多柱塞阀配流往复式容积泵新型流量调节方法研究

针对多柱塞阀配流往复式容积泵的结构特点,提出了通过使进液阀在排液行程阶段延迟关闭的方法来实现泵出口流量调节的目的。为探究这种新型流量调节方法的有效性,利用AMESim建立了仿真模型并进行了仿真分析。结果表明:以曲轴转角位置作为控制信号,从曲轴处于排液行程位置开始,控制各个柱塞腔进液阀依序延迟关闭一定的曲轴转角角度,可使已进入柱塞腔的部分液压介质经进液阀回流至液箱,进而使流经排液阀进入后续液压系统的流体体积减少,最终实现了流量调节目的。相较于现有的基于变频技术和电磁卸荷技术的流量调节方案,提出的新型流量调节方法可避免由于曲轴转速反复变化引起的泵动力端润滑质量下降以及由于卸荷阀反复启闭引起的后续液压系统压力波动频繁等问题。

基于示功图的抽油机平衡诊断与调整

针对抽油机不平衡影响抽油机设备安全及油井生产系统效率等问题,推导了4种类型抽油机井悬点载荷与电机输出功率的数学关系模型,根据已知示功图计算电机输出功率-悬点位移图,并进行抽油机平衡的实时智能诊断与调整。计算结果表明:基于示功图计算的功率-位移图与实测功率-位移图很接近,计算与实测的上冲程功率峰值、下冲程功率峰值、功率极差和平均功率的平均相对误差分别为3.69%、5.03%、1.26%和2.63%;X1井平衡度的计算值和实测值分别为0.26和0.25,抽油机处于欠平衡状态;X2井平衡度的计算值和实测值分别为1.34和1.29,抽油机处于过平衡状态,这表明平衡诊断具有较高的精度。研究成果拓宽了示功图的应用范围,可为抽油机井实时智能平衡诊断与调整提供理论与技术支持,有利于提高油井生产效率与效益。

乳化液泵配流机理的试验研究

乳化液泵属于多柱塞阀配流往复式容积泵,以进、排液阀完成配流任务,实践中为了达到流量调节目的往往采用变频驱动技术。采用线性可变差动变压器(Linear Variable Differential Transformer,LVDT)位移传感器测量了进、排液阀阀芯和柱塞位移规律,并同步采集了泵出口处的压力数据。试验结果显示:排液阀阀芯在不同曲轴转速下的行程是变化的,且均未达到由限位结构决定的限位高度;排液阀阀芯在开启过程中存在着抖动,这种开启行程中的反向运动是由泵出口处的压力脉动导致;进、排液阀开启过程均存在滞后,而排液阀关闭滞后不明显,进液阀关闭滞后随着曲轴转速的下降而缓解。为了降低这类泵曲轴转速降低时引发的压力脉动加剧现象,可考虑采用主动控制进液阀启闭时刻的方式实现流量调节目的。

基于示功图修正的往复压缩机气阀故障诊断方法

在较多的文献中给出了往复压缩机气阀诊断的标准示功图,但是当应用不同的气缸内压力采集装置,采集的气缸内压力不能直接制作标准的示功图,这需要对采集的数据根据采集装置的特点进行修正。通过实际的气缸内压力采集系统,校正了用于制作标准示功图的压力采集曲线外死点位置,并给出实际测量的气阀故障示功图。

基于示功图几何性质与神经网络的往复压缩机气阀故障诊断

示功图是判别往复压缩机气缸部分工作性能和运行状况的重要依据,与机体表面振动分析方法相比,其特征机理明确,能够从更深层次上诊断往复压缩机故障。针对往复压缩机示功图的特征提取问题,提出一种基于平面图形几何性质的示功图特征定量描述方法,为了验证所提方法的有效性,分别提取了往复压缩机气阀4种常见状态下示功图的几何性质参数和振动信号的时域统计指标作为特征向量,利用BP神经网络作为分类器进行训练和测试的对比分析。结果表明,所提方法对气阀故障的识别率达到了100%,因此该方法能够有效提取往复压缩机的异常特征,可以提高往复压缩机气缸部分在线状态监测与故障诊断的准确率。

往复泵故障示功图灰度矩阵法特征量研究

为了准确获取往复泵故障规律和特征量用以监控和诊断往复泵工作状态。本文通过人为实验模拟往复泵液力端泵阀漏失、弹簧断裂、柱塞磨损等6种典型故障,得到了往复泵在典型故障状态下的示功图并分析其产生原因和规律;利用MATLAB编程分别对6种故障状态下的示功图提取6组灰度矩阵特征向量,所得特征量样本数据通过支持向量机训练。结果表明,其故障自动识别率能达到95%以上,具有较高的诊断准确性,可作为往复泵在线监控和故障自动诊断的数据基础。

