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电控式配水系统执行机构的研究与实现 答辩学生：郭书君 专 业：机械制造及其自动化 指导老师：樊军副教授 1 课题研究背景与意义 课题来源 课题研究背景 （1）不能实现定量、精细注水。测调效率低，测试精度低。井下工况的波动变化无法得到有效的监控和调整。 （2）不能适应井下的高压差、高温度、恶劣腐蚀的环境，使用年限短，经常发生故障。 课题研究意义 （1）解决油田开发过程中出现的异常高压差注水井分层注水问题，提高测试效率和测试精度。 （2）将机电一体化技术与传感器技术应用到油田配水工艺中，通过地面自动控制系统，控制井下执行机构工作，实现分层注水自动控制的功能。 国内外研究现状分析 主要研究内容 （1）对井下执行机构的功能结构进行设计。 （2）采用虚拟样机技术，对电控式配水系统的功能零部件进行设计，并对其进行虚拟装配设计，并进行动态特性分析。 （3）通过室内实验，对电控式配水系统的工作性能进行测试。 分层注水功能 反洗功能 注水通道转换功能 实时检测单层动态参数 注水通道结构设计 传动结构设计 电动机的密封结构设计 电缆固定与密封结构设计 执行机构虚拟样机 样机存在的问题 改进后的虚拟样机 执行机构工作原理 第二代样机的室内试验 本次试验的试验目的如下： 1）对电控式配水系统执行机构的注水通道注水流畅性，通道之间转换可靠性、准确性、灵活性进行验证。 2）对电控式配水系统执行机构的密封性能进行验证。 总 结 （1）解决了使用单一油管完成异常高压差多层分注工艺，提出了一种全新的解决异常高压多层分注工艺技术。 （2）应用了机电一体化技术与传感器技术，设计了电控式配水系统执行机构，提高了其自动化程度。 展 望 （1）改进后的样机须到油田现场进行现场试验。 （2）对压力传感器和温度传感器集成设计在执行机构的结构有待于改进。 非常感谢各位专家、教授 的点评！ 新疆大学 电控式配水器系统执行机构的研究与实现 新疆大学硕士研究生毕业论文答辩 答 辩 主要内容 结论与展望 6 执行机构功能结构设计 2 阀芯结构改进设计 4 样机室内试验 5 1 课题研究背景与意义 执行机构动态特性分析 3 本论文得到横向课题——异常高压差井分注工艺技术研究(1410039)项目的支持 1 课题研究背景与意义 1 课题研究背景与意义 控制方式 集测、调、控为一体的多功能方向发展 智能化、自动化控制方式方向发展 耐高温、耐高压、防腐蚀、密封性更强方向发展 部件材料 注水方式 功能 控制注水井下出水阀的开口大小方向发展 1 课题研究背景与意义 1 课题研究背景与意义 2 执行机构功能结构设计 注水通道结构 传动结构 电机密封结构 电缆固定与密封结构 功 能 要 求 结 构 组 成 注水通道结构示意图 1—工作筒 2—保护壳 3—阀体 4—旋转阀芯 5—分水阀 2 执行机构功能结构设计 传动结构示意图 1—电动机 2—保护壳 3—检测电路板 4—法兰5—联轴器 6—推力轴承 7—深沟球轴承 8—支承座 9—旋转阀芯 10—阀体 2 执行机构功能结构设计 电动机密封结构示意图 1—盘根 2、6—O形胶圈3—密封阀4—保护壳5—电动机 6—联轴器7—检测电路板8—法兰9—阀体 2 执行机构功能结构设计 电缆固定结构示意图 1—保护筒2—密封胶3—第一卡套4第二卡套5—压紧螺母 2 执行机构功能结构设计 注水口 一层出 水口 二层 出水口 二层出 水通道 三层出 水通道 上工作筒 与保护筒 间隙形成 的环形通 道 2 执行机构功能结构设计 执行机构的结构设计 3 执行机构动态特性分析 阀芯角加速度-时间响应曲线图 阀芯角速度-时间响应曲线图 3 执行机构动态特性分析 尾部收缩伸张 6828.1 6 头尾左下、右上摆动并弯曲 6405.5 5 头尾左上、右下摆动并弯曲 6346.9 4 整体扭转 5561 3 整体左右摆动并弯曲 3176.6 2 整体上下摆动并弯曲 3121.4 1 振型特征 固有频率/Hz 阶次 头部左上、右下摆动并弯曲 9986.5 6 头部左下、右上摆动并弯曲 7041.3 5 头部左上、右下摆动并弯曲 6875.1 4 整体扭转 6136.2 3 整体左右摆动并弯曲 3989.5 2 整体上下摆动并弯曲 3519.8 1 振型特征 固有频率/Hz 阶次 阀体前6阶固有频率及振型 阀芯前6阶固有频率及振型 3 执行机构动态特性分析 第1阶 3 执行机构动态特性分析 阀体 阀芯 第2阶 第3阶 第4阶 第1阶 第2阶 第3阶 第4阶 4 阀芯结构改进设计 4 阀芯结构改进设计 结构改进 4 阀芯结构改进设计 一层 出水口 进水口 4 阀芯结构改进设计 二层 出水口 进水口 4 阀芯结构改进