电动潜油螺杆泵保护器轴承载稳定性.pdfVIP

大 庆 石 油 学 院 学 报 第32卷 第 5期 2008年 10月 JOURNA1OFDAQING PETRO1EUM INSTITUTE Vo1．32 No．5 Oct． 2008 电动潜油螺杆泵保护器轴承载稳定性 董振 刚 ，张铭钧 (1．哈尔滨工程大学 机 电工程学 院，黑龙江 哈尔滨 150001； 2．大庆油田力神泵业有限公司 ，黑龙江 大庆 16331I) 摘 要 ：电动潜油螺杆泵减速器保护器轴的多点扶正构成非均布多铰支撑 ，直接采用欧拉公式难以准确分析轴的失 稳状态，利用有限元法分析轴的稳定性，给出 22．2mm与 ~30．0mm保护器轴的第一次、后继二次失稳l临界力．结果表 明，在轴向压力作用下，保护器轴处在第一次失稳之后、后继二次失稳之前工作；提供的失稳波形对优化保护器结构有指 导意义． 关 键 词 ：电动潜油螺杆泵 ；减速器；保护器轴 ；稳定性 ；有限元法 中图分类号 ：TE933．3；TH327 文献标识码 ：A 文章编 号：1000—1891(2008)05—0061—03 0 引言 地面驱动螺杆泵杆管磨损严重 ，且不能应用于斜井 、水平井等_】]．电动潜油螺杆泵通过潜油电动机 直接驱动螺杆泵运转 ，克服地面驱动螺杆泵长距 离传动带来 的杆管磨损、脱杆 、地面驱动可靠性差等缺 点Et-6~，举升系统效率更高 ，但是受到井下套管环形空间的限制 ，该泵设计难度增大 ，国内外已开发出的产 品排量小 、功率小，关键技术还有待进一步深入研究 ]． 电动潜油螺杆泵保护器处于螺杆泵与减速器之 间，保护器轴承载着螺杆泵转子传递下来的轴向压力 ， 一 旦失稳，轴将快速磨损 ，引发系统破坏．为防止该轴失稳 ，设计多个非等距离分布的扶正轴承 ，构成非均 布多铰支撑．对于该支撑系统的稳定性问题 ，直接采用欧拉公式难 以解决 ，为此 ，采用有限元法对现 已开 发出的~22．2mm和 ~30．0mm两种保护器轴 的稳定性进行分析计算． 1 力学模型 ≯22．2mm保护器轴有 6个扶正轴承和 1个止推轴承，~30．0mm保护器轴有 5个扶正轴承和 1个止 推轴承 (见图1)．在失稳过程中，这些扶正轴承不一定都起支撑作用．在轴向压力作用下 (见图 2)，第一次 失稳只有最上端的扶正轴承B和止推轴承C有支撑作用 ，是两端铰支的杆．随着压力的增加 ，后继二次失 稳是靠近扶正轴承 B，c中间接近二分点的扶正轴承 E，与 B，c一起有支撑作用，构成非均布 的三铰支撑 连续梁．再后继三次、四次失稳将会有更多的中间扶正轴承有支撑作用 ，直到最终失稳使所有 的扶正轴承 起支撑作用 ，构成非均布的多铰支撑连续梁． 扶正轴承 1 扶正轴承 2 扶正轴承 3 11：推轴承 扶 正轴承 4 扶 轴承 5 图1 ~3o．0mlTl轴径保护器结构 收稿 日期 ：2008—04—14；审稿人 ：罗 敏 ；编辑 ：任志平 基金项 目：中国石油天然气集团公司项 目(07B9010502) 作者简介 ：董振刚(1967一)，男 ，博士生 ，高级工程师 ，主要从事电动潜油泵的设计开发方面的研究 式 大 庆 石 油 学 院 学 报 第 32卷 2008年 2 有 限元法 为 保护器轴结构属于非均布多铰支撑系统 ，不可能用传统的经典解析 ：噩L 法求其理论解析解 ，所以采用有限元法求解． 元