基于AMESim的多液缸合流式压裂泵流量脉动特性研究

传统的机械式压裂泵存在冲次高、冲程短、曲轴易于失效等问题,为此,提出了一种多液缸合流式液压驱动压裂泵,并对其产生流量脉动的机理进行了研究。首先,详细阐述了多液缸合流式压裂泵的工作原理,基于液压流体力学等理论,建立了多液缸合流式压裂泵的数学模型,并进行了理论分析;其次,采用AMESim仿真软件搭建了多液缸合流式压裂泵工作仿真模型,选择了合理的仿真参数设置,进行了变负载压力下的仿真研究;最后,对液压动力传递链中的活塞-柱塞运动特性、泵腔流量特性、输出流量和压力脉动特性进行了研究,并对仿真结果进行了分析。研究结果表明:在25 MPa工况下,多液缸合流式压裂泵的输出压力和流量脉动率分别为36.8%和20.61%,冲次只有42次/min,符合实际工况;多液缸合流式压裂泵输出流量脉动的主要原因是各组液缸的频繁换向、泵送行程和吸入行程的切换,导致活塞-柱塞做减速停止运动和加速启动运动。

柱塞式往复泵出厂测试方案设计

针对柱塞式往复泵易吸入大量空气而产生振动和噪声等故障,详细介绍了柱塞式往复泵出厂测试的具体方案。在分析柱塞式往复泵基本组成的基础上,制定出在性能试验、噪声试验以及振动试验方面的出厂测试方案,并以实例进行分析。结果表明:该方案对提高适应现场复杂工况能力,提高安全系数,为油田企业下一步盘活劳动用工,提高劳动生产效率,提升开发效果,降低维修费用等方面具有一定理论指导意义和实践价值。

往复式磁力驱动柱塞泵举升工艺技术研究

针对常规抽油机举升存在的一次性投资大、能耗高和系统效率低等实际问题,研制了往复式磁力驱动柱塞泵及地面数控装置。通过动力电缆给井下直线电机供电后产生交变磁场,永磁体动子在交变磁场作用下带动泵柱塞上下往复运动,从而达到举升抽油的目的。通过信号电缆将井下传感器的压力、温度信号上传至地面数控装置的参数调整模块,经过压力脉冲-液位数字信号转换,自行调整泵柱塞运行次数,使油井始终工作在合理的沉没度范围内,确保供排合理。配套DX-1型电磁防蜡器防蜡工艺现场试验,取得了较好的防蜡效果。

往复柱塞泵转套式配流系统泵腔流场仿真研究

往复柱塞泵转套式配流系统是一种结构紧凑、密封可靠的新型配流系统。针对其流量倒灌和压力超调问题,利用软件Fluent,采用UDF(User-Defined-Function)功能和滑移网格与动网格技术,对往复柱塞泵转套式配流系统泵内的非定常流动进行了仿真研究。仿真结果表明,配流系统只在排油向进油过渡的瞬间出现压力超调,并产生短时间压力震荡;往复柱塞泵进油阶段,进油腔内液压油流速较慢,流动范围较大,排油阶段,液压油流速较大,流动范围很小;整个工作周期内进油口与泵腔之间无流量倒灌现象,但出油口与泵腔在每个过渡瞬间都出现倒灌,倒灌流量较小、时间较短。

变频驱动注水系统效率优化问题的建模与控制

建立了油田用变频驱动往复式柱塞泵站效率优化控制问题的数学模型 ;给出并证明了目标函数最优值为零的充分条件 ,为简化优化模型求解过程 ,提高求解速度以及合理设计注水泵站提供了理论依据 ;提出以Hamming距离表示水泵的切换次数和最小切换次数控制策略 ,在目标函数满足精度限制的条件下 ,按照Hamming距离最小的原则去选择最优结果 ,满足工程实际需要。应用和实验结果证实了新方法的有效性。新型优化控制策略使系统效率比常规变频驱动恒压控制提高 9

