采油单螺杆泵动态力学特性及疲劳寿命预测研究

针对常规采油螺杆泵定子橡胶疲劳失效的问题,以油田常用的GLB120-27型单螺杆泵为研究对象,开展了50℃油浸工况下定子橡胶材料疲劳试验,获取了橡胶材料的疲劳性能参数,并构建了疲劳寿命预测模型。运用ABAQUS软件对螺杆泵进行动态力学特性有限元分析,基于数值模拟得到应力应变响应结果和定子橡胶材料单轴拉伸试验应力应变拟合表达式,计算了疲劳危险位置点应变能释放率的范围。利用构建的疲劳寿命预测模型对不同过盈量条件下的螺杆泵进行了疲劳寿命预测研究。结果表明,随着过盈量的增加,疲劳寿命呈指数函数下降,通过与某采油厂近5年单螺杆泵平均工作寿命的对比,发现基于裂纹扩展方法预测得到的螺杆泵定子橡胶疲劳寿命可以满足工程预测精度要求。

多周期动态循环应力下的J-A-N力磁耦合机理模型

目前的力磁耦合J-A模型未考虑钉扎场的畴壁厚度与多周期动态循环应力的影响,导致J-A模型的应力磁化数值偏大,不能准确描述早期疲劳损伤。为此,基于畴壁理论和Burgers位错理论,引入畴壁厚度因子,改进J-A模型的钉扎场方程,进一步考虑循环载荷的应力幅、循环周次N等因素,建立了多周期动态循环应力下的J-A-N力磁耦合机理模型。获得了不同动态循环的应力幅值σa与平均应力σm下的磁化规律:相同循环周次下,σa主要影响应力磁化率,σm主要影响应力饱和磁化大小;σm相同时,随着σa的增大,达到应力饱和状态的速度升高;σa相同时,随着σm的增大,应力饱和磁化强度逐渐减小。为验证J-A-N模型有效性,对45钢三点弯曲试件进行了多周期动态循环应力下的磁场信号检测实验,实验结果与模型结果一致。

往复压缩机连杆裂纹故障动力学仿真及振动响应分析

以往复压缩机连杆裂纹故障为研究对象,利用ADAMS和ANSYS软件建立往复压缩机刚柔耦合仿真模型,以连杆大小头间隙接触力为主要激励源,在此基础上添加连杆裂纹故障,通过仿真计算得到连杆裂纹激励的振动响应信号。考虑裂纹深度和输入转速等影响因素,进行变工况仿真,并通过仿真结果对比分析了连杆裂纹激励在机体表面的振动响应规律。结果表明,当往复压缩机发生连杆裂纹故障时,其振动信号的幅值会显著增大,并且裂纹深度越大、输入转速越高,振动信号的冲击和幅值就越大。仿真结果有助于对往复压缩机连杆裂纹故障的定性和定量分析。

基于GMPE和GWO-MKELM算法的往复压缩机轴承故障诊断

针对往复压缩机内部结构复杂,轴承间隙故障特征提取困难和识别准确率不高等问题,提出了多尺度排列熵和多核极限学习机混合算法的智能诊断新方法。首先,针对多尺度排列熵在多尺度过程中,利用均值粗粒化的方式在一定程度上“中和”了原始信号的动力学突变行为,降低了熵值分析的准确性,提出了一种广义多尺度排列熵算法;然后,为解决核极限学习机处理复杂数据样本分类存在的局限性,将高斯核函数、多项式核函数和感知器核函数进行线性叠加,构建混合核函数,提出了多核极限学习机模型。仿真实验结果表明,该故障诊断方法识别准确率高达98%,高效地实现了轴承不同种类故障的智能诊断。

基于光纤声发射的局部放电信号识别方法分析

局部放电(PD)是电气设备绝缘退化的主要原因,相较于传统的检测方法,光纤声发射检测技术具有不影响设备运行方式、抗电磁干扰能力强等优点。设计并制作了尖端放电、气泡放电、悬浮放电和沿面放电4种典型局部放电模型,搭建了基于光纤声发射的局部放电声发射信号采集试验平台,采集了梯度施加电压下的局部放电声发射信号并对其进行了参量统计分析,提出了将去噪后信号时频图作为卷积神经网络特征输入的识别模型。试验结果表明,该识别模型对于淹没在噪声中的微弱局部放电信号具有良好的识别效果,识别准确率可达98%。

