摘要：针对深井超深井以及水平井等高难度井井筒内普遍存在砂桥、岩屑床等导致的套管难以下放到位的问题,研制了一款以涡轮为动力元件的旋转引鞋套管下放工具。通过建立涡轮定、转子的三维模型,利用ANSYS仿真软件对其进行流道抽取、仿真分析和水力性能预测,并搭建了10级涡轮试验台架进行水力性能试验。试验结果表明:试验数据与仿真数据相符;涡轮最佳转速区间为600~1000 r/min,扭矩120~180 N·m,压降稳定在1.6 MPa左右;在工作转速100~200 r/min时,涡轮扭矩为245~290 N·m,满足250 N·m的最大扭矩需求。所得结论可为旋转引鞋套管下放工具的设计和优化提供技术支持。

摘要：为确保孤网模式下频率稳定性,水电站通常采用参数较小的固定PID(F-PID)控制,导致调节速度慢,难以实现全工况最优控制.针对这一问题,设计了一种基于改进灰狼优化算法(IGWO)和反向传播神经网络(BPNN)的水轮机调节系统(HTRS)自适应变PID控制器(V-PID),以在全工况下获得最优调节效果.首先,搭建高精度的HTRS仿真平台,并按水头和导叶开度变化范围划分工况.然后基于Hopf分岔理论确定各工况下PID参数约束条件及最大值.进一步,采用基于PID参数最大值数据集、综合ITAE指标和非线性收敛因子的IGWO计算出各工况下最优PID参数,并以最优PID参数作为BPNN样本数据,通过训练得到自适应V-PID控制器神经网络模型.最后,以某实际水电站为例,验证了V-PID控制器效果.仿真试验表明:基于V-PID控制器的非线性HTRS模型可根据工况变化在线自动调整PID参数,以结构简单、易实现为前提,实现了孤网模式下水电机组全工况最优控制.

摘要：目前国内专业化测井公司大多拥有内置源上千枚,国家对放射源的管控极其严格,稳谱源管控成为安全管理的关键环节。仪器在维修或运输过程中丢失或被盗,如不能及时发现,可能导致人员误照射或放射源失控风险。现有的放射源探测器由于涉源仪器高密度金属外壳屏蔽、选用晶体体积小等原因,均不能检测出仪器内部稳谱源信号。为解决该问题,研制了一种便携式能谱源探测器,该装置采用高分辨率大体积碘化钠(NaI)晶体和光电倍增管(PMT),采用该类别检测器独有的峰值采样原理,实现了对屏蔽后的纳居里级稳谱源快速、准确的检测。研制的稳谱源探测器不仅操作简便、探测效率高,而且能够在不拆卸仪器、仪器不工作的情况下,有效识别仪器内部的稳谱源。

摘要：目前针对涡轮钻具叶片径向厚度分布的研究较为欠缺。为此，基于CFD方法，以贝塞尔曲线造型方法生成的叶片型线为基础，设置叶片顶部至叶根处2种厚度变化不同的叶型，采用等比例缩放的形式进行叶片造型，通过数值模拟并与普通弯扭叶片的涡轮钻具进行对比分析，研究变截面叶片对涡轮钻具性能的影响。研究结果表明：改进后的叶片1结构在100～2 000 r/min转速范围内所能承受的扭矩相比于等厚叶片结构增大了21%,但压降总体高出等厚叶片结构6.6%;叶片2结构相比于等厚叶片所能承受的扭矩增大了18.3%,但压降升高了12.3%;改进后的2种叶片结构最高效率可达71.75%和71.83%,相比等厚叶片结构有显著提升。研究结论可为高性能涡轮钻具叶片的设计提供理论参考。

摘要：涡轮钻具作为重要的井下动力钻具，具有良好的发展前景，钻井液流变性对其输出性能具有十分重要的影响。将钻井液认定为非牛顿流体，利用五次多项式的方法对叶片的线型进行构造，基于四参数流变模式建立了本构方程，探究不同稠度系数、流动指数、密度的钻井液对涡轮内流场分布及输出性能的影响关系。通过正交试验、采用极差分析法，把涡轮的效率作为主要的评价因素，选取了效率最高的钻井液参数，分析得出各因素对效率影响的主次关系，其中密度影响大于稠度系数影响大于流动指数影响。将各因素与效率之间的相关性进行分析，得到效率与密度之间有显著的正相关关系，与稠度系数和流动指数之间存在负相关关系。研究结果可以反演涡轮叶片的优化设计，并可以为现场钻井液的选取提供依据。

