抽油泵阀罩的应力计算及失效分析.pdf

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1、2011正第4O卷石油矿场机械第8期第39页0ILFIELDEQUIPMENT2011，40(8)：39～42文章编号：1001—3482(201I)08—0039-04抽油泵阀罩的应力计算及失效分析李春红(大庆油田有限责任公司采油工程研究院，黑龙江大庆163453)摘要：对某采油厂失效抽油泵的调查发现，阀罩内部磨损而引起的阀罩卡阀球事故已成为抽油泵失效的主要原因之一。应用ANsYs／Ls—DYNA软件，建立阀球撞击阀罩力学模型，分析抽油泵阀罩的受力。结果表明：柱塞在上、下冲程运动过程中，阀球频繁开启撞击阀罩，导致阀罩局部应力过大，使阀罩局部

2、产生疲劳破坏，阀球不能正常工作。仿真结果与现场实际吻合较好，对抽油泵阀罩的结构改进提供了依据。关键词：抽油泵泵阀；仿真；失效分析；有限元中图分类号：TE933．302文献标识码：AStressCalculationandFailureAnalysisofPumpValveCoverLIChun—hong(PetroleumProductionEngineeringResearchInstitute，DaqingOilfieldCo．，Ltd．，Daqing163453，China)Abstract：Asurveyonfailurepumpin

3、anoilfactoryshowedthatvalvestuckcausedbyvalvecoverinternalabrasionhasbecomeoneofthemainreasonsaboutpumpfailure．UsesoftwareANSYS／LS—DYNA，establishingthemechanicalmodelthatthevalveballhitsthevalvecover，simulatingandanalyzingtheforcestateofthevalvecover，findthatduringthemoveme

4、ntprocessoftheup—strokeanddown—stroke，thevalveballhitvalvecoverfrequently，causinghighlocalstressofvalvecover，theperiodicimpactsmakethevalvecoverlocalfatiguefailure，resultinginthevalveballnottowork．Thesimulationresultagreeswellwiththeactualresult，providingbasisfortheimprove—

5、mentofvalvecoverstructure．Keywords：pumpvalvecover；simulation；failureanalysis；finiteelement大部分整筒抽油泵采用的是槽形球室型闭式阀的使用寿命是很有必要的。本文采用ANSYS／LS—罩，阀罩内部的球室壁有3条或4条弧状凹直槽，由DYNA有限元分析软件对阀球撞击阀罩进行应力外向内看形似梅花瓣状，其结构如图1所示口]。阀计算和强度分析，以探索抽油泵阀球撞击阀罩的损球在开启的过程中撞击阀罩，导致阀罩内部的花瓣坏机理。状结构部位磨损变形，随着阀球频繁撞击阀罩，其变

6、]4』4一A形逐渐增大，最终导致阀罩卡阀球的事故，使抽油泵失效。]。这种失效已经成为抽油泵失效的主要形式，因此研究槽型球室闭式阀罩失效的原因，寻求防止阀罩的导向筋疲劳磨损的有效措施，对延长阀罩·—_JA图1槽形球室型闭式阀罩结构收稿日期：2011-02—21基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目(2011BAA02B00—01)作者简介：李春红(1979一)，女，黑龙江庆安人，工程师，硕士，主要从事机械采油系统工程节能技术方面的研究，E-mailjmzl964@126．corn。石油矿场机械1基于ANSYS／LS—DYNA的阀球撞击阀罩仿真

7、模型1．1模型的建立由于ANSYS不便于进行复杂曲面建模，因此利用三维软件Solidworks构建阀球阀罩模型，并在ANSYS中读取此模型，所建立模型如图2。b部分阀罩图2阀革模型为便于计算，对模型进行了简化。1)冲击过程中阀球、阀罩的变形为弹性变形。2)由于模型几何、载荷及约束对称，同时为了节省计算时间，取阀罩的1／4进行分析。泵阀具体c泵阀参数如表1所示。图3阀罩有限元模型网格划分表l抽油泵泵阀性能参数1．3定义接触在ANSYS／LS—DYNA中没有接触单元，但只要定义可能接触的接触表面和它们之间的接触类型，以及与接触有关的一些参数，在程

8、序计算过程中就能保证接触界面之间不发生穿透。根据抽油泵泵阀模型的情况选用表面与表面自动接触，接触面为1．2网格划分阀球_4]，目标面为阀罩。阀罩的结构较复杂，为了减