往复泵泵阀示功图法故障诊断系统

为了测量往复泵液力端泵阀的故障状态,设计出一种往复泵泵阀故障诊断系统。针对系统选取合适的测量仪器,测取原始故障特征信号,对故障特征信号进行滤波、光滑处理后提取有效的故障特征信号,绘制出往复泵的实际示功工图,并分析不同故障下示功图的变化规律。将往复泵吸入阀、排出阀、以及两阀同时发生漏失情况下的示功图与正常工况条件下的往复泵示功图进行对比,得出当吸入阀发生漏失时示功图加载线变缓,排出阀发生泄漏时示功图卸载线变缓,两阀同时发生漏失时示功图加载线、卸载线均变缓,证明了该系统的合理性。

植保机械用往复泵示功图测试系统的研究

本文作者根据植保机械用往复泵的特点,在对现有绘制示功图方法分析的基础上,研制了示功图微机测试系统。该系统既能绘制示功图,又能测取数据;既可立即打印,又可软盘存贮;准确、实用、方便、便于分析。通过它可分析和评价阀门工作滞后和漏损、气蚀对泵性能的影响程度,对研制和生产植保机械用往复泵有很大作用。

基于示功图的油井含水率实时计算模型

针对目前原油含水率测量主要为离线人工测量法,存在成本高、周期长、耗时费力、实时性差、无法实现智能化测量的问题,通过对示功图载荷斜率-时间关系曲线的变化规律进行分析,研究泵阀开闭点的提取方法,确定了示功图上下冲程载荷差,并结合井筒多相管流压力分布计算相关式,推导建立了基于示功图的油井含水率计算模型,并利用C#语言编制了油井含水率计算软件。以现场某油田的15口油井为实例进行模型应用检验,计算得出的含水率与实测含水率的平均相对误差为7.42%,在工程允许的误差范围内,表明该模型具备实用性,能够为现场提供理论与技术支持。同时,基于油田现场实时采集的示功图数据,可实现油井含水率的实时计算,提高了油田信息化与智能化管理水平,有利于油田降低生产管理成本,提高生产效率与效益。

往复压缩机变负荷工况阀片运动规律及气缸内状态仿真研究

为了更好地了解往复式压缩机在不同工况下阀片的运动规律以及气缸内压力、温度的变化情况,对压缩机气缸及阀片运动规律进行了模拟仿真研究。采用有限元分析手段建立了往复压缩机的三维流场模型,在变负荷工况下,运用Fluent软件模拟分析了压缩机气阀与气缸工作状态;在正常工况下,模拟了压缩机气阀的运动情况和气缸内的压力变化情况,并利用往复压缩机实验台进行了实验验证;在气量调节工况和不同的阀片顶开位移的工况下,针对压缩机进行了模拟,得到了不同工况下阀片运动规律、气缸内示功图及气缸内温度变化规律。研究结果表明:针对机组复杂运行状态可用计算机仿真研究进行深入模拟,获得贴近实际运行状态的数据,对分析压缩机运行状态,改进优化气量调节系统具有重要作用。

基于位置感知和位移复用的示功图传感系统设计

针对现有油井示功图传感系统不能适应低冲次油井、位移精度低等问题,设计了基于位置感知和位移复用的高精度示功图传感系统。通过对大量真实示功图数据进行分析,得出了在不改变油井冲程的情况下位移轨迹一致的结论,提出了利用位置感知和位移复用实现高精度示功图采集的方案,详细介绍了该传感系统的硬件组成和关键软件算法。通过对该传感系统在油田现场采集的真实数据进行分析,结果表明,该传感系统工作稳定可靠,能够适应的最低冲次达到0.2次/min,冲程及位移误差小于1%。与其他类型示功图传感系统相比具有明显的优势,完全满足油田生产对示功图采集系统适用范围和精度的要求。

气阀动力特征参数对活塞式压缩机示功图的影响

在一定的假设条件下,建立往复式压缩机工作过程数学模型,编程求解并绘制出热力过程P-V示功图;研究了气阀动力特征参数对压力曲线的影响,并给出特定工作条件下气阀参数的最优组合;研究结果表明:吸气阶段,阀片质量越小,气缸最小压力升高,阀片开启时间越短,不易出现滞后启闭现象;弹簧刚度系数与最小压力及阀片启闭关系不显著,系数越大,曲轴转速越低,越易引发"颤振"现象;弹簧预压缩量越小,弹簧个数越少,愈易引起阀片滞后关闭,此外,弹簧刚度越大时,这种影响越显著。

变工况下基于加权理论的气阀泄漏诊断方法研究

往复式压缩机是石油化工等行业中不可或缺的关键设备,而压缩机结构复杂、故障率高,其中气阀故障是其主要的故障形式之一。同时,负荷调节工况与气阀故障工况的相互耦合使得示功图变化规律更加复杂,增加了故障诊断的难度。为此,探究了变负荷及气阀故障工况下示功图几何特征的变化规律,提出一种针对变负荷与气阀故障耦合工况下的气阀故障诊断方法。该方法利用反向传播(BP)神经网络进行特征分类,首先分别依据示功图几何特征(包括面积、形心和形心主惯性矩等)以及灰度矩阵统计特征得到压缩机的负荷,再进一步结合故障特征判断气阀的故障类型。为提高诊断结果的准确度,将加权证据融合理论应用于故障分类过程,最终获得精准的气阀故障评估结果。基于实验台数据,对不同泄漏率的气阀故障进行实验验证,负荷预测的准确率为97.5%,气阀泄漏故障识别的准确率为96.1%。

