电动潜油离心泵井下机组动力学研究

摘要

电动潜油离心泵是一种大排量举升石油的无杆抽油装备，适用于注水驱油的油井、高含水油井和低气油比油井采油，是油田生产中常见的无杆泵采油方式之一，在油田生产中占据着非常重要的地位。然而长期以来，由于电潜泵机组的结构较为复杂，工作环境恶劣，在使用过程中综合故障率较高，严重时会出现整个机组落井的重大事故，造成重大经济损失。对现场监控设备采集来的数据和实际检泵情况统计分析表明，振动过大往往是引发电潜泵机组故障的根源之一。本文将电潜泵井下机组作为一个整体的机械系统，应用转子动力学理论，研究了电潜泵系统的振动特性。本文主要包括以下内容：
　　(1)建立电潜泵系统的多自由度扭转振动力学模型，利用Prohl传递矩阵法建立频率方程式，给出电潜泵系统扭转振动的固有频率；
　　(2)在电潜泵系统的多自由度扭转振动力学模型的基础上，建立电潜泵系统启动过程的动力学模型。利用Riccati传递矩阵法和Newmark-β法，建立电潜泵系统的瞬态传递矩阵，对电潜泵系统启动过程的扭转振动特性进行仿真分析；
　　(3)建立电潜泵系统的多自由度弯曲振动力学模型和临界转速计算模型。分析油膜刚度、轴承座及基础的等效质量、轴承座及基础的等效静刚度对临界转速的影响。

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第1章 绪论

1.1 概述

1.2 课题研究的目的和意义

1.3 转子动力学研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 电潜泵机组工作状态描述

2.1 电潜泵机组的组成及特点

2.2 电潜泵机组各主要部件原理及特点

2.3 本章小结

第3章 电潜泵系统扭转振动特性研究

3.1 力学模型建立

3.2 数学模型建立

3.3 扭转刚度求解方法

3.4 电潜泵系统固有频率仿真分析

3.5 本章小结

第4章 电潜泵系统启动过程动力学研究

4.1 启动工况分析

4.2 力学与数学模型建立

4.3 启动过程动力学微分方程的数值解

4.4 系统仿真算法

4.5 电潜泵系统启动过程仿真分析

4.6 本章小结

第5章 电潜泵系统弯曲振动特性研究

5.1 电潜泵系统弯曲振动的力学与数学模型

5.2 求解临界转速的传递矩阵法

5.3 电潜泵系统临界转速仿真分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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