【毕业设计】全自动泡沫流体PVT实验仪毕业设计说明书 ㊣ 精品文档 值得下载

并堵住杯盖上的小孔，冲洗并擦净擦干杯和盖。

将臂梁放在底座的刀垫上，沿刻度移动游码使之平衡。

在水准泡位于中心线下时即已达到平衡，在靠近钻井液杯边的游码边缘读取钻井液密度值。

前些年，根据中国石油天然气行业标准，按储层流体高压物性分析要求对泡沫钻井液密度测定装置进行改进，研制出了泡沫钻井液密度测定装置，建立了测定泡沫钻井液密度压力温度关系的方法。

主要包括模拟井筒中钻井液转动起来改进装置加热模式，使加热范围扩大到。

该装置能测量运动中钻井液的密度，克服了以往只能测量钻井液在静止条件下的密度。

全自动泡沫流体实验仪与上面的测定装置原理基本相同，利用计算机软件跟踪测试，更好的测定不同类型泡沫钻井液在不同地层温度，压力条件下的密度，并能够自动测量采集数据计算并分析打印试验结果，测量更精确，可以为钻井设计提供重要的实验数据，更好的服务于我国的钻井技术。

全自动泡沫流体实验仪的设计第页共页设计的大体思路实验仪的结构具体名称如下密封圈Ⅰ筒体手柄密封圈Ⅱ压紧螺母卡簧容器塞盖阀门油杯压力表柱塞泵步进电机固定架支架柜活塞设计的原理设计的原理在设定温度条件下，通过改变压力大小，来观察并记录密度随压力的变化情况，并随时记录密度大小同理，在定的压力条件下，通过改变温度高低，来观察并记录密度随温度的变化情况，并随时记录密度大小，这样既可以得出钻井液密度与压力温度的关系，而且可以得出在不同条件下钻井液的密度值。

以下实验流程方框图可以简要说明实验仪测试系统的原理实验仪工作原理与泡沫钻井液密度测定装置基本相同。

工作时，步进电机旋转带动柱塞泵螺杆旋转，柱塞移动，缸内出现负压，油杯内的液体被吸入缸内。

柱塞向另方向移动，将液体压缩后另单向阀被打开，被吸入缸内的液体排除流入与缸相连的管道。

再通过管道流入筒体内，进而推动活塞移动，压缩泡沫钻井液，全自动泡沫流体实验仪的设计第页共页改变钻井液的压力，支架柜内装配的计算机软件会测试钻井液随压力的变化情况。

优化设计利用上述原理，实验仪的优点在于采用计算机软件跟踪测试。

只需在计算机软件操作界面上输入具体的温度值，然后操作系统加热或冷却，再启动电机计量泵，设定电动计量泵的流量和上限压力，正反启动电机计量泵，排尽泵和过渡容器端的空气，吸满工作液水停泵。

