潜油电机保护器结构设计与分析

论文摘要

潜油螺杆泵采油是近几十年来新发展的一种机械采油工艺系统,保护器总成作为潜油螺杆泵的关键部件之一,其性能的优劣和工作的可靠性直接影响并决定了整个潜油螺杆泵石油开采系统的安全性和可靠性。潜油电机保护器总成装置除了满足密封、抗腐蚀性之外,还必须保证其宽温域（设计温度:-20℃150℃）、寿命长、耐冲击、抗疲劳等性能要求。保护器在运行过程中,主轴随着电机转动,受到轴向应力作用;电机润滑油在运转过程中的漏失现象不可避免;保护器胶囊体在“呼吸”过程中,受到温度、含腐蚀气体的天然气以及井液的侵蚀,使用寿命会缩短。因此保护器的止推轴承、机械密封结构和胶囊的设计是潜油电机保护器总成设计的关键。本论文以应用于2000 m以内井深,20 MPa压力等级的井下潜油电机保护器总成为研究对象,在分析现有保护器总成的结构形式、适用材料及设计工艺的基础上,系统研究潜油电机保护器总成的结构设计方案,以机械密封结构可靠、满足承受应力要求、使用寿命长为目标,确定了潜油电机保护器总成设计方案。针对保护器目前存在的一些问题,提出方案改进方法。根据保护器设计原则,对关键结构进行计算分析,对保护器进行优化,使其性能更加满足设计原则的要求。详细介绍了所设计的潜油电机保护器总成的结构组成和工作原理,建立了力学分析模型,借助有限元分析软件ANSYS对主要部件止推轴承、机械密封结构进行了仿真分析,分析止推轴承受到轴向力、机械密封结构受到压力时的力学性能,探讨了改进方案的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及研究意义
• 1.2 潜油电机保护器概述
• 1.2.1 潜油电机保护器发展概况
• 1.2.2 潜油电机保护器的组成及作用
• 1.2.3 潜油电机保护器总成结构和工作原理
• 1.2.4 关键部件的技术参数及技术特点
• 1.3 潜油电机保护器总成结构方案设计
• 1.3.1 结构设计原则
• 1.3.2 结构设计方案种类
• 1.3.3 结构设计方案的对比及选择
• 1.4 本文研究主要内容及结构形式
• 第二章 潜油电机保护器结构设计
• 2.1 潜油电机保护器主要部件
• 2.1.1 潜油电机保护器外壳
• 2.1.2 潜油电机保护器头部总成
• 2.1.3 潜油电机保护器轴承密封体
• 2.1.4 潜油电机保护器上保底座总成：
• 2.1.5 潜油电机保护器注油阀总成
• 2.1.6 潜油电机保护器止推轴承
• 2.1.7 潜油电机保护器上护轴管
• 2.1.8 潜油电机保护器花键套总成
• 2.1.9 潜油电机保护器机械密封总成
• 2.2 潜油电机保护器主要部件结构设计
• 2.2.1 机械密封结构设计
• 2.2.2 止推轴承设计
• 2.2.3 胶囊设计
• 2.2.4 其它部件结构设计
• 2.3 本章小结
• 第三章 潜油电机保护器关键结构分析
• 3.1 潜油电机保护器止推轴承的结构分析
• 3.2 潜油电机保护器机械密封体结构分析
• 3.2.1 O形圈结构分析
• 3.2.2 密封波纹管接触分析
• 3.3 本章小结
• 总结和展望
• 4.1 研究总结
• 4.2 工作展望
• 参考文献
• 附图 潜油电机保护器总装配图剖视图
• 致谢