基于有限单元法密封结构影响因素建模分析

密封圈结构对高压试验装置的密封性、承压性具有直接影响。依据高压试验装置的结构特点,对O型密封结构进行结构参数分析,基于Mooney-Rivlin模型对特性进行分析;利用MARC有限元分析的方法对O型圈进行密封分析,分析不同密封间隙和槽深的尺寸下,接触压应力和Von Mises应力的大小,基于分析结果,优选密封间隙和槽深参数。结果可知:密封间隙为(0.04~0.14)mm间,压缩率为(10~20)%间,能够满足设计承载条件下的密封要求;通过对影响因素分析发现,密封间隙与Von Mises应力正相关,与接触应力负相关;压缩率提升,Von Mises应力先增后降,最大接触应力先降后增;80MPa压力下,较小密封间隙、压缩率对密封结构承载是有利的;通过分析设计密封圈影响趋势,发现参数的最优解为间隙0.043mm,槽深5.357mm,压缩率为10%。分析方法和研究结果可为超高压压力容器O型密封结构设计提供参考依据。

不同海拔下经鼻高流量湿化氧疗仪性能测试

目的:研究不同海拔下不同品牌和型号的经鼻高流量湿化氧疗(high-flow nasal cannula oxygen therapy,HFNC)仪的性能。方法:选取R-80S双水平无创呼吸机-HFNC仪一体机、HF-60A HFNC仪、HFT-300 HFNC仪、H-80A HFNC仪4台HFNC仪,将HFNC仪连接至气体流量计、模拟人头及夹板模拟肺后放置于低压舱中。设置HFNC仪的流量为10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60 L/min,并设置低压舱模拟海拔分别为6000、5000、4000、3000、2000、1000、0 m。记录4台HFNC仪在不同设置海拔和流量下的实际输出气道流量、气道压力变化及趋势。采用SPSS 25.0软件进行统计学分析。结果:在6000 m模拟海拔内且设置流量保持不变的情况下,4台HFNC仪的实际输出气道流量均随着海拔升高呈现上升趋势,但超过一定海拔和设置流量之后,实际输出气道流量升高缓慢,甚至呈下降趋势,其随海拔高度的增加而变化的程度各不相同,且没有统一规律。另外,随着海拔升高,4台HFNC仪在设置流量为10~35 L/min范围时的实际输出气道压力也随之逐渐升高,当设置流量超过35 L/min时,其实际输出气道压力随海拔升高至一定数值(转折点)后出现下降趋势,且总体上设置流量越高,出现转折点的海拔越低。结论:在高海拔环境使用HFNC仪进行氧疗时,应注意其实际输出气道流量升高、气道压力增大的情况,需结合患者实际所需气道压力、舒适度及患者长期居住海拔高度综合考虑HFNC仪的流量设置。

文物建筑内移动式高压细水雾灭火装置设计参数研究

为了研究移动式高压细水雾灭火装置在文物建筑内的设计参数,搭建了6A木垛火试验台,研究在不同喷射距离和模式下,该装置应对大规模火灾时适合的喷射流量与距离,并采用FDS,以北京某古建筑为模型进行模拟,从喷射强度、喷射距离、喷射时机、雾化粒径等方面验证并补充移动式高压细水雾灭火装置的设计参数。结果显示,喷射强度可设定为4.4~6.6 L/(min.m^(2));喷射距离可设定为5 m,尽可能采用近距离喷射策略;灭火时机应尽早,至少在起火后300 s内;雾化粒径的选择需根据具体情况权衡考虑。

高温高压多相流体动态腐蚀速率测试装置

针对现有腐蚀试验测试与实际工况不符,腐蚀速率测试结果精度不高的难题,研制了高温高压多相流体动态腐蚀速率测试装置。根据试验测试过程中高温、高压、测试时间长及腐蚀流体逐渐消耗等特征,设计了多相流体动态腐蚀测试系统、安全保护系统、流体注入系统、流体排出系统、数据采集与监测系统,实现了测试过程中腐蚀流体的恒温恒压,有效提高了腐蚀速率的测试精度。试验结果表明,在试验周期3、7和14 d中,动态工况下9Cr钢材的腐蚀速率是其静态工况的1.6~3.2倍,电镜扫描发现,动态工况下钢材表面腐蚀产物更明显,酸洗后表面粗糙度增大。研究结果可为高温高压多相流体腐蚀工况管材优选提供指导。

