摘要：为了解决煤层气井煤粉在炮眼、筛管、管壁、泵筒和泵阀的粘附造成的炮眼、筛管堵塞,固定阀漏失等问题。在静粘结附着理论的基础上,建立了变流道动粘附煤粉启动模型,分析了煤层气井管壁煤粉动粘附机理,通过理论建模与室内实验相结合的方法,综合考虑了井液温度、煤粉质量浓度、煤粉颗粒粒径、井液流速等对煤粉管壁动粘附规律的影响,基于控制变量法,进行了煤粉管壁动粘附各因素影响实验,得出管壁煤粉动粘附在不同井液温度、井液流速、煤粉质量浓度和煤粉粒径条件下的特性曲线,给出不同条件下管壁煤粉动粘附规律。结果表明:煤粉粘附速率随着煤粉粒径、煤粉浓度、井液温度的增加而增加,随着井液流速的增加而减少。可见管壁煤粉动粘附特性规律为煤层气井管壁煤粉冲洗工艺设计提供理论依据,对保障煤层气井连续稳定生产具有重要意义。

摘要：为提高水下基盘SCM吊装的效率,解决实际设备吊装过程中人力监测难、成本高等问题,该文以水下基盘为实例,以SCM为实物,设计了一种数字孪生实验系统。在渲染软件中对在建模软件中建立的三维模型进行渲染,在开发软件中构建虚拟环境并编写程序。吊装过程的实际数据通过传感器测量并通过串口传回系统,实验系统实时处理传回数据并实时操控系统中虚拟模型的相对位置,实现了吊装SCM时数字模型和物理实体同态映射的目的,并通过实验验证了其有效性。

摘要：智能完井系统发生井下设备故障时,为实现无需将井下设备全部提出即可检修等目的,设计一种液控智能完井井下湿式对接工具。该工具可在油井内将地面液控管线与井下液控管线实现对接和分离,且在对接时能够保证地面和井下液控管线稳定导通,在分离时可实现分离的两部分液控管线各自密封。工具采用卡爪结构提供对接锁紧力,并对卡爪的锁紧力进行推导计算,得到结构不同设计参数下的锁紧力。最后通过有限元仿真对卡爪进行强度校核,并根据结果确定卡爪的设计参数。经过设计分析,该工具满足井下使用要求,为智能完井系统检修提供新的解决方案。

摘要：针对海洋平台空间的局限性和天然气水合物开采特殊工况,设计了一种结构紧凑、分离效率较高、维护成本低的逆流式双螺旋叶片气液固多相旋流分离器,以期实现海上平台天然气、泥质粉砂和海水多相混流的高效分离。综合高含气、高流量、小粒径等因素耦合作用,建立气液固多相分离湍流数学模型,采用SIMPLE压力-速度耦合算法进行求解,揭示螺距、螺旋叶片头数和螺旋圈数等叶片结构参数对气液固多相旋流分离性能的影响规律;并依据气液固多相旋流分离双螺旋叶片的单因素优化结果,量化分析入口流速、含气体积分数、泥质粉砂粒径等生产参数对气液固多相旋流分离性能的影响程度。研究结果表明:当螺旋叶片的螺距为70 mm、螺旋头数为2且螺旋圈数为3时,逆流式双螺旋叶片气液固多相旋流分离性能最佳;增大入口流速可有效提高分离效率,入口流速达到3.0 m/s时,气、固两相分离效率分别提高至98.6%和83.2%;而含气体积分数由30%增至45%时,气相分离效率由99.4%降至96.5%,且气相出口含气体积分数由81.1%增至91.9%;泥质粉砂的粒径尺寸会影响分离效率,粒径尺寸为70 um时,分离效率可达93.4%。所得结论可为适用于天然气水合物开采的气液固多相分离器的设计和优化提供参考。

摘要：爬壁机器人将吸附性和壁上运动相结合,拓展了其工作空间,在各个领域应用越来越广泛。以钢制壁面为应用对象,分析爬壁作业的功能需求,设计了一款永磁吸附、轮式移动的机械底盘装置。对竖直壁面上机械底盘进行受力分析,得出其稳定工作的条件。机械底盘主要由行走轮、传动系统和机架组成,由直流电机驱动,实现四轮差速。对机械零件进行三维建模,并完成装配,检查其干涉性。采用有限元方法对该机械装置的主要零件进行了力学性能分析,并对其主要零件的力学性能进行了验证。

