高壓壓裂泵液力端設(shè)計與研究.pdf

1、隨著社會的快速發(fā)展，石油的需求量日益增大。壓裂泵是油氣增產(chǎn)的重要設(shè)備，壓裂泵逐步向高壓力、大功率和大排量方向發(fā)展。在高壓力、高排量情況下，壓裂泵零部件容易發(fā)生失效，對石油的生產(chǎn)過程將產(chǎn)生直接影響。因此，本文對壓裂泵液力端關(guān)鍵零部件進(jìn)行設(shè)計、強度和疲勞分析以及優(yōu)化設(shè)計等相關(guān)方面的研究，對提高液力端零部件的強度和可靠性具有重要的指導(dǎo)意義。本文的研究工作主要包括以下幾個方面。
　　(1)確定了壓裂泵液力端的結(jié)構(gòu)型式和主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，分別對

2、泵頭體、泵閥、柱塞及其密封進(jìn)行了設(shè)計。確定泵頭體結(jié)構(gòu)型式為四通體直通式液力端，確定泵頭體柱塞腔的直徑、總體壁厚大小，闡述泵頭體吸入（排出）蓋孔、錐形孔的設(shè)計原則。選取壓裂泵用閥為錐形閥，針對泵閥主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計計算。確定了柱塞直徑、柱塞連接方式、柱塞材料及柱塞間隙，選取密封型式為V型密封，設(shè)計了V型密封和V型密封圈的結(jié)構(gòu)型式。
　　(2)建立泵頭體有限元模型，針對一個周期中的6種工況采用ANSYS軟件分別進(jìn)行有限元靜強度分析

3、，得到泵頭體的應(yīng)力分布規(guī)律，提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。在泵頭體有限元靜強度分析的基礎(chǔ)上，采用FE-SAFE軟件對泵頭體進(jìn)行疲勞分析，得到泵頭體的疲勞壽命分布情況，針對提高疲勞強度提出相關(guān)措施。將凡爾座和凡爾體簡化為平面軸對稱模型，在二者接觸錐面處建立接觸對，進(jìn)行有限元靜強度分析，得到泵閥的應(yīng)力分布情況。
　　(3)利用Pro/E軟件建立泵頭體單缸參數(shù)化模型，導(dǎo)入ANSYS Workbench軟件進(jìn)行靜強度分析，在靜強度分析的基礎(chǔ)上，選取