进气管路内径为2 mm、供气压强为0.3 MPa时获得最佳能效。其中,工作面积最大的双UA型节流器能效最大可达17.8%。总之,节流器的能效与供气压强、进气流量呈负相关、与承载力呈正相关;当其他条件相同时,节流器的能效与工作面积在一定范围内呈正相关关系。论文研究对气源配置、静压系统总体设计理论具有重要参考价值。

缝隙节流器的设计及应用

液体静压支承中节流顺是不可缺少的重要组成部分，没有节流器的调压作用，静压支承就没有承载能力和油膜刚度。本文介绍一种结构简单、安装方便、使用可行的缝隙节流器，其内容包括节流器的设计计算、结构设计及制造方法。

多微通道式气体静压节流器承载力研究

气体静压节流器的承载力与稳定性之间是一对矛盾,市售节流器的承载力只适用于小载荷的仪器仪表。为提升节流器承载力并保证流场稳定,设计并制作多微通道式气体静压节流器。该节流器结合小孔节流和环面节流方式,具有二次节流效果,采用分体式、过盈配合而成,设计理念与机械结构上均有显著创新。为测试自制多微通道式气体静压节流器的承载力性能,对复合型节流方式产生的承载力进行近似理论计算,并得到不同供气压力下的理论承载力曲线。通过试验,在不同供气压力下测量该节流器承载力,绘制实测承载力并与理论曲线相较,二者较吻合。选取常用的两种节流面积相近的节流器作为试验参照组,与该节流器进行承载力大小的比对,并分析数据与误差源。试验结果表明,多微通道式气体静压节流器能显著提高承载能力,同样供气压力下,承载力明显大于另外两种节流器,具有较好的工程应用前景。

节流器内液-固两相流固体颗粒冲蚀数值模拟

建立了考虑颗粒碰撞的颗粒冲蚀计算模型,该数学模型包括:在Eulerian坐标系下求解连续相流场;在Lagrangian坐标系下运用离散颗粒硬球模型求解颗粒碰撞;应用半实验关联式求解颗粒冲蚀速率。对水力加砂压裂施工中节流器内液-固两相流的固体颗粒运动和冲蚀特性进行了数值模拟。计算结果表明,固体颗粒密集于节流器入口到出口的一段狭长区域内,冲蚀速率随流体速度呈指数性变化。颗粒直径越大,冲蚀速率也越大。节流器内冲蚀最严重的位置发生在距离节流器出口上边缘10mm以内的局部区域。

HY-4型节流器在苏里格气田的应用

针对普通节流器在苏里格气田使用中存在打捞困难、寿命短、投放一段时间再开井生产失效率高等问题,研制了HY-4型节流器。在HY-4型节流器结构设计中,采用活塞提供坐封力,坐封力更大,克服了投放一段时间再开井失效率高的问题;解封结构采用卡瓦解封后,卡瓦上移给密封胶筒提供回缩空间,胶筒回缩后,大大减少了在打捞时与井管内壁的摩擦力,解决了节流器打捞难的问题;在气嘴材料选择上采用人工陶瓷耐磨材料,使气嘴使用寿命更长;胶筒材料采用氟橡胶,耐天然气腐蚀,使用寿命更长。在苏里格气田开展了34口井的现场试验,一次性投放施工成功率100%,开井生产正常。

苏里格气田井下节流器积液过程分析与研究

苏里格气田气井普遍采用井下节流工艺,随着气田的开发,气井压力和产量逐渐下降,井下节流器无法排液,井筒产生积液现象,造成井底回压大,影响气井生产。为延长气井变为低产、低效井的时间,有必要对节流器的合理打捞时机进行研究。针对井下节流条件下的井筒积液及排除问题,采用软件模拟和生产、测试数据分析等方法,通过对井下节流井井筒积液流态分析、过程研究及不同积液程度下的主控机理分析,明确了造成节流气井压力、产量迅速下降现象的起点为节流器上段开始积液时,并以此为基础确定了苏里格气田积液井节流器的合理打捞时机,为生产现场节流器打捞时机提供了理论及实践经验。