在达到设定的温度值后，设定泵的恒压功能和参数值此时压力表读值，启动电动机计量泵，当泵的压力达到设定值时，泵会自动停止。

实验仪的优点体现在结构简单操作方便测量精确。

主要设计部分的实物图设计的主要部分是剩有泡沫泥浆即泡沫钻井液的筒体部分。

技术关键在设计中最主要的是注意筒体内的压力，根据工作压力和温度以及工作的其它环境选择合理材料和结构，螺纹设计要满足强度要求，且要注意密封效果。

要根据实用经济美观的原则设计容器的尺寸和结构。

筒体设计实验仪的设计筒体设计筒体材料的选择设计之前首先对筒体进行材料的选择。

压力容器材料费用占总成本的比例很大，般超过。

材料性能对压力容器运行的安全性有显著的影响。

选材不当，不仅会增加总成本，而且有可能导致压力容器破坏事故，因此，合理选择压力容器是设计的关键之。

压力容器用材多种多样，有钢有色金属非金属复合材料等，用的最多的还是钢。

设计中我选择了不锈耐酸钢，因为不仅在高温高压下变形抗力较大而且耐酸耐腐蚀性强，适合本设计的操作条件，成本也较其他耐酸不锈钢小。

筒体结构的选择近年来，高压容器的操作压力越来越高，容器尺寸越来越大，这就迫使人们去研究高压容器的新结构和新的设计方法。

普遍使用或散见于文献中的高压容器的筒体结构主要有单层厚壁筒体双层或多层筒体饶丝式筒体其他形式筒体剖分块式层间充压式其他形式各种结构的筒体承载能力如下图全自动泡沫流体实验仪的设计第页共页根据筒体结构的承载能力和设备的操作条件以及技术经济指标，选择单层厚壁筒体。

筒体内径的设计根据体积公式而工作要求根据结构需要以及为使整体美观，选取筒体内径筒体长度的设计由可得可知钻井液在筒体中所占的长度为，又考虑到活塞，螺母等在筒体中所占的空间，在设计中取筒体高度。

厚度的设计筒体设计根据我国钢制石油化工压力容器的设计规定，为计算简便，内压厚壁圆筒壁厚的计算仍采用薄壁圆筒的中径公式。

由机械设计手册，对，可查得其中，为为常温时材料的抗拉强度为钢材的屈服点根据设计压力和液柱静压力确定计算压力液柱静压力假设液体密度小于设计压力的忽略不计园筒应力分析如图弹性失效设计准则将容器总体部位的初始屈服视为失效。

对于韧性材料，在单向拉伸应力作用下，屈服失效判据的数学表达式为全自动泡沫流体实验仪的设计第页共页式中材料的屈服点，许用应力代替中的材料屈服点，得到相应的设计准则由于历史的原因，压力容器设计中，常用最大拉应力来代替中的应力，建立设计准则，即压力容器材料的韧性较好，对于承受内压的薄壁圆筒，经向和周向薄膜应力为应力形成个二维系统。

最大正应力发生在垂直于轴的截面上，而最大剪应力发生在与轴成的截面上，其值为最大主应力与最小主应力之差的半，等于最大正应力之半，即所谓相当应力值，即在复杂应力下的二倍剪应力，相当于材料受拉伸时的应力，。

当剪应力达到最大值时，相当应力即达到屈服时应力。

全自动泡沫流体实验仪的设计第页共页内壁表面剪应力，时有最大值。

只承受内压相当于应力值代入设计的数据，由化工设备手册查得，在时的许用应力是。

于是可得出满足强度要求容器塞盖的设计容器塞盖的结构设计所设计的顶盖是由下面的沟槽和上面的立柱组成。

中心轴处开直径为的孔，与上端的阀门管道连接。

从经济美观方面考虑，设计立柱直径。

塞盖通过密封槽上的密封圈与筒体密封连接，并通过螺母压紧。

塞盖与螺母通过卡簧连接。

在顶盖的上部安装卡簧和个的螺孔。

顶盖的设计图如下容器塞盖的设计塞盖的密封设计在设计中用型圈来实现密封，型圈密封具有优良的密封性能，特别实用于高压密封，不仅可用作小直径密封元件，而且也可用作大直径元件。

因为筒体内盛装的是钻井液，具有定的腐蚀性，根据美国公司的精密型圈手册材料推荐表选用精密形圈的材料为丁晴橡胶。

丁晴橡胶具有耐热耐磨和耐老比的特点它有良好的耐水性气密性及优良的粘结性能。

密封是由型圈和金属沟槽组成。

此处的密封圈只需有好的密封配合，因此选择液静密封型的型圈。

标准型圈尺寸图如下全自动泡沫流体实验仪的设计第页共页根据容器塞盖密封槽的尺寸，选择密封圈断面直径，所以选择密封圈直径为，密封圈型号为。

螺母设计螺母设计容器塞盖与筒体之间的密封要靠螺母来压紧。

根据筒体和塞盖的尺寸设计螺母的结构和尺寸如下螺母设计螺纹联结设计筒体和容器顶盖为螺纹联结的形式，加上型圈的密封，使容器能满足密封性能，并能拆卸方便，运用广泛。

从加工工艺考虑，对于筒体内螺纹的直径，在满足条件的情况下，我们取公称直径为查机械设计手册第二版上册，对些般螺纹的分类特点及应用见下表分析由于设计的试验仪筒体部分需承受较高的内压，需要连接强度高，自锁性好，根据上表，我们将螺纹设计为梯形螺纹。