压裂泵柱塞密封副优化技术的发展与展望

为了打破压裂泵柱塞密封副优化技术的瓶颈、进一步提升压裂设备的工作性能、实现油气增产,从压裂泵柱塞密封系统的实际工况和密封机理出发,概述了压裂泵柱塞密封副失效的研究现状,梳理和总结了现有的压裂泵柱塞密封副优化技术;在此基础上,结合摩擦学和材料学等相关领域的最新研究成果,对我国压裂泵柱塞密封副优化技术未来的发展提出了建议和展望。研究结果表明:①表面织构技术已被证实能显著降低柱塞密封副的摩擦磨损,应积极设计和开展压裂泵实际工况下的全尺寸织构化柱塞密封系统试验,以推动表面织构化柱塞的应用进程;②针对橡胶密封件的性能短板以及压裂泵柱塞密封系统的工作要求,亟需采用材料改性技术来进一步增强密封橡胶的综合性能;③表面织构技术、表面涂层技术、材料改性技术在减摩抗磨等方面的协同效应决定了将其复合成压裂泵柱塞密封副优化新技术的可行性和必要性,未来应着手解决复合技术在压裂泵工况下的实际应用问题。结论认为,我国油气资源的勘探开发现状对压裂设备的工作性能提出了更高的要求,压裂泵柱塞密封副的优化必须结合自身实际,对多学科领域的相关理论和方法进行借鉴、消化、吸收与再创新,进而形成一套符合我国实际的压裂泵柱塞密封副优化技术。

往复泵柱塞定期维修周期及失效模式研究

应用RCM技术对往复式柱塞泵中柱塞的寿命分布类型及可靠性规律进行研究。整理某炼化企业往复泵的维修记录,统计出柱塞的有效运行时间作为柱塞寿命,通过K-S检验方法进行拟合优度检验,确定柱塞的寿命服从威布尔分布,并且利用两参数威布尔分布得出柱塞寿命概率密度函数、可靠性趋势及失效率函数。结果表明:柱塞的平均寿命为5733h,柱塞的更换时间大多集中于3700h;在可靠度为95%时,柱塞的定期维修周期为1069h;引起柱塞失效的主要原因是磨损和拉毛。

往复式三缸柱塞高压隔膜泵

根据液压传递式隔离原理研制的往复式三缸柱塞高压隔膜系，解决了与工作介质直接接触的常规地面注入泵设备易损件严重磨损早期损坏的问题。论述了这种泵的设计原理和结构特点。6个月的注入强磨砺性粘土胶调剖剂的现场应用表明，泵隔膜平均寿命超过2600h，预测寿命可达4000h。泵的各项性能参数均达到设计要求，总效率达82％以上。实现了隔膜泵高压（20MPa）、大排量（17m3／h）设计，无故障运转时间长。

恒流量往复泵柱塞运动规律试验研究

通过建立恒流量往复泵的试验台,测定柱塞运动规律,从而真实地反映泵的实际工作性能.通过与理论分析相比较,找出了影响恒流量往复泵特性的因素,以便更好地设计、生产和使用恒流量往复泵。

基于复合指标的往复泵柱塞-缸套磨损故障诊断

分析了往复泵柱塞-缸套磨损振动诊断机理,研究了振动时域、频域特征。在传统的时域指标中,峰峰值、方差、峭度指标、裕度指标对磨损故障比较敏感,可作为诊断特征参数;新提出的高波幅值脉冲、特征频带幅值和特征频带幅值比率等3个指标进一步丰富了柱塞磨损的故障特征。用这些特征参数建立了故障诊断模型,实例表明,该模型能够正确地诊断出往复泵柱塞-缸套的磨损故障。

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。

凸轮机构往复泵与曲柄连杆机构往复泵性能对比分析

由于动力端采用了特殊廓线的凸轮传动机构取代传统往复泵的曲柄连杆机构,使得往复泵的性能发生了重要改变。从柱塞运动规律、动力特性、吸入与排出性能以及泵阀工作特性等方面,对凸轮机构恒流量往复泵与曲柄连杆机构往复泵的性能进行了对比分析,从而得出了这两种往复泵存在的优点与不足,为在不同场合进一步使用好两种往复泵提供一些理论指导。

