螺桿泵地面驅(qū)動系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計.pdf

1、近年來，在油田現(xiàn)場螺桿泵以其獨特的性能得到越來越廣泛的應(yīng)用，為了提高原油產(chǎn)量，當選用大排量螺桿泵或增加螺桿泵的轉(zhuǎn)速時，地面驅(qū)動系統(tǒng)將產(chǎn)生強烈的振動，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作或系統(tǒng)內(nèi)的某些零部件過早失效。為此，本文對螺桿泵臥式地面驅(qū)動系統(tǒng)進行動態(tài)設(shè)計方面的試驗研究和理論分析。 本文首先根據(jù)試驗?zāi)B(tài)分析的有關(guān)基本理論和方法并結(jié)合計算機技術(shù)對螺桿泵地面驅(qū)動系統(tǒng)及其主要部件-減速器殼體、電機底板和支架分別進行試驗?zāi)B(tài)分析，確定系統(tǒng)和這些部件

2、的各階固有頻率和振型。 本文根據(jù)有限元建模理論，并利用ANSYS有限元分析軟件，分別對螺桿泵地面驅(qū)動系統(tǒng)的上述主要部件進行實體建模、有限元建模以及模態(tài)分析，確定這些部件的各階固有頻率和振型。把這些分析結(jié)果與試驗?zāi)B(tài)分析的結(jié)果進行比較，從而驗證了所建有限元模型的正確性。 依據(jù)螺桿泵地面驅(qū)動系統(tǒng)的工作原理和各零部件的工作位置，系統(tǒng)內(nèi)的運動部件的工作頻率對減速器殼體、電機底板和支架的影響程度不同。通過分析這些運動部件的工作頻率

3、和減速器殼體、電機底板、支架的固有頻率數(shù)值的關(guān)系可以看出，只有電機底板的第5階固有頻率與電機的工作頻率接近，工作時有可能發(fā)生共振現(xiàn)象。因此，必須改進電機底板的結(jié)構(gòu)使其固有頻率避開運動部件的工作頻率。 根據(jù)動念設(shè)計的子結(jié)構(gòu)分析方法，將上述系統(tǒng)主要部件的有限元模型組合并分析處理結(jié)合面參數(shù)構(gòu)成系統(tǒng)的有限元模型。利用ANSYS有限元分析軟件，對系統(tǒng)進行有限元模念分析，確定系統(tǒng)的各階固有頻率和振型。把這些分析結(jié)果與試驗?zāi)B(tài)分析的結(jié)果進行比

4、較，從而驗證了所建系統(tǒng)有限元模型的正確性。 通過分析這些運動部件的工作頻率和系統(tǒng)的固有頻率數(shù)值的關(guān)系可以看出，系統(tǒng)的第3階、第5階固有頻率與電機、輸入軸的工作頻率接近，系統(tǒng)工作時有可能發(fā)生共振現(xiàn)象。另外，通過振型顯示，振動位移較大處仍發(fā)生在電機底板上。因此，對原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(主要對電機底板)做相應(yīng)的改進使其固有頻率避開運動部件的工作頻率。 本文對改進后的系統(tǒng)進行重分析表明，系統(tǒng)的動態(tài)特性得到明顯的改善。在油田現(xiàn)場的試驗也證明