井下智能节流及智能节流器系统开发

井下智能工具是支撑智能完井和数字化天然气田发展的一种关键基础设备装置。针对天然气井井下智能节流工艺技术需要,构建了适用于远程控制的井下智能节流体系结构及节流器系统,阐述了井下智能节流控制的算法原理;详细论述了基于CAN总线技术的电机控制系统设计、基于CAD/CAE的机械系统结构设计、数字化井下温度压力采集与处理以及模块化分层软件设计等智能节流器系统设计的关键技术;最后对整个系统进行了试验运行和分析。结果表明,所研发的智能式井下节流器系统具有实时监测节流参数和远程控制节流的特点,能为井下智能节流工艺技术的实施提供设备支撑,对相关智能化井下工具的研发具有参考意义。

节流器结构参数对Nanosys-1000液体静压导轨承载特性的影响

从实际加工角度出发,研究了节流器结构参数对Nanosys-1000超精密加工机床静压导轨承载特性的影响。利用流体分析软件建立导轨承载油垫的有限元模型并搭建了相关静压导轨实验台,研究了进口油压为1.7 MPa,油膜厚度为36μm时承载油垫的压力场分布特征,并通过对压力场积分得到油膜承载力,求导得到油膜刚度,从而揭示不同结构参数对静压导轨承载特性的影响。研究结果表明:节流器结构参数中节流孔孔径对机床承载特性影响最大,其次为节流孔孔长,出入口倒角对其影响甚微。导轨负载较小时,扩大节流孔孔径与缩短节流孔孔长有助于改善静压导轨承载特性;但在重载条件下,缩小节流孔直径,增加节流孔孔长反而更有利。将仿真数据与实验数据作对比,得到3个承载力测量点数据误差分别为7.9%,6.9%,8.6%。最后根据研究成果,确定了Nanosys-1000机床静压导轨节流孔结构参数。

免钢丝投捞井下节流器的研制与应用

目前现场应用的活动式井下节流器在投捞过程中存在操作程序复杂、作业周期长等情况。为提高工作效率,进行了免钢丝打捞井下节流器及其配套工具的研制。该节流器采用预置工作筒式结构,投送时用井口投送捕捉器直接将节流器芯子投入井中,依靠节流器芯子自身的重力下行,最终进入工作筒并锁定在工作筒内。打捞时从井口将打捞器投入井中,当打捞器与节流器芯子对接后,利用井内天然气上升气流的能量使打捞器带动节流器一起到达井口,由井口投送捕捉器捕捉,完成节流器的打捞。现场试验表明,免钢丝投捞井下节流器工作性能可靠,投送、打捞工艺简单,是一项值得推广应用的井下节流新技术。

无节流器轴流旋风气液分离器性能研究

采用数值模拟方法对无节流器轴流旋风气液分离器的内部流场状态进行了预测,得到不同壁面开槽尺寸无节流器轴流旋风分离器内部的流场特性,通过试验研究获取了分离器的阻力特性与效率特性,并对数值模拟结果进行了验证.结果表明:数值计算获得的阻力特性曲线与试验得到的阻力特性曲线基本重合,数值计算方法在获取旋风气液分离器阻力特性方面具有较高的精度;开槽尺寸对无节流器轴流旋风气液分离器的阻力特性影响不大,但对分离器的分离效率影响较大;在入口气流平均速度为3 m/s和4 m/s的条件下,当外壁开槽尺寸为30 mm时,分离器的平均分离效率最高,均在97.3%以上.

静压空气平面轴承节流器阵列的三维CFD仿真

基于FLUENT实现了同孔径等间距孔式节流器阵列的三维CFD仿真,得到了七种阵列(1×1、2×1、2×2、3×2、3×3、4×3、4×4)的质量流量、气膜压力分布、速度分布等关键性能参数。不同节流器阵列的仿真数据表明:总质量流量与节流器个数成比例,但各个节流器的质量流量不完全相等;在一定范围内增大节流器个数可以显著提高气浮垫的平均气膜压力即承载能力。从气膜压力和速度关于位置坐标的累积分布曲线分别得到阵列气膜区压力、气体速度的耦合关系。仿真结果不仅能指导静压空气平面轴承的优化设计,而且可用于辨识多节流器阵列气膜压力和气体速度分布等理论模型。