绝大多数螺纹连接在装配时必须拧紧，使连接在承受工作载荷之前预先受到个力的作用，以增强联结的可靠性和紧密性，以防止受载后被联结件出现缝隙或者发生相对滑移，特别是像汽缸类别等。

筒体的内径为，因为要安装密封圈，所选螺纹直径应大于密封圈直径，便于安装密封圈。

全自动泡沫流体实验仪的设计第页共页由冶金工业出版社机械零件设计手册标准梯形螺纹表可查得选型螺距外径内径中径螺纹强度校核螺母螺纹牙的强度计算螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，般螺母的材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹牙的强度。

由机械设计第五章得螺纹牙危险截面式中螺纹牙根部厚度，单位，对于梯形螺纹，为螺距弯曲力臂，单位螺母材料的许用切应力，单位螺母材料的许用弯曲应力，单位。

经查表知所选材料活塞设计满足强度校核所以选螺纹型号合适活塞设计活塞结构设计活塞在筒体内部移动，通过活塞来回移动从而压缩筒体内泡沫泥浆，改变钻井液压力，此须活塞必须与筒体紧密联结，其加工要求也高。

为增加内部液体体积，在活塞两头中间挖直径深的孔。

并在上孔中间设计，深的标准螺纹孔，以便取出活塞。

根据筒体内径为，设计活塞结构和尺寸如下图全自动泡沫流体实验仪的设计第页共页活塞的密封设计在全自动泡沫流体实验仪工作过程中，活塞起了相当大的作用。

因此，活塞除了尺寸加工精度高之外，还必须与筒体有好的密封效果，这样才能达到完善的改变钻井液压力的目的。

此处的型圈作为活塞和筒体的联结部分，不仅要保证密封效果，还要能使活塞在容体内移动，因此选择液动密封型的型圈。

根据活塞密封槽的尺寸，选择密封圈断面直径，所以，所以选择密封圈直径为，密封圈型号为。

支架柜的设计实验仪支架柜，选用不锈钢折边而成，设计成如下框架固定筒体的部分垫个铁皮，加厚以增加强度。

柱塞泵的选择选择海安华达石油仪器有限公司生产的容积为，承载压力为的单扛毕业设计总结全自动柱塞泵。

毕业设计总结截止到六月上旬，关于全自动泡沫流体实验仪的设计已经完成。

通过计算及校核结果，可以得出主体设计可以满足工作要求的结论。

由于时间有限，辅助零部件的设计产品根据外部要求的改进产品试制和改进等后继设计工作都没有在本次毕业设计中体现。

但这次设计涉及原理理论设计，强度分析三大方面，通过对本次系统的设计，我在进步巩固四年来所学理论的基础上，扩大了视野，增加了知识面，初步掌握了产品设计的思路和方法，对实际工程设计的般步骤工艺要求标准规范等都有了进步的认识和了解。

在本次毕业设计中，我的课题是全自动泡沫流体实验仪的设计。

设计过程中不仅要清楚仪器的结构，了解它的原理和功能，同时要了解到国内外相关知识的发展现状。

通过这次毕业设计，我对设计的些最基本的步骤和过程有了个很好的了解，掌握了些最基本的技巧和方法，还学会如何利用手册去查自己想要设计的东西，这对我今后的工作是次极好的实习。

在设计过程中，我用到了很多以前学过的东西，将以前分门别类学到的课程结合到起使用，促使我对四年学习的知识进行了次较为系统的整理和复习，同时对以前所学的理论知识有了进步的了解。

这次设计中，我不断遇到些问题，经常到图书馆查资料，遇到较大困难时，主