高压气井地面集输工艺研究与应用

塔里木油田普遍存在高压气井的井位距离较远,试采作业中需要长距离输送回收天然气的问题,现有10 MPa分离器受自身承压等级限制无法提供足够的出口压力克服沿程摩阻完成天然气回收,为此研发出25 MPa高压分离器。经对10 MPa分离器材质进行选择,优化焊接工艺,增强了分离器在高温高压工况下的耐压和耐腐蚀性;对入口分流器、聚结构件进行结构和参数优化,增强了分离器内部结构的可靠性,提高了分离器高压高产工况下的分离效率;设计了液相多级节流装置,延长了高压工况下分离器液相调节阀的使用寿命,避免了因高压差造成的阀门失敏,提高了分离器液面的稳定性。25 MPa高压分离器分别在博孜X井及迪那X井进行了长期现场实验,取得了良好的效果,在酸化解堵及天然气进管网的施工工艺上,满足塔里木油田安全生产需求。

电缆模拟压痕装置的设计与实现

针对传统电缆高温压力试验采用效率慢、精度低的人工压痕切片测试的试验方法,设计了一套电缆模拟压痕的装置。该装置以GB/T 2951.31—2008中高温压力试验与抗开裂试验的相关内容为基准,采用STM32F1作为主控芯片,利用超声波传感器测距保障了刀具下刀的精准性;利用容栅传感器的测距方法,在模拟高温压力试验过程中,直接对电缆压痕进行深度测量;最后,系统通过将测量数据和标准数据的比对进行不确定度分析,发现所得数据与实际情况较为接近,实现了电缆测试的精确化。

高水压隧道修建过程中渗流场变化规律试验研究

以圆梁山隧道毛坝向斜高水压地段为工程背景,自行研制高水压隧道渗流场试验装置系统,通过室内模型试验,分析隧道修建过程中渗流场的变化规律及作用在二衬背后的水压力作用系数。结果表明:围岩边界不透水时,初始渗流场为静水场,围岩边界透水时,初始渗流场为非静水场;隧道开挖后,水压力等值线是以隧道为中心的圆环形状,无注浆圈时在围岩内的分布较均匀,有5m注浆圈时,等值线在注浆圈内密度较大,在注浆圈外较稀疏;注浆的施作,明显减小了隧道内的排水量,增加了注浆圈外表面的水压力作用系数,注浆圈承担了较大的地下水压力;衬砌施作后,有注浆圈时,衬砌背后的水压力有明显的折减现象,在排水孔断面上的分布呈'葫芦'状,衬砌背后水压力作用系数最小,围岩内和注浆圈外表面的水压力作用系数几乎相同,衬砌背后的水压力在排水系统与水沟连通的位置处最小,在仰拱处较大,在其他位置分布较均匀;隧道排水比越大,衬砌背后的水压力作用系数越小。

武汉长江隧道管片衬砌结构力学特征模型试验研究

针对武汉长江隧道承受高水压和穿越高渗透性砂性土质的特点,在相似模型试验中专门采用盾构隧道-地层复合体模拟试验系统和旋转式水压装置共同作用,实现对水压和土压的分别控制加载,完成水土分算和水土合算的不同水土压力场条件下管片衬砌结构力学特征的模型试验,最后对高水压和变水压条件下的管片衬砌结构力学变化规律进行了分析。研究表明,高水压条件下的管片衬砌结构最大正负弯矩、最大变形量和结构偏心矩整体水平均有明显偏小,而平均轴力水平有明显提高;随着水压力加大,管片衬砌结构的平均轴力明显增大,最大正负弯矩略有增长或基本不变,最大偏心矩明显减小。该研究为武汉长江盾构隧道的衬砌结构设计提供有价值的参考。

