摘要：随着石油工业的发展,API螺纹由于其结构上的限制无法满足深井、超深井和高温高压油气井的要求,正逐步被连接强度高、密封性能优异的气密封螺纹接头所替代。为此,针对气密扣台肩与密封面过渡区域应力集中严重的问题,设计了一种带有应力释放槽结构的新型气密扣,利用有限元仿真研究了气密扣主要结构参数对其性能的影响。研究结果表明:较小的齿形角度变化对螺纹整体的等效应力分布影响较小;0°承载面齿形角性价比较高,10°导向面齿形角最为合适,10°台肩最为合适。研究结果可为气密扣结构参数优化设计提供理论依据。

摘要：针对目前钻井作业过程中出现的井喷失控事故,设计了井喷抢险装置。该装置在远程控制下能够与光套管连接并且能可靠封闭井口,提高了井喷抢险作业的安全性。井喷抢险装置主要由支撑系统、生根系统、起升系统、对中系统、封井系统和套管卡紧系统组成。作业过程:支撑架将井喷抢险装置支撑在井口,支撑架上的液压缸推动固定架向前运动,当到达指定位置后生根系统卡紧套管本体,实现井喷抢险装置的生根;在对中系统的作用下,封井系统在水平面内前后左右运动,使封井系统的轴线与套管的轴线共线;升降系统带动封井系统下降,到达指定位置后封井系统停止运动;关闭环形防喷器和全封闸板防喷器,分别封闭封井系统与套管间的环空空间和套管内孔。对各系统进行了详细的结构设计并且利用ABAQUS有限元软件对关键零部件进行了有限元分析。分析结果表明,装置的强度与刚度均满足要求,针对目前钻井井喷事故中抢喷时间长、作业危险性高的现状,井喷抢险装置能够快速与井口光套管连接,及时制止井喷,可封闭压力达35 MPa的井口。

摘要：深水钻机是半潜式钻井平台关键设备,如何选择、配置深水钻机系统是设计与建造我国第六代半潜式钻井平台首要问题。从深水钻机并行和离线操作能力与配置、作业效率、可变载荷及专利影响等方面论证了深水海洋钻机模式选型问题。常规深水海洋钻机、离线钻机和双井架钻机结构特点、应用情况以及离线操作配置分析表明,离线作业配置越完整全面,作业效率提升越大。以甘特图和深水钻井实例详细分解、探讨双井架钻机作业机理,即在工序之间进行并行作业和工序内进行离线作业。对比分析3种深水海洋钻机钻单井、钻多井及完井作业效率,发现双井架钻机相对离线钻机和常规钻机可大幅度提高作业效率,但双井架钻机系统质量增加,且受专利影响,成本增加。采用增量净现值模型综合各种影响因素分析表明:双井架钻机总体优于离线钻机。

摘要：为解决压裂泵车重载设备的隔振问题,提高现有橡胶隔振器的隔振性能,提出了一种新型隔振装置设计方案。基于隔振理论并结合压裂泵车发动机等上装设备的实际参数与要求,利用有限元软件ANSYS Workbench对该隔振装置的静、动态特性及模态进行了有限元分析。分析结果表明,该隔振器满足台上设备载荷下的强度要求,能够有效避免与上装设备和自身关键部件产生共振,确定了隔振器的危险频率为50和160 Hz。最后利用仿真软件Matlab对该隔振器的隔振性能进行了验证与分析,证明了该重载隔振器的设计具有良好的隔振性及稳定性。

摘要：针对工业设计专业课程实践教学存在的问题,以培养学生不同层次能力和综合素质为目标,探讨了在OBE-CDIO理念下工业设计专业课程实践教学体系的构建。深入分析社会、市场、企业需求,以能力培养为核心,定位专业实践课程教学目标。反向设计各实践教学环节,依托CDIO项目式教学,借助设计单元、专项设计和科研项目,构建递进式实践教学模式,循序渐进培养学生各项实践能力。并以学习成果为导向,创新评价方式,建立了多元化考核体系,促进实践教学体系的持续改进,以期实现培养工业设计人才创新实践能力和综合素质的目标。

