螺桿泵地面驅動系統(tǒng)的動態(tài)設計.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速時，地面驅動系統(tǒng)將產(chǎn)生強烈的振動，導致系統(tǒng)無法正常工作或系統(tǒng)內的某些零部件過早失效。為此，本文對螺桿泵臥式地面驅動系統(tǒng)進行動態(tài)設計方面的試驗研究和理論分析。 本文首先根據(jù)試驗模態(tài)分析的有關基本理論和方法并結合計算機技術對螺桿泵地面驅動系統(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模態(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。把這些分析結果與試驗模態(tài)分析的結果進行比較，從而驗證了所建有限元模型的正確性。 依據(jù)螺桿泵地面驅動系統(tǒng)的工作原理和各零部件的工作位置，系統(tǒng)內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構使其固有頻率避開運動部件的工作頻率。 根據(jù)動念設計的子結構分析方法，將上述系統(tǒng)主要部件的有限元模型組合并分析處理結合面參數(shù)構成系統(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。把這些分析結果與試驗模態(tài)分析的結果進行比

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)結構(主要對電機底板)做相應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