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双作用增压缸注水系统的设计与动态分析

作　者: 马亚静
导　师: 刘宏昭
学　校: 西安理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 双作用 增压注水泵 功率键合图
分类号: TH38
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


双作用注水泵是石油矿场采油机械中的重要设备,它能一次性输出高压水和低压水,同时满足高压欠注井和低压注水井的注水开发。注水系统在注水工艺中起着非常重要的作用。国内外的科研机构和采油企业一直对其研究和开发,也取得了一定的效益,但是迄今为止尚未形成系统的增压注水系统的设计理论,因此对它的研究仍是石油机械领域的重点。本文针对增压注水泵的特点和发展趋势,以现有的增压注水理论为基础,对其进行完善和补充。通过理论分析和设计计算,进行了双作用增压注水系统设计,确定了液压系统回路和主要参数,对系统中各液压元件进行了选型和校核。本论文的重点是双作用增压缸注水系统的动态特性。通过对注水系统的仿真试验,观察系统各部分的结构参数对其动态特性的影响,从而找出满足要求的最佳匹配参数范围,为以后的系统改进提供数据依据。其次,文中采用功率键合图法对双作用增压缸注水系统进行建模,然后将动态方程与大型工程软件Matlab的仿真工具箱Simulink结合起来,把动态方程转化为Simulink仿真程序,从而建立起双作用增压缸注水系统的计算机仿真模型并进行仿真。通过对液压系统元件参数的不断调整得到合理的仿真结果,为注水系统的设计和参数优化提供了有益的借鉴。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-11
  1.1 引言  7
  1.2 国内外增压注水设备的使用现状及发展趋势  7-8
    1.2.1 国外增压注水设备  7
    1.2.2 国内增压注水泵的使用现状和发展趋势  7-8
  1.3 双作用增压注水泵的工作原理  8-9
  1.4 增压注水系统的深入研究  9-10
  1.5 课题研究的主要内容  10-11
2 双作用增压注水系统设计  11-25
  2.1 双作用增压注水系统设计要求  11
  2.2 本系统参数化设计的主要内容  11
  2.3 双作用增压注水系统  11-13
    2.3.1 双作用增压注水系统的组成  11-12
    2.3.2 工作机理分析  12-13
  2.4 双作用增压注水系统设计计算  13-24
    2.4.1 设计要求  13
    2.4.2 设计难点  13-14
    2.4.3 系统压力的确定  14-15
    2.4.4 液压泵的选择  15-16
    2.4.5 液压阀的选择  16-17
    2.4.6 调速装置  17-18
    2.4.7 蓄能器  18-22
    2.4.8 其它辅助元件的选择  22-24
  2.5 主要液压元件型号  24
  2.6 本章小结  24-25
3 功率键合图建模理论与方法  25-33
  3.1 仿真技术简介  25
  3.2 液压系统常用建模方法  25-27
    3.2.1 液压系统建模与仿真的要求及步骤  25-26
    3.2.2 动态系统常用的数学模型  26-27
  3.3 功率键合图理论基础  27-32
    3.3.1 功率键合图起源及发展  27-28
    3.3.2 功率键合图基本构成元素  28-32
    3.3.3 液压系统功率键合图模型的建立  32
    3.3.4 由功率键合图导出系统数学模型  32
  3.4 本章小结  32-33
4 双作用增压注水系统建模与动态特性仿真  33-55
  4.1 双作用增压注水系统动态仿真中参量的确定  33-36
    4.1.1 源元件的功率参数  33
    4.1.2 转换元件的功率参数和运动定理  33
    4.1.3 容性元件的功率参数和运动定理  33
    4.1.4 惯性元件的功率参数和运动定理  33-34
    4.1.5 阻性元件的功率参数和运动定理  34-36
  4.2 注水系统建模  36-45
    4.2.1 双作用增压注水系统的功率口模型  36-37
    4.2.2 系统元件的功率键合图模型  37-41
    4.2.3 双作用增压注水系统键合图模型  41-42
    4.2.4 双作用增压注水系统动态模型  42-44
    4.2.5 动态模型中的具体参数  44-45
  4.3 注水系统SIMULINK仿真  45-50
    4.3.1 SIMULINK运行原理  46
    4.3.2 双作用增压注水系统的SIMULINK仿真  46
    4.3.3 双作用增压注水系统的SIMULINK仿真模型  46-47
    4.3.4 仿真结果分析  47-50
  4.4 注水系统参数优化  50-54
    4.4.1 弹性模量βe的取值  50-51
    4.4.2 换向阀的阻性效应对系统动态性能的影响  51-54
  4.5 本章小结  54-55
5 全文总结  55-57
  5.1 研究工作总结  55-56
  5.2 工作展望  56-57
致谢  57-59
参考文献  59-63
附录 SIMULINK仿真程序  63-65

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 泵 > 各种用途
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