多对置柱塞泵动力分析方法研究与应用

作     者：钟希希 

作者单位：山东理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：魏修亭

授予年度：2018年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：多对置柱塞泵 杆组法 动力分析 MATLAB 

摘      要：多对置柱塞泵是在传统卧式柱塞泵的基础上创新研发而来的新型柱塞泵产品,该产品动力端独特的连接方式使其具有“压力高、流量大、高效节能等诸多优点,被逐步用以替代传统卧式柱塞泵完成油田的注水作业。但由于结构新颖,对其动力性能的定量分析尚不成熟,致使产品开发成本高、生产效率低、后期优化困难,严重影响了多对置柱塞泵的性能稳定和市场竞争力。本文针对上述问题,提出了一整套动力性能分析方法,并基于动力分析方法开发动力分析软件,能较完善的实现对多对置柱塞泵的动力性能分析。本文所做的工作具体如下:(1)多对置柱塞泵结构研究及分析建模。对比传统卧式柱塞泵,就结构和工作原理两方面对多对置柱塞泵进行研究和分析,结合多对置柱塞泵的结构特点,建立运动简图作为动力性能分析的模型。(2)提出基于杆组法的多对置柱塞泵运动和受力分析方法。根据多对置柱塞泵的组成特点,建立单杆、曲柄和RRPⅡ级杆组的运动及受力数学模型,并且基于MATLAB开发通用子程序,然后给出基于子程序的运动和受力分析流程。最后运用该理论对三对置柱塞泵3DW80/16进行分析,并用SimMechanics工具箱验证分析,结果显示该理论具有准确度高、通用性好、实用性强等特点。(3)提出通用的多对置柱塞泵扰力扰力矩分析公式。在单缸柱塞泵的扰力分析基础上,提出了适用于任意布置形式的多对置柱塞泵扰力扰力矩分析公式,并将此公式应用于三对置柱塞泵3DW80/16的扰力扰力矩分析。(4)开发多对置柱塞泵动力分析软件。基于多对置柱塞泵动力分析理论,在windows系统环境下,运用MATLAB的GUIDE工具箱开发多对置柱塞泵动力分析软件。该软件集参数输入、动态显示、运动分析、受力分析和扰力扰力矩分析五大模块于一体,具有界面直观、操作简便等特点,被应用于多对置柱塞泵的研发和生产。