摘要：为了提升传统Kenics静态混合器的混合效果,在传统螺旋插入带结构中引入穿孔结构,设计出穿孔型Kenics静态混合器。采用浓度变异系数评估穿孔内径(d)、穿孔间距(S)、混合单元长径比(Ar)对穿孔型静态混合器混合性能的影响。模拟结果表明,设置的穿孔结构会显著改变流体的流动状态,在穿孔处区域产生加速流动,进而提升混合器的混合性能;随着d的增加,流体之间的对流和交换作用逐渐增强,混合效果逐渐增强,但随着d的持续增加,导致混合器内部螺旋通道被破坏,混合效果反而减弱;仅改变S对混合效果没有明显影响;对于相同的混合器长度,Ar的减小导致混合元件数量增加,液体之间的扭转、剪切效果增强,混合器混合效果更好。

摘要：国内固井设备存在操作控制繁琐,自动化控制系统仅限于固井车自身,未实现机组的自动化控制及人员因素对固井作业质量影响程度较高的问题。本文在调研了解国内大型固井施工作业工艺和固井设备的应用情况基础上,通过对密度自动控制及流程控制的优化,实现了固井设备自动控制功能的优化;通过对现有供灰设备组成和供灰流程分析,制定了自动供灰逻辑流程,形成了自动供灰系统配套方案;综合目前国内环境保护要求和现场清洗用水情况,对固井设备清洗流程进行梳理细分,设计高效节水的清洗流程,实现了一键式自动清洗作业,提高设备整体自动化程度。

摘要：管道封堵机器人卡瓦在减速与坐封过程中易出现坐封失效和管壁损伤等问题。针对卡瓦在减速与坐封过程中出现的犁沟效应和硬接触现象,分析了卡瓦减速与坐封受力情况和管壁损伤因素;建立了卡瓦减速与坐封过程的有限元仿真模型,分析了卡瓦牙顶角、牙倾角、牙齿数等结构参数变化对其承压性能和管壁损伤特性的影响规律;采用多因素正交试验分析方法,获得了牙顶角、牙倾角、牙齿数关键结构参数组合最优的4种卡瓦;设计并搭建了卡瓦减速与坐封过程模拟实验,加工了4种最优组合结构参数卡瓦实物,完成了卡瓦减速坐封过程中与管壁摩擦的实验测试。通过仿真与实验所得卡瓦承压性能和管壁损伤程度结果对比分析,优选出卡瓦的最优结构参数组合为:牙顶角θ=65°,牙倾角γ=60°,牙齿数m=18。

摘要：煤炭地下气化是对传统物理采煤技术补充的新一代化学采煤技术。气化过程中井筒受到高温和内压载荷的共同作用。针对煤炭地下气化生产井井身结构特点,基于传热理论建立了环空喷淋注水降温条件下的井筒瞬态温度计算模型,结合井筒压力模型基础上,根据弹性力学及壁圆筒理论建立了套管–水泥环–地层围岩组合体温度应力场计算模型。结果表明:高温时,井筒各部分因热膨胀或热收缩受限制而使井筒应力增加。在自然降温条件下套管、水泥环的理论计算最大应力分别为2640.6、151.3 MPa,均超过本身材料许用压应力,在不考虑温度时,套管、水泥环轴向应力分别只有28.4、15.0 MPa,远小于考虑温度时的结果;在环空注水降温方式下,通过控制喷淋腔温度能够有效降低井筒应力;随着套管内压增大,井筒应力也随之增大,且套管内压变化会造成套管和水泥环应力方向发生改变,在对其进行强度校核时需要分情况讨论;在水泥环两侧交面处的应力落差一般较大,水泥环性能参数也与井筒应力密切相关,随着水泥环弹性模量降低或泊松比增加套管-水泥环的应力随之降低,即胶结性能好,高韧性、高泊松比性能的水泥环材料能够降低套管-水泥环应力。上述研究认识可以为煤炭地下气化生产井结构设计及生产工艺提供借鉴。

摘要：在管道封堵机器人中大变形橡胶筒是实现密封的核心部件,其在使用中常出现密封失效和撕裂失效等问题.为了明晰上述原因和解决问题,本文中研究了不同橡胶材料以及不同橡胶筒轴向长度、径向长度和倾斜边角等结构参数对管道封堵机器人的静态密封特性影响.基于橡胶材料的高弹性和大变形特性,进行了橡胶筒的多阶段变形力学分析.对橡胶材料进行单轴拉伸压缩试验,得到橡胶材料的本构关系参数.建立管道封堵机器人橡胶筒密封特性分析的有限元计算模型,通过多因素分析方法,获得橡胶筒关键结构参数的最优方案.并设计了室内试验来进一步确定最优橡胶筒材料.研究结果表明集中在橡胶筒肩部的应力直接影响橡胶筒的形变损伤.经过橡胶筒的密封效果对比分析后得出最优的橡胶筒结构为轴向长度180 mm、径向厚度55 mm、倾斜边角28°,橡胶材料硬度为85 HA.