摘要：协作机器人具有灵活,安全特点,已广泛应用于自动化领域以及中小企业中。为了保证与人交互的安全性,协作机器人通常采用中空电机与中空减速器配合的设计方案,以降低关节转动惯量,从而获得良好的外力感知与控制能力,这种设计导致协作机器人的关节具有了柔性。针对具有柔性关节的轻量级协作机器人,设计了一种基于期望动力学的柔性关节控制器,提高柔性关节机器人的轨迹跟踪精度和抖动抑制能力。在具有谐波减速器和力矩传感器的柔性关节上,基于连杆侧位置反馈与关节力矩反馈实现了从经典的电机侧控制到连杆侧控制的转变,并借助储存函数建立李雅普诺夫函数证明了该控制器的无源性与渐近稳定性。最后,通过Simulink仿真与单关节实验平台的关节轨迹追踪实验验证了柔性关节控制器的性能,结果显示其与全状态反馈控制相比具有关节力矩波动小、抖动抑制快以及轨迹跟踪误差小等优点。

摘要：针对海洋平台管路系统设计周期长、效率低等问题,以平台管路优化布置为研究对象,以管段长度、弯头数和架设高度为控制目标建立数学模型,对通用自适应遗传算法进行改进,设计了奖励函数处理约束条件。模拟计算结果表明,改进的自适应遗传算法进化时间大幅度减少,稳定性和进化效率明显增强;基于该算法的海洋平台管路优化设计方法,可用于进行多约束条件下的平台管路设计,可以提高设计效率、降低管路建设成本,并为海洋平台管路三维优化设计软件的开发提供理论支持。

摘要：为确定全金属螺杆泵定转子的最优间隙值,针对全金属螺杆泵定转子间隙配合的特点,分别采用有限元热力学分析方法和大涡模拟(Large eddy simulation,LES)模型,分析了金属螺杆泵内流动特性及温度、黏度对全金属螺杆泵定转子配合间隙的影响规律。根据优化分析结果,确定全金属螺杆泵定转子最优配合间隙区间为0.1~0.3 mm,并试制全金属螺杆泵样机进行试验。模拟结果表明:当转速相同时,黏度小于0.05 Pa·s的介质,泵效受间隙值影响效果显著,间隙值达到0.6 mm时,泵效降为0%;当介质黏度大于0.50 Pa·s时,间隙值对泵效的影响明显变小;介质黏度和转速是泵效的主要影响因素,提高转速可以改善泵效,但介质黏度对泵效的影响更为显著。现场测试结果表明:研制的全金属螺杆泵使用性能满足设计要求,其运转特性与室内试验结果基本一致,运行过程平稳可靠,泵效基本无变化。研究结果可为全金属螺杆泵的现场应用提供指导。

摘要：以钻井过程中的钻井参数优化组合为研究对象,引入约束条件以钻井成本最低为控制目标,建立了多元钻井参数组合的非线性最优化数学模型。对通用自适应遗传算法进行改进,并采用改进后的算法对该模型进行求解。优化仿真试验结果表明,基于改进自适应遗传算法(AGA)的钻井参数优化方法,可以完成约束条件下的钻井参数设计任务,在提高设计效率和精度的同时还可以降低钻井成本;改进AGA算法收敛迅速且稳定,群体适应度波动小、频率低,遗传进化效率显著提高,其性能优于改进前算法。

摘要：在油气输送过程中,由于混输泵入口缺乏缓冲调节装置导致泵入口含气体积分数波动幅度大,从而影响泵的工作性能。鉴于此,设计了一种新型水下气液混合器。该气液混合器将混输泵入口来液先进行气液分离,然后再混合。采用数值模拟与试验相结合的方法研究气液混合器内部流动特性。模拟结果表明:混合腔内能够形成明显的低压,对罐体内部分离的气体产生强烈的抽吸作用,同时其混合腔及扩散段内产生强烈湍流促进气液进一步混合。试验结果表明:安装气液混合器后,在不稳定含气率工况下能够减小约20%的波动幅度,混输泵增压能力提高17%左右,泵效提高约10%。研究结果可为气液混合器的相关研究提供参考。