列车高速通过隧道时车内压力波模拟试验研究

列车高速过隧道时诱发的压力波通过车体缝隙传入车内,给旅客乘车舒适性带来严重影响,在实验室模拟车内压力波动过程以系统研究车内压力波动与人耳舒适性的关系,以便为制定气压变化下科学的人耳舒适性标准提供依据。基于车内压力变化是车体空气进出口流量关于时间的积分,设计以1台罗茨风机、两阀门组及控制单元为核心的车内压力波试验模拟装置,以实现变体积流量交替对车体进行充气和抽气,使车内压力变化曲线不断逼近现场实车试验测得的车内压力变化曲线。研究结果表明:装置试验结果与现场实车试验测试结果基本吻合,说明该装置可真实模拟列车通过隧道时车内压力变化过程。

高温高压胶筒实验装置研究与应用

介绍了一种耐高温、高压的胶筒实验装置的结构组成、工作原理、技术特点、使用方法和应用效果。该装置具备压缩式胶筒高温、高压试验条件,可完全替代封隔器作为胶筒试验的载体,通过更换胶筒中心管,即可实现各种规格型号的压缩式胶筒模拟井下高温、高压的实际工况进行试验,为胶筒的检测试验提供一种新的检测工艺手段,为压缩式胶筒试验提供了完整的试验平台,至今已成功地进行了多次压缩式胶筒检测试验,试验成功率100%。

封隔器胶筒高温高压密封性能检测试验研究

设计研制一种封隔器胶筒密封性能试验装置。该装置可模拟油井下350℃高温、20 MPa高压恶劣工况,能够模拟封隔器胶筒坐封过程,能够对封隔器胶筒的密封性能进行检测。借助试验装置对不同形式的胶筒进行环空密闭试验,测试了不同形式封隔器胶筒在不同介质下环空腔内压力变化规律,得到了试验后胶筒的形变状态、腐蚀破损情况,检验了各形式胶筒在高温高压工况下的密封性能,为封隔器胶筒的设计和改进提供可靠的试验依据。

封隔器高温高压性能测试装置的研制

为了验证井下封隔器的性能,设计了封隔器高温高压性能测试装置。该装置利用试验台的旋转式门架,能为各个井筒内的封隔器提供上提和下压动作,而加压系统和加热系统可以有效模拟井下的高温高压环境,通过切换回路为各个井筒提供最大100 MPa的压力和最高200℃的温度,压力和温度控制精度分别为±0.5 MPa和±1℃。其测控系统采用上位机和下位机二级主从式控制方案,并且包含手动、半自动和自动3种工作模式。压力试验及密封性能等试验结果表明,该测试装置满足使用要求。

水介质压力表测试装置的研制

该文研制了一套水介质压力表测试装置,它采用纯净水作为压力传导介质,标准数字压力计和被检压力表在同一液压高度接受压力传导介质的加压,比较标准和被检压力表的输出,测定被测压力表的密封性,结果表明:水介质压力表测试装置的密封性符合标准要求。

多功能水射流测试与碎岩教学模型实验装置及应用

鉴于水射流性能的优越性和应用的广泛性,开展水射流方面的研究是很有必要的。自主研发的多功能水射流测试与碎岩教学模型实验装置,主要由实验装置台架、水射流动力系统、控制与检测系统、岩样加持与固定系统和流体循环系统五部分组成,可实现包括对水射流打击力值和碎岩实验测试在内的多种功能。实验测试结果表明:水射流打击力值存在最优喷距;且打击力值随喷射压力的增大而增大。当水射流平行于油页岩层理方向打击时碎岩更容易,非淹没脉冲射流能够获得更好的碎岩效果。事实表明,实验装置能够达到对水射流研究工作的预期目的。

高压液氮泵设备测试装置及试验方法

目前国内的测试装置只能满足低压、小排量液氮泵设备整机测试与试验需要,而对于高压、大排量液氮泵设备的测试与试验,一方面技术上很难实现,另一方面还有较高的安全风险。为此,研究了一种高压、大排量液氮泵测试装置及测试方法。介绍了高压液氮泵设备测试装置的结构及工作原理,阐述了高压、大排量液氮泵测试装置及测试方法的应用情况。应用结果表明,该测试装置可降低试验和测试风险;压力调节系统可对水力压裂设备排出的流量和压力进行调节,操作简便、精确;可以对排出压力和排量分别进行测试,得出排量与压力、输入功率与排出压力、加载压力与加载时间的关系曲线,并输出试验与测试结果。