摘要：辐射防护是核电厂安全管理领域的重要工作内容,而利用信息化手段来管理核电厂辐射防护的相关业务,对于加强核电厂辐射风险管控、提高辐射防护工作效率、提升辐射防护工作管理水平具有重要意义。目前,尽管我国大部分核电厂都采用了一系列信息系统对辐射防护的相关业务进行管理,部分核电厂还建设了专门的信息系统来管理核电厂的辐射防护工作,但整体而言,国内核电厂辐射防护业务大多分散在多个应用系统,缺乏统一、标准的辐射防护信息化系统对核电厂辐射防护业务进行集中管理。文中基于核电厂辐射防护的工作内容和典型业务,从信息化的角度梳理了核电厂辐射防护的业务架构,并针对核电厂辐射防护工作中的重点业务,提出了初步的信息化设计方案。

摘要：长输管道智能封堵机器人通过清管器的发球端进入管内,在管道介质推动下向前运动,到达指定封堵管段时减速、刹车并封堵。为了避免其运动中碰撞、冲击,保障作业安全性,需实现封堵机器人管内运动规律可调可控。因此,文中基于节流压降原理,设计了封堵机器人可调速模块,建立整机运动分析模型,分析其驱动皮碗个数、泄流装置开度、管道的摩擦因数和适用管道尺寸等因素对速度调节规律的影响。结果表明:摩擦因数在0.58~0.68范围内对发挥调速性能的最小开度值影响较小;随着开度的增大,机器人前后的压差值逐渐减小,当开度超过0.25,管道智能封堵机器人将减速运动;随着开度的增大所需要的启动压力将相应增大;在不同管径的长输管中,运行驱动力及阻力随管径增大近似于正比增加。文中研究可为可调速长输管道智能封堵机器人设计、工程样机研制及应用提供理论及数据支撑。

摘要：本文所设计双重球面抱合的球铰式可过线万向连接器,用于机器人各单元间的连接与通讯。并且介绍了该连接器的创新性与特点,采用多体动力学仿真分析其轴向载荷对转动角速度及转动力矩的影响;进行转弯实验,对比理论与实际转向角度,测试转动的力矩大小。结果表明:连接器的理论和实际的转向角度相差仅为5°,转向过程中,球头杆先转动到极限位置后接触到球壳体,然后球头杆和球壳体共同转动到达极限位置;转动实验所测的转动力矩与理论计算值较为接近。

摘要：气体钻井现场环境恶劣,工况复杂,现用液压系统油液过滤装置过滤效果差,致使油液污染严重,液压系统中泵、阀、执行元件、管路等出现磨损、测漏、堵塞以及活动件卡死等情况,增加了对气体钻井作业的风险。对气体钻井现场所用液压系统污染源进行分析,对其建立了污染物平衡方程及污染物控制方程。根据污染物控制方程提出了液压系统过滤装置改进措施,通过多方案设计与分析,优选出过滤装置设计方案,并计算出新型过滤装置的主要设计参数。建立新型回油过滤装置的下游污染物颗粒浓度方程,并对安装回油过滤装置和无回油过滤装置的下游污染物颗粒浓度进行计算分析。结果表明:液压系统安装新型回油过滤装置时,过滤速度明显提高,下游污染物颗粒浓度明显下降,更好地满足了气体钻井液压系统对油液清洁度的要求。

摘要：在石油天然气井控作业实施过程中,目前存在设备操作繁琐、人员协同要求高、关井时间过长和易发生误操作等不足之处,因此,有必要设计一套井控设备的无线远程集中控制系统,将防喷器远控台和节流管汇的单独分散控制设计为集中控制。该设计优化了控制装置的结构布局,变多人操作为一人集中操作,避免了协同操作要求,降低了人为误操作风险。并且为系统增设了一套无线远程集中控制装置,提高了其应急处理能力。同时,该系统还具有对井控设备关键参数进行实时采集、显示和存储的功能。最后通过实验对该系统功能进行了验证,其完全满足设计要求,有效解决了上述工程问题。