往复泵CAD系统的开发与研究

基于对往复泵设计理论及机械CAD技术进行系统分析和研究的基础上,结合无锡市海燕高压泵厂多年来往复泵设计、制造的实际经验,对现有的往复泵设计方法提出改进,实现了三柱塞往复泵设计的程序化,即能够进行三柱塞往复泵各主要零部件的尺寸计算、强度校核(刚度校核);并以目前广泛使用的通用绘图系统(AutoCAD2000和SolidWorks2001)为基本平台,运用VB6.0和VBA开发出三柱塞往复泵主要零部件的参数化绘图程序,实现了三柱塞往复泵绘图的自动化,使其成为一套集设计、选型、分析及绘图为一体的,基于PC机上专用往复泵CAD系统。同时介绍了三柱塞往复泵CAD系统的结构及开发中的关键技术。

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。

三柱塞往复泵传动和流量调节机构的改造

针对三柱塞往复泵在生产运行中存在的突出问题,研究了传动和流量调节机构的特点,找出了机构容易损坏的主要原因,确定了改造方案。重新设计了泵的传动和流量调节机构,并进行了成功的改造。

RST200型柱塞往复密封试验台的研制

介绍了 RST2 0 0型柱塞往复密封试验台的结构方案设计、系统工作原理。该试验台采用可编程控制器 (PC)及比例控制技术可模拟柱塞的不同运动规律 ,以及在不同运动速度、不同工作介质条件下测试柱塞往复密封的各项性能指标 ,最高密封试验压力达 2 0 0 MPa。

往复泵柱塞CAD模块开发

基于对往复泵设计理论及机械CAD技术进行系统的分析和研究的基础上 ,结合江苏省无锡市海燕高压泵厂多年来往复泵设计、制造的实际经验 ,开发了高效实用的三柱塞往复泵CAD系统 ,介绍了运用VB6 0进行CAD系统的柱塞设计模块开发过程。该模块能够进行三柱塞往复泵柱塞的尺寸计算、强度校核 ,并以目前广泛使用的通用绘图系统AutoCAD2 0 0 0为基本平台 ,运用VBA二次开发柱塞的参数化绘图程序 。

高压柱塞泵往复密封性能及机理的研究

本文叙述了对柱塞泵往复密封件沿轴向压力分布、泄漏量随压力变化进行的测试;利用Naiver-Stokes方程和有限元理论,对密封件的压力沿轴向的分布规律、泄漏量与压力变化关系进行了计算。通过试验,验证了理论计算结果的重要性,从而揭示了它的密封机理。

基于AHP的热态除鳞系统往复式柱塞泵装置性能模糊评价方法

介绍了典型高压水热态除鳞系统的构成及工作原理,以除鳞系统核心装备的往复式柱塞泵装置在系统中的综合运行性能为研究对象,从装置的节能、可靠性和安全性3个方面出发,以评价往复式柱塞泵装置综合运行表现力为目标,构建了完整的评价指标体系,以层次分析法(AHP)和模糊评价为核心,建立了评价指标体系评价要素权重分析方法,开展了评价指标体系评价要素实测物理参数模糊隶属度分析方法研究,在此基础上构造了基于AHP的高压水热态除鳞系统往复式柱塞泵装置综合运行性能模糊评价数学模型,形成了判定热态除鳞系统往复式柱塞泵装置综合运行力的评价方法,并通过实例分析了高压水热态除鳞系统往复式柱塞泵装置综合运行表现力评价指标体系评价要素的权重,以及评价要素实测物理参数模糊隶属度,对往复式柱塞泵装置综合运行表现力结果进行了分析,验证了该评价方法的可行性.

五柱塞泵

文章介绍了中国石油渤海装备中成机械制造公司往复式柱塞泵的研发过程、工作原理、产品结构、技术参数、性能特点、技术水平、相关用途等,并说明了五柱塞泵的知识产权、特色,以及室内试验与现场试验的情况。中成公司是五柱塞泵的定点生产厂家,其产品现在已经在国内各大油田广泛应用,并远销海外。