基于贝叶斯优化XGBoost的石灰窑气预测

石灰窑是碳酸钙产业的关键生产设备,窑气中的CO_(2)是生产碳酸钙的原料,CO_(2)浓度直接影响碳酸钙产量,然而石灰窑气浓度依靠产品产出后采样化验得到,存在严重的滞后性,无法作为石灰窑在线工艺参数调整的依据。因此提出一种基于贝叶斯优化的eXtreme Gradient Boosting石灰窑气浓度预测模型BO-XGBoost,根据历史数据预测1 h后的窑气浓度,为生产工艺参数的调整提供依据。该方法首先对石灰窑传感器数据集中的缺失值、异常值进行剔除、插补,然后统一窑气浓度检测历史数据的时间尺度,构成石灰窑气监测数据集,在此基础上提出针对石灰窑气的BO-XGBoost模型。模型经训练后,采用实际生产数据进行测试,并与Light Gradient Boosting Machine(Light-GBM)模型、Category Boosting(Catboost)模型预测结果进行比较,结果表明,所提模型可以实现高维数据集的超参数快速优化,且预测模型有较好的精度,均方根误差(RMSE)达到0.70,平均绝对百分比误差(MAPE)达到2.03%。

抽油管的在线漏磁检测技术

由于复杂的工况,抽油管的内、外壁极易发生损伤。目前,抽油管的检测方式主要是将抽油管抽离油井后送至后线检测场地进行检测,造成了时间、人力、物力的浪费。采用漏磁检测方法,开展了抽油管在起管或下管过程中的在线检测;设计了瓦片式磁化结构,建立抽油管漏磁检测的三维仿真模型;针对抽油管的腐蚀缺陷,改变缺陷尺寸参数,研究了缺陷漏磁场的分布特性;研发了抽油管在线漏磁检测系统,在实验室和油田作业现场对抽油管进行在线检测试验。试验结果表明,该系统能够快速高效地完成抽油管的在线检测,为抽油管的损伤监测提供了一些参考。

钢丝绳芯传送带损伤的漏磁检测

钢丝绳芯传送带是用于输送物料的高强度传送带,广泛应用于采矿、建筑、冶金等领域,其在长时间运行后,内部钢丝绳会出现断丝、磨损等缺陷,影响生产安全。基于漏磁检测技术开展了钢丝绳芯传送带的损伤检测,首先建立了含有不同类型和不同截面积损伤的传送带漏磁检测有限元模型,分析了缺陷漏磁场空间分布特性和变化规律,然后在实验室条件下开展传送带漏磁检测试验,采用滑动平均降噪与小波降噪相结合的方法对检测信号进行降噪处理,降噪后的信号能够清晰地显示出缺陷损伤严重程度。仿真和试验结果表明,漏磁检测技术能够检测出钢丝绳芯传送带中不同类型和不同截面积的损伤,能够为传送带使用和维护提供决策依据。

缆控式智能配注系统关键工具腐蚀特性分析

注水仍是剩余油驱替的重要措施之一,数字化注采控制更是中国油田的重要发展趋势。然而,智能配注工具在腐蚀环境下的适应性评价工作不足,大大制约了中国数字化油田的发展进程。为评价缆控式智能配注工具材质在新疆油田井下复杂环境中的适应性,通过实验方法评价了用于智能配注工具的两种典型材质在不同温度、不同Cl^(-)浓度条件下的腐蚀特性。结果表明:随温度升高,A材料的腐蚀电位下降且腐蚀电流增加,而B材料的腐蚀电位升高且腐蚀电流减小;当Cl^(-)浓度升高时,A材料表现出较强的腐蚀倾向;而在所研究井况范围内,B材料表面钝化层未被破坏。可见,在所研究井况下,B材料耐蚀性能显著优于A材料。

大泵油管防喷工艺管柱作业安全性

为解决Φ70 mm及以上抽油机井起下杆管过程中的防喷安全性隐患,优化设计了防喷脱接器结构,攻关形成了抽油机井大泵油管防喷技术,并结合理论分析及数值模拟方法建立了此工艺管柱作业过程防喷安全性评价方法。首先,通过数值模拟手段分析了防喷脱接器对接过程的使用强度。然后,开展了起抽油杆过程防喷脱接器密封系统的强度和密封性能研究,结合抽油杆起下过程工艺管柱的屈曲行为分析结果获得了防喷工具的防喷压力界限,其数值约为30.85 MPa。最后,结合起抽油杆过程中工艺管柱的受力特点,建立了该防喷工艺管柱作业过程防喷安全性评价方法,设计了其作业过程防喷安全性评价图版,实现了其作业过程防喷安全性的量化评价。研究成果可为不压井作业安全性提供理论依据。

柔性宏刚性微机械臂空间焊接轨迹跟踪

柔性宏刚性微机械臂是一类特殊结构机械臂系统,适用于空间大范围运动与精密操作任务.文中以2个柔性宏机械臂和3个刚性微机械臂构成的平面机械臂为研究对象,对其动力学建模、宏微冗余空间分解、运动误差补偿等问题进行了研究,给出了较为详实的仿真试验结果,验证了采用柔性宏刚性微机械臂实现空间焊接的可能性.