固体电制热储热装置绝缘测试实验平台开发

结合实际应用和教学实践需求,针对固体电制热储热装置的绝缘测试问题,开发了一种固体电制热储热装置绝缘测试实验平台,通过加热测试设备和加压测试设备实现了固体电制热储热装置绝缘测试的高温高压环境模拟与绝缘检测。该实验平台功能完善,可操作性强,能满足学生的研究实践,对提高学生的实践认知有重要作用。

FZ54-70型单闸板防喷器低高温试验装置研制

防喷器等井控装备在低温或高温环境下,极易造成装备中的金属及非金属密封件失效或产生物理变形等。为模拟现场使用过程中井控装备在恶劣极端的环境温度变化,分析其性能的优劣,研制了FZ54-70型单闸板防喷器低高温试验装置,并应用该装置进行了模拟试验。试验过程及结果符合API 16A规范的要求。试验结果表明:该防喷器试验装置安装便捷,性能可靠,并可在其他型号的防喷器试验中推广应用。

基于有限元分析耐高压试验观察装置设计

耐高压试验观察装置应用于模拟深海高压受力情况,在实验室中近似模拟分析观察窗实际受力情况,提高分析的准确性。针对应用于圆锥形观察窗研究的试验用耐高压观察装置进行设计,对比球壳型和圆筒型压力装置的优缺点,选取圆筒型进行尺寸设计,基于有限单元法对结构强度进行分析;对密封装置进行设计,选取O型圈结构,利用Marc软件对O型圈进行密封分析,获得最佳密封间隙和压缩率;并对密封间隙和压缩率对O型圈应力的影响进行分析;根据设计最大加压情况,对连接装置和加压装置进行设计;对比实测观察窗主轴位移拟合值与理论分析、仿真分析结果的差异,验证装置的可靠性。结果可知:理论分析和试验结果基本一致,装置设计合理,符合强度要求,可以作为试验分析的依据;试验装置采用O型圈结构,最佳密封间隙和压缩率分别为0.043mm和10%;耐压80Mpa下的密封间隙和压缩率对于较小接触压应力和最大Von Mises应力具有积极的作用;研究内容为同类设计提供重要参考。

石油井下工具高温高压直井模拟试验装置研制

井下作业工具作为一种可靠性要求极高的入井工具,在设计、制造过程中必须对其进行地面模拟井下工况的性能试验。采用感应加热技术革新常规导热油加热模式,研制一种模拟地层温度压力环境工况的直井井下工具模拟试验装置,实现不同规格油套管和工具的加热、加载、加压、扭转、钻进、循环等井下工作工具试验测试功能。直井模拟试验装置可实现最大1000 kN、120 MPa、15 kN·m的井下工具联合拉压扭模拟钻进试验,试验效果良好,120℃、70 MPa常规试验周期缩短近1/2,温度控制精度为0.3℃,具有加热速度快、试验效率高、安全环保的优点。试验装置投入运行后,整体运行稳定可靠,各项技术指标良好。

超高压压裂泵液缸测试装置及试验方法

目前国内的测试装置只能满足105MPa以下压裂泵的整机测试与试验需要，对于105MPa以上超高压压裂泵的测试与试验，一方面配套设备很难满足要求，另一方面还有较高的安全风险。为此，研究了一种超高压压裂泵液缸测试装置及试验方法。压裂泵液缸测试装置适应环境温度-20～50℃，试验压力最高达207MPa，可为以后更高压力压裂泵提供检验方法；测试装置装有安全气控阀，确保整个系统压力不超过275MPa，气源压力0．7MPa，气源排量不超过1．6m／rain；气泵输入口增加安全溢流阀，使气压值不超过0．46MPa。压裂泵液缸测试过程中，压力大小可以手动调节和无级调节，操作简单，测量精确；可以对排出压力分段保压进行测试，加载压力与加载时间通过数据和曲线双重显示，并输出试验与测试结果。压裂泵液缸测试装置成套系统能宴王田平稳增乐稳宗保乐件用害今、稳宇、可靠。