马良丰， 冯 进， 魏 俊， 刘倩倩

(长江大学机械工程学院， 湖北荆州 434023)

引言

随着油气开发难度的不断加大，对大功率、高泵压压裂泵的需求量日益递增，同时对其工作性能的要求也不断提高。

目前对压裂泵的研究，主要集中在其关键件、易损件的疲劳寿命仿真，吸入过程气化仿真以及液体滑动密封的摩擦与磨损等方面。参考文献[1-7]主要通过有限元软件对曲轴和连杆在变工况条件下的疲劳寿命进行静力学分析，提取分析结果并确定出载荷谱进行疲劳寿命、疲劳安全系数计算，最终实现曲轴和连杆的结构改进；SHANKAR等[8]主要研究了往复接触密封系统的泄漏、摩擦和磨损，评估其密封性能， 改进了泵在高压冲击载荷作用下的密封系统； 莫丽等[9]针对最高冲次时存在共振的现象，通过有限元方法对往复泵整机进行模态分析及结构优化， 提高往复泵整机固有频率；针对往复泵容积损失和气化现象的研究，主要以CFD方法预测不同曲柄转角下的体积排量和容积效率[10]，通过改变进口压力边界条件，揭示了气化现象的发生、发展和消失的全过程，以及气化对吸入阀滞后关闭的影响，有助于优化泵的设计、改善工作性能[11-12]。上述研究对压裂泵的性能改进和可靠性水平的提高起到了积极作用，但曲轴曲拐布置方案是压裂泵工作性能及零部件可靠性研究的基础，而不同的曲轴曲拐布置方案下，压裂泵的工作性能差异较大，故研究压裂泵曲轴曲拐的的最优布置方案是非常有必要的。……