摘要：为研究一种适用于超高压石油井安全阀用密封圈,设计一种适用于做往复运动的弹簧蓄能密封圈结构方案,并分析密封圈唇口结构对密封性能的影响规律。通过构建V形等效弹簧建立二维轴对称模型,借助ABAQUS有限元仿真软件分析不同唇口结构的接触应力状态;以泄漏量为指标,评价单唇和双唇在介质压力35、70、105 MPa和相对运动速度4~8 mm/s下的密封性能;并在双唇口结构优化的基础上,分析唇口角度和唇口间距对密封性能的影响规律。结果表明:在70 MPa介质压力以下,单/双唇结构的密封性能随介质压力变化的趋势相同,随着介质压力逐渐升高,双唇结构的优势逐渐明显;双唇优化后,唇口角度和唇口间距仅对唇口局部接触压力分布有影响,对密封性能的影响十分有限;相对运动速度对2种结构的密封性能影响具有相同的规律;双唇结构密封性能整体比单唇结构提高约25%。

摘要：旋转唇形密封广泛用于机械行业,其密封圈的设计合理性直接影响着密封性能。采用有限元仿真、数值仿真等技术,研究唇口各个关键参数对密封圈性能的影响规律,并结合深度学习技术,利用Pytorch框架搭建出唇封性能神经网络预测模型,拟合出唇封各相关结构参数和其密封性能(泄漏率、摩擦力)之间的影响规律;利用建立的模型在参数空间中找到密封性能最优的一组参数值,通过经典唇封数值仿真技术验证该神经网络模型的准确性,提高了唇封结构优化设计效率。结果表明,基于Pytorch框架所搭建的非线性人工神经网络可建立精度较高的唇封结构参数和密封性能的非线性映射关系,利用这种方法可以快速找到优化程度更高的唇封结构参数,提高了唇封结构优化设计效率。

摘要：整体式潜油永磁同步电机螺杆泵机组,不同于传统分体式结构,永磁电机内部空间紧凑、结构复杂,易因电磁振动导致机组共振损坏。基于整体式机组电磁方案,开展电机空载、负载气隙磁场及电磁力分析,对定、转子及定转子装配进行模态分析,验证电机在电磁激振力作用下发生共振概率较低。可为该新型人工举升采油装备的研制提供设计依据,加速我国高致密油田水平井的开采进度。

摘要：燃气-蒸汽联合循环发电中燃气轮机与余热锅炉主体经常采用大扩张角过渡段连接,导致下游烟气流动不均匀,影响余热锅炉NOx选择性催化还原烟气脱硝效率。对此,提出通过布置三级导流板来改善烟道内烟气的流动均匀性,并采用计算流体力学模拟方法研究过渡段导流板布置形式、安装角度及布置密度等参数对烟道内烟气流动特性的影响规律。结果表明:未设置导流装置时过渡段出现明显漩涡,涡度可达20 m-1,导致烟气流动均匀性差;过渡段安装一级变倾角导流板可显著抑制漩涡的尺寸,安装二级变倾角导流板可显著改善过渡段内烟气流动均匀性,但是烟道后端烟气速度均匀性仍不高,安装三级导流板可同步改善过渡段和烟道内烟气流动均匀性,在换热模块三之后相对速度标准差系数降至2.1%。优化的导流板布置为:一级导流板水平投影长度2.25 m,间距1.20 m,角度15°~30°等差递增;二级导流板水平投影长度1.36 m,间距1.40 m,角度15°~60°等差递增;三级导流板长度0.70 m,间距1.00 m,水平安装。研究结果可为烟气均流装置的设计提供理论指导。

摘要：仿照岸边集装箱起重机基本原理,设计了岸边集装箱起重机按比例缩放模型,实现了岸边集装箱起重机的主要功能和作业运动过程;在Automation Studio软件中编写控制程序,包括驱动程序和主控程序,并利用可视化界面设计模块Visualization完成上位机人机界面的编写。整套装置较好还原了港口岸桥的吊装过程,为港口吊装防扭的相关理论研究提供了良好的实验测试平台。