乳化液泵配流机理的理论研究与试验分析

利用流体可压缩性、流量连续方程及阀口流量公式建立了单柱塞腔流动特性方程;在考虑了重力、弹簧力、压差力、接触力及液动力基础上,建立了配流阀动力学模型;以排液歧管过流孔道为控制体积,建立了包含3个柱塞腔、蓄能器及负载的整泵流动特性方程。用AMESim软件创建了具有3柱塞结构的BRW125/31.5C型乳化液泵模型,将不同曲轴转速下的配流阀阀芯位移及泵出口压力的仿真值与试验值对比,验证了理论分析与仿真模型的正确性。结果表明:当该型号泵驱动电机输入频率分别为50, 40, 30 Hz时,上流量脉动率分别为1.25%,1.19%,1.37%,而下流量脉动率分别为1.76%,1.73%,1.76%;柱塞腔内流场在从低压向高压转换时存在压力冲击;在吸、排液行程转换阶段,存在流量倒灌现象。

多柱塞阀配流往复式容积泵流量调节策略研究

为实现多柱塞阀配流往复式容积泵的流量调节,提出一种基于进液阀在排液行程内延迟关闭原理的流量调节策略。在未考虑柱塞副泄漏效应及配流阀启闭滞后效应前提下,首先借助柱塞运动规律得到了单柱塞腔无量纲化流量方程,并以此为基础建立了单柱塞腔无量纲化瞬时排出流量与排液阀滞后开启时长间的函数关系;之后,借助多柱塞泵的各个柱塞具有相同曲轴安装角度差的结构特点,得出了三柱塞泵整泵无量纲化流量与各自排液阀滞后开启时长间的函数关系;最后,基于功率平衡原理建立了流量调节策略。该策略的核心内容是以负载压力和电机功率计算得出负载所需流量,然后再解算出排液阀所需滞后开启时长及所对应的曲轴转角。以BRW125/31.5C型三柱塞乳化液泵为原型,基于AMESim软件创建了流量调节仿真模型,仿真结果表明:随着负载压力升高,负载液压缸输入流量逐渐降低;在达到压力调节阈值后,乳化液泵需0.25 s完成流量调节过程。可为乳化液泵的负载敏感化改进设计及面向液压支架动作过程的稳压供液技术研究提供有益借鉴。

多柱塞阀配流往复式容积泵流量脉动的理论研究与仿真分析

多柱塞阀配流往复式容积泵的排液流量存在脉动现象是由这类泵的结构特点及工作原理决定的,是这类泵的固有属性。在忽略配流阀动力学过程及柱塞副泄漏效应前提下,建立了三柱塞泵及五柱塞泵量纲一化瞬时排液流量理论模型,并分析了这两类泵排液过程的循环工作节拍以及流量脉动发生机制;引入上流量脉动率与下流量脉动率来量化衡量流量脉动程度,并分析柱塞数量以及曲轴旋转半径与连杆长度比值这两项指标对流量脉动率的影响规律;借助AMESim软件搭建了未包含蓄能器的三柱塞泵液压仿真模型,并在仿真数据量纲一化处理基础上开展了与理论分析结果的对比研究。研究结果表明:这类泵的每个循环周期内,排液流量曲线出现了两次波峰、一次波谷,并由此造成上流量脉动率较小、而下流量脉动率较大;对于奇数数目柱塞泵而言,流量脉动率随着曲轴旋转半径与连杆长度比值的增大而增大;对于偶数数目柱塞泵而言,流量脉动率均较高,且与这一比值无关;这类泵进液阀关闭滞后将诱发流量曲线波谷位置滞后、深度加深,并导致同一个循环周期内的两个波峰位置不再对称、高度不再相等。此研究成果可为这类泵的变排量改进设计及面向负载工艺过程的稳压供液技术研究提供参考。

往复泵液力端示功图法故障诊断

为了及时了解往复泵液力端的工作状态和故障情况,通过人为制造往复泵液力端故障,模拟出往复泵液力端的吸入阀漏失、排出阀漏失、吸入阀弹簧断裂、排出阀弹簧断裂、柱塞磨损、吸入阀排出阀均漏失和无故障7种工况,并得到各种状态下的往复泵示功图。结合Matlab编程软件利用矩特征法对示功图进行特征量提取,最后选用支持向量机训练特征量样本数据,完成对往复泵液力端的故障诊断,其故障识别率高达95%,诊断结果精确可靠。