海洋工程腐蚀防护及水下焊接修复技术研究

从耐海水腐蚀用钢、阴极保护等方面介绍了海洋工程中常用的腐蚀防护措施,重点综述了新型海洋涂层的研究进展,指出了水下焊接技术在海洋工程结构和海底管线的腐蚀修复及应急修理中的重要角色,并总结了影响水下焊接质量的关键问题。

2F2R宏微机械臂动力学建模与弹性振动尺度效应分析

柔性宏刚性微机械臂是一类典型的刚柔混合机械臂系统。采用有限元法,以2F2R宏微机械臂为研究对象,通过分析,详细推导和建立具有普遍意义的动力学模型。基于给定关节空间运动轨迹,对2F2R宏微机械臂的结构参量、截面参量、材质、集中质量分布等与系统弹性振动尺度效应之间关系与变化规律进行分析。在此基础上,针对操作空间运动轨迹,采用宏微空间分解方法,进一步分析上述设计参量与系统弹性振动尺度效应之间关系。通过上述两方面研究工作,获得许多有参考价值的研究成果,这对于该类宏微机械臂的设计与控制都将具有重要意义。

ACFM技术及其在钻修机械平台无损检测中的应用

无损检测技术对于确保钻修机械平台安全生产十分重要,交流电磁场检测技术(ACFM)由于具有非接触测量、无需标定且一次完成缺陷的定性定量检测等诸多优点而取得广泛应用。首先简介了ACFM技术的检测原理、检测系统及检测标准和认证,并与交流电位降方法(ACPD)、涡流检测方法(ET)等无损检测方法进行了比较。分别以钻修机械平台的钻机井架、底座关键部位焊缝检测和平台吊机检测为例,详细阐述了利用ACFM方法进行工程检测的仪器选择、探头扫描及诊断结果,并分析了检测过程中的干扰因素及处理方法。最后,进一步探讨了ACFM方法应用于钻修机械平台结构损伤检测的可能性和解决思路。

弧长法在服役石油井架非线性全过程仿真中的应用研究

针对服役石油井架的结构特点,考虑几何和材料双重非线性因素,建立了非线性数学分析模型。采用弧长法对荷载-位移平衡路经进行了全过程跟踪研究;对服役井架提出了基于应力和模态进行模型修正、建立基准仿真模型的方法。以油田使用的两部石油井架为例进行仿真分析,结果表明:在屈服点以前,载荷位移曲线基本呈线性关系;载荷值达到临界点之后,位移值迅速增大,而载荷降低,井架结构失稳。应用该方法来跟踪结构非线性平衡路径的全过程可以实现其非线性全过程的仿真分析,能够确定井架的失稳状态、破坏形式、极限承载力,得到令人满意的结果,具有一定的实用价值,适合工程应用。

锅炉水冷壁管鳍片对漏磁检测影响的分析

漏磁检测技术可应用于锅炉水冷壁管内腐蚀缺陷的检测中,而锅炉水冷壁管的鳍片会对漏磁检测产生影响,因此,对有无鳍片的水冷壁管建立三维模型,分别分析缺陷处漏磁场的空间分布状况,并进行对比,最后开展了试验验证。试验结果表明:有无鳍片水冷壁管的漏磁场强度均随腐蚀缺陷尺寸的增大而增大,两者趋势相同;鳍片的存在会分走一部分磁场,使缺陷处的漏磁场强度减弱,漏磁信号变小,漏磁特征信号强度下降40%左右。试验能够为漏磁检测技术在锅炉水冷壁管中的应用提供理论支撑。

工程训练中心可持续发展之路的探索

全国各高校工程训练中心的初建和转制工作已基本完成,但由于建设周期较短,普遍存在训练项目不完善,教学资源利用率低,管理制度滞后等问题。通过采取挖掘中心现有潜力,展示工程训练的成绩,深化人事和分配制度改革以及增加对外创收等措施,将全面提升工程实训的教学质量,实现工程训练中心的可持续发展。

逆向工程中复杂曲面的数据采集

本文通过对具有复杂曲面的典型工件鼠标和福娃的结构分析,确定了两工件的扫描方案、选择了扫描设备,详细阐述了复杂曲面工件的扫描步骤,为其他具有复杂曲面工件的数据采集提供了借鉴作用。

油田地面工程工艺流程CAD系统的设计与实现

通过对油田地面工程工艺流程图的设计进行分析,结合CAD二次开发技术中的参数化设计理论、DXF组码和组值数据交互技术和人机界面开发技术等关键技术,提出了面向油田地面工程的工艺流程CAD系统的总体设计方案和实现方法。工程实例表明,油田地面工程工艺流程CAD系统操作简单、绘图方便、统计数据准确,具有良好的实用性和可靠性。

基于CDIO模式的逆向工程综合创新训练的探索与实践

简述了基于CDIO模式逆向工程综合训练模块开展的意义,确定了该模块的人才培养目标、机制,完成了该模块内容的建设,提出了培养适应CDIO标准的师资队伍措施,为学生搭建一个将知识融会贯通,开展创新研究活动的平台,进一步提高了学生的实践能力、综合技术应用能力及创新思维能力,为其他综合创新训练模块的开展探索了新途径。