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潛油電泵軸的可靠性分析與設計

  潛油電泵軸是電泵采油設備中的重要零件,在電泵機組中起著傳遞扭矩的作用,將來自電機的扭矩通過矩形鍵傳遞給泵內的每一級葉輪,同時,經花鍵軸將扭矩傳遞給上一節泵。如果它出現故障,將迫使整個機組停機,進行維修,嚴重影響油田的正常生產。因而,開展潛油電泵軸可靠性分析與設計的研究,使產品的設計更加合理,可靠性更高,具有重要的理論意義和實用價值,必將產生良好的經濟效益和社會效益。
  本文在潛油電泵軸數據收集與統計分析方面主要工作有:利用概率論與數理統計知識,對收集的泵軸數據進行分析、處理,建立影響泵軸失效因素的統計模型;利用故障樹分析法,找到系統的最薄弱環節及故障樹頂事件的發生概率,完成潛油電泵軸可靠性的定性分析和定量評定。編制了可靠性數據收集軟件,應用該軟件收集泵軸的基礎數據。在潛油電泵軸的可靠性設計方面主要工作有:在常規可靠性設計準則的基礎上,考慮影響泵軸失效的不確定性因素,建立應力、強度干涉模型;在對泵軸進行受力分析的基礎上,建立潛油泵軸相應的有限元模型,利用ANSYS軟件進行求解,以獲得泵軸整體結構的應力分布圖,利用ANSYS的PDS后處理,進行潛油電泵軸單個設計變量評定及多個設計變量相關性的研究,利用概率靈敏度,使設計對象在質量和可靠性不變的條件下成本更低。上述研究工作的開展及取得的成果進一步深化了泵軸可靠性分析和設計理論,對提高潛油電泵機組的可靠性研究也有一定的借鑒作用。
  潛油電泵作為重要的機械采油設備在油田得到了廣泛應用。據統計資料表明,目前我國已有潛油電泵進近3700口(截止1996年底),僅大慶油田就有近1700口,占機械采油井總數的10%,產液量占總產液量的30%,成為油田為高產、穩產的重要手段之一。時至今日,潛油電泵已發展為不再以單一的設備存在,而是以一整套系統存在。
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