摘要：盐穴因其密封与稳定特性成为压缩空气储能库(以下简称储能库)首选,储能库可以实现大规模的清洁储能,能实现电力供需的“削峰填谷”,是实现“双碳”目标的重要方向之一。井口装置、注采管和封隔器组成的井筒体系是储能库与地面设备的连接通道,然而受气体注采流量的限制和冲蚀作用的影响,现阶段的小通径井筒严重限制了压缩空气储能电站的装机规模。为优化储能库注采井筒体系,对大通径井口装置、耐腐蚀套管和大尺寸封隔器的设计与加工中存在的主要问题进行了分析,并结合工程实际提出了解决措施和合理化建议。研究结果表明:(1)井口装置设计需考虑到每层套管头座挂芯轴悬挂器台阶的承载强度,需要校核及验证悬挂器最小壁厚处的抗外挤强度、承受井下反压时顶丝的抗剪切强度等参数;(2)套管选材应充分考虑制造工艺及经济成本在盐穴压缩空气储能工况中的适用性,建议在易发生冲蚀处使用耐蚀合金纯管材,其余部位优选具有性价比的耐腐蚀套管;(3)大尺寸封隔器建议整体采用芯轴设计,胶筒选用氢化丁腈橡胶或四丙氟橡胶等材质,卡瓦建议采用笼式桶状。结论认为,提出的注采井筒体系设计优化措施,能够为该类型储能项目的大尺寸井筒注采体系设计与优化提供方法和思路。

摘要：通过三峡升船机实测运行数据分析,研究了升船机不同运行工况下的齿轮齿条载荷变化规律,并通过数据拟合结果建立齿轮齿条载荷计算模型。利用载荷模型与升船机不同行程内的船厢水深分布规律编制了多工况组合下的齿轮齿条载荷谱,通过齿轮齿条疲劳寿命计算,并结合前期的全尺寸模拟试验结果验证了三峡升船机齿轮齿条传动系统的服役可靠性。研究表明,三峡升船机齿轮齿条载荷主要由受船厢水深、运行状态控制的确定性载荷与一个服从正态分布的随机载荷偏差构成,通过数据拟合建立了升船机齿轮齿条载荷计算模型;受升船机运行模式与船厢水深变化影响,齿轮齿条上下齿面均会发生受载,且不同区域处齿条受载情况不一致,因此需要分区域编制载荷谱;对于驱动齿轮与中部齿条,载荷主要集中于齿轮下齿面与齿条上齿面,对于顶部和底部齿条,载荷分别集中于齿条的下齿面和上齿面,且其载荷较中部齿条更为显著;对于受载条件最为恶劣的底部齿条上齿面,计算得到滚动接触疲劳损伤损伤度仅达到1.36×10^(5),对应的齿条实际疲劳寿命可达到3.11×10^(11)次行程,远远超出齿条设计寿命;前期完成的全尺寸齿轮齿条模拟试验结果也同样验证了三峡升船机齿轮齿条传动系统在设计寿命周期内不存在疲劳损伤风险。

摘要：目前全国铁路扣件螺栓防腐养护工作量大，现有的扣件螺栓涂油设备存在螺栓感应不准确、轨道上有障碍时不能感应等问题，导致不能实现设备对扣件螺栓的定点定量涂油，针对这一缺陷，设计了一种轨道扣件螺栓识别传感器。通过分析铁路轨道扣件螺栓实际分布情况，对识别传感器进行了设计及优化，创新性地设计了可自适应轨道扣件螺栓位置的摆臂结构，实现了传感器对不同高度分布的轨道扣件螺栓的精准识别；根据识别传感器与涂油设备喷油口的相对安装位置，通过计算机控制技术，实现了涂油设备对轨道扣件螺栓识别与涂油的联动，采用补偿算法实现设备喷油开始时间及持续时间的精确控制。将识别传感器应用于扣件螺栓涂油装置现场试验，结果表明，传感器可完成对轨道上不同情况扣件螺栓的识别，识别精度达99%,涂油设备对扣件螺栓的油脂喷涂覆盖率最低可达96.6%,且不会出现现有设备存在的误识别情况。

摘要：针对板式换热器对油基钻井液冷却效果差的问题，通过数值模拟方法，分析板式换热器波纹板在不同波纹倾角、不同波纹节距、不同波纹高度下对油基钻井液冷却性能的影响。采用响应面试验设计方法，建立以冷却效果与处理量为综合评价指数的响应面模型，分析参数间的交互作用和三个因素的敏感性。结构优化后，油基钻井液进出口温差相比结构优化前增大9.9 K。进行预测值和计算值验证，综合评价指数误差为4.95%。所做研究为板式换热器的现场应用提供了参考。

摘要：为优化丢手释放接头的结构强度和重量,提出以应力和质量为目标函数的多目标优化设计方法。将响应面设计方法与有限元数值分析结合,建立了应力和质量关于结构参数的响应面模型,分析了参数间的交互效应。基于响应面模型,通过多目标优化分析获得了释放接头的最佳结构参数配置。优化后的结构应力下降19.5%,而质量增长较小。数值及实验验证表明,优化后的结构安全可靠。所提优化设计方法结合了响应面原理、有限元数值分析和实验测试,可为类似机械或工程结构的设计提供参考。