螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì).pdf

1、近年來(lái)，在油田現(xiàn)場(chǎng)螺桿泵以其獨(dú)特的性能得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，為了提高原油產(chǎn)量，當(dāng)選用大排量螺桿泵或增加螺桿泵的轉(zhuǎn)速時(shí)，地面驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常工作或系統(tǒng)內(nèi)的某些零部件過(guò)早失效。為此，本文對(duì)螺桿泵臥式地面驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方面的試驗(yàn)研究和理論分析。 本文首先根據(jù)試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的有關(guān)基本理論和方法并結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其主要部件-減速器殼體、電機(jī)底板和支架分別進(jìn)行試驗(yàn)?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(duì)螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的上述主要部件進(jìn)行實(shí)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(yàn)?zāi)B(tài)分析的結(jié)果進(jìn)行比較，從而驗(yàn)證了所建有限元模型的正確性。 依據(jù)螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)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(yùn)動(dòng)部件的工作頻率對(duì)減速器殼體、電機(jī)底板和支架的影響程度不同。通過(guò)分析這些運(yùn)動(dòng)部件的工作頻率

3、和減速器殼體、電機(jī)底板、支架的固有頻率數(shù)值的關(guān)系可以看出，只有電機(jī)底板的第5階固有頻率與電機(jī)的工作頻率接近，工作時(shí)有可能發(fā)生共振現(xiàn)象。因此，必須改進(jìn)電機(jī)底板的結(jié)構(gòu)使其固有頻率避開(kāi)運(yùn)動(dòng)部件的工作頻率。 根據(jù)動(dòng)念設(shè)計(jì)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)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(yàn)?zāi)B(tài)分析的結(jié)果進(jìn)行比

4、較，從而驗(yàn)證了所建系統(tǒng)有限元模型的正確性。 通過(guò)分析這些運(yùn)動(dòng)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(jī)、輸入軸的工作頻率接近，系統(tǒng)工作時(shí)有可能發(fā)生共振現(xiàn)象。另外，通過(guò)振型顯示，振動(dòng)位移較大處仍發(fā)生在電機(jī)底板上。因此，對(duì)原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(主要對(duì)電機(jī)底板)做相應(yīng)的改進(jìn)使其固有頻率避開(kāi)運(yùn)動(dòng)部件的工作頻率。 本文對(duì)改進(jìn)后的系統(tǒng)進(jìn)行重分析表明，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性得到明顯的改善。在油田現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)也證明