偏心回转油气混输泵关键部位摩擦特性分析
滚动转子式油气混输泵工作特性试验研究
◀油气田开发工程▶滚动转子式油气混输泵工作特性试验研究∗张志广１ꎬ２㊀潘灵永２㊀王峻乔２㊀张晓青１㊀代琼曦２(１ 华中科技大学能源与动力工程学院㊀２ 中石化石油机械股份有限公司)张志广ꎬ潘灵永ꎬ王峻乔ꎬ等.滚动转子式油气混输泵工作特性试验研究[Ｊ].石油机械ꎬ２０２３ꎬ５１(１２):１２０－１２９.ＺｈａｎｇＺｈｉｇｕａｎｇꎬＰａｎＬｉｎｇｙｏｎｇꎬＷａｎｇＪｕｎｑｉａｏꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｗｏｒｋｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｒｏｌｌｉｎｇｒｏｔｏｒｏｉｌ￣ｇａｓｍｉｘｅｄ￣ｆｌｏｗｐｕｍｐｓ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０２３ꎬ５１(１２):１２０－１２９.摘要:滚动转子式油气混输泵正在天然气开采领域快速推广ꎬ其试验研究有助于为泵头理论分析和正向设计建立基础ꎬ对于实现高性能泵头研发和推动天然气开发具有重大价值ꎮ通过搭建宽工况㊁高稳定性㊁高精度的内循环试验平台ꎬ开展了某型滚动转子泵工作温度㊁压力㊁排量和功耗测试试验ꎬ完成了其工作特性分析ꎬ全面建立了泵头工作机制ꎬ证明了该类泵头性能的优越性ꎮ研究结果表明:在油气混输作用下ꎬ滚动转子泵的缸内气体增压过程趋于等温压缩ꎬ工作腔温升有限ꎬ排气温度能够维持在５５ħ左右ꎮ滚动转子泵虽然在天然气开发领域作为压缩机使用ꎬ但更多地体现了泵的工作特性:泵头实际排量与转速和进气压力呈正比ꎬ与进排气压差线性负相关ꎻ泵头容积效率与进排气压差线性负相关ꎻ泵头功耗与进排气压差线性正相关ꎬ但与进气压力无关ꎬ且随转速升高其增长幅度不断上升ꎻ滚动转子泵的出口压力脉动远低于往复式天然气压缩机ꎬ而其增压橇外输压力脉动几乎被完全削减ꎬ体现出了重大设备优势ꎮ研究结果可为油气混输泵的设计与应用提供参考ꎮ关键词:滚动转子式油气混输泵ꎻ准等温压缩过程ꎻ工作特性ꎻ排量特性ꎻ压力脉动特性中图分类号:ＴＥ９７４㊀文献标识码:Ａ㊀ＤＯＩ:１０ １６０８２/ｊ ｃｎｋｉ ｉｓｓｎ １００１－４５７８ ２０２３ １２ ０１８ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＷｏｒｋｉｎｇＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＲｏｌｌｉｎｇＲｏｔｏｒＯｉｌ￣ＧａｓＭｉｘｅｄ￣ＦｌｏｗＰｕｍｐｓＺｈａｎｇＺｈｉｇｕａｎｇ１ꎬ２㊀ＰａｎＬｉｎｇｙｏｎｇ２㊀ＷａｎｇＪｕｎｑｉａｏ２㊀ＺｈａｎｇＸｉａｏｑｉｎｇ１㊀ＤａｉＱｉｏｎｇｘｉ２(１ ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎻ２ ＳｉｎｏｐｅｃＯｉｌｆｉｅｌｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔＣｏｒ￣ｐｏｒａｔｉｏｎ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｒｏｔｏｒｏｉｌ￣ｇａｓｍｉｘｅｄ￣ｆｌｏｗｐｕｍｐｓａｒｅｒａｐｉｄｌｙｇａｉｎｉｎｇｐｏｐｕｌａｒｉｔｙｉｎｔｈｅｎａｔｕｒａｌｇａｓｅｘｔｒａｃ￣ｔｉｏｎｉｎｄｕｓｔｒｙꎬａｎｄｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｓｅｐｕｍｐｓｈｅｌｐｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈａｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｆｏｒｗａｒｄｄｅｓｉｇｎｏｆｐｕｍｐｈｅａｄｓꎬｗｈｉｃｈｉｓｏｆｇｒｅａｔｖａｌｕｅｔｏｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｈｉｇｈ￣ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐｕｍｐｈｅａｄｓａｎｄｔｈｅｐｒｏｍｏｔｉｏｎｏｆｎａｔｕｒａｌｇａｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ.Ｂｙｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇａｎｉｎｔｅｒｎａｌｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｌａｔｆｏｒｍｗｉｔｈｗｉｄｅｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓꎬｈｉｇｈｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎꎬｔｅｓｔｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｎｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｔｅｍ￣ｐｅｒａｔｕｒｅꎬｐｒｅｓｓｕｒｅꎬｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆａｃｅｒｔａｉｎｔｙｐｅｏｆｒｏｌｌｉｎｇｒｏｔｏｒｐｕｍｐｗｅｒｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄꎬａｎｄｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｐｕｍｐｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ.Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎꎬｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｐｕｍｐｈｅａｄｗａｓｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄꎬｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｓｕｐｅｒｉｏｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｉｓｔｙｐｅｏｆｐｕｍｐｈｅａｄ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｆｉｎｄ￣ｉｎｇｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔꎬｉｎｔｈｅｃｏｎｔｅｘｔｏｆｏｉｌ￣ｇａｓｍｉｘｅｄ￣ｆｌｏｗꎬｔｈｅｇａｓｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗｉｔｈｉｎｔｈｅｐｕｍｐ ｓｃｙｌｉｎｄｅｒ０２１ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械ＣＨＩＮＡＰＥＴＲＯＬＥＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ㊀２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期∗基金项目:中国石油化工集团有限公司重点实验室项目 偏心转子油气混输泵技术研究 (ＪＫＬ２０００７)ꎮｔｅｎｄｓｔｏｗａｒｄｓｉｓｏｔｈｅｒｍａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎꎬａｎｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｉｓｅｗｉｔｈｉｎｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｃｈａｍｂｅｒｒｅｍａｉｎｓｌｉｍｉｔｅｄꎬｍａｉｎ￣ｔａｉｎｉｎｇｔｈｅｅｘｈａｕｓｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｔａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ５５ħ.Ａｌｔｈｏｕｇｈｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｒｏｔｏｒｐｕｍｐｓａｒｅｕｓｅｄａｓｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｓｉｎｔｈｅｎａｔｕｒａｌｇａｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｆｉｅｌｄꎬｔｈｅｙｐｒｉｍａｒｉｌｙｅｘｈｉｂｉｔｐｕｍｐ￣ｌｉｋｅｗｏｒｋｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ:ｔｈｅａｃｔｕａｌｐｕｍｐｈｅａｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｉｓｄｉｒｅｃｔｌｙｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｔｏｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎａｌｓｐｅｅｄａｎｄｉｎｔａｋｅｐｒｅｓｓｕｒｅꎬａｎｄｌｉｎｅａｒｌｙｉｎｖｅｒｓｅｌｙｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｔｏｔｈｅｉｎｔａｋｅ￣ｅｘｈａｕｓｔｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅꎻｔｈｅｐｕｍｐｈｅａｄｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｓｌｉｎｅａｒｌｙｉｎｖｅｒｓｅｌｙｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｔｏｔｈｅｉｎｔａｋｅ￣ｅｘｈａｕｓｔｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅꎻｔｈｅｐｕｍｐｈｅａｄｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｓｌｉｎｅａｒｌｙｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｔｏｔｈｅｉｎｔａｋｅ￣ｅｘ￣ｈａｕｓｔｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅꎬｂｕｔｕｎｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｉｎｔａｋｅｐｒｅｓｓｕｒｅꎬｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅꎬｔｈｅｍａｇｎｉｔｕｄｅｏｆｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｅｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｗｉｔｈｈｉｇｈｅｒｒｏｔａｔｉｏｎａｌｓｐｅｅｄｓ.Ｎｏｔａｂｌｙꎬｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｐｕｌｓａｔｉｏｎａｔｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｒｏｔｏｒｐｕｍｐ ｓｏｕｔ￣ｌｅｔｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｌｏｗｅｒｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇｎａｔｕｒａｌｇａｓｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｓꎬａｎｄｔｈｅｅｘｈａｕｓｔｐｒｅｓｓｕｒｅｐｕｌｓａｔｉｏｎａｔｔｈｅｂｏｏｓｔｅｒｓｋｉｄｉｓａｌｍｏｓｔｅｌｉｍｉｎａｔｅｄꎬｈｉｇｈｌｉｇｈｔｉｎｇｔｈｅｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｉｓｅｑｕｉｐｍｅｎｔ.Ｔｈｅｓｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅ￣ｓｕｌｔｓｍａｙｐｒｏｖｉｄｅｖａｌｕａｂｌｅｉｎｓｉｇｈｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｏｉｌ￣ｇａｓｍｉｘｅｄ￣ｆｌｏｗｐｕｍｐｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｒｏｌｌｉｎｇｒｏｔｏｒｏｉｌ￣ｇａｓｍｉｘｅｄ￣ｆｌｏｗｐｕｍｐꎻｑｕａｓｉ￣ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓꎻｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｃｈａｒａｃ￣ｔｅｒｉｓｔｉｃꎻｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃꎻｐｒｅｓｓｕｒｅｐｕｌｓａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ０㊀引㊀言多相混输在油气田开发中的应用日趋深入ꎬ能够带来显著的经济与社会效益[１]ꎮ目前现场仍以离心泵[２]㊁螺旋轴流泵[３]㊁螺杆泵等常规多相混输泵为主ꎬ由于它们均采用将成熟泵头结构直接引入的方式ꎬ故适用范围有限ꎬ无法满足复杂多变的现场工况ꎮ尤其是对于含气０~１００％全工况混输㊁大入口压力变化范围(６ＭＰａ甚至更高)和频繁出砂井况ꎬ其稳定性差ꎬ故障率高ꎮ因此ꎬ新型油气混输泵头结构的探索㊁开发与推广应用备受关注ꎮ鉴于转子式容积型泵头结构简单㊁工作稳定ꎬ宽含气率混输性能可靠ꎬ且适用压力变化范围大ꎬ国内外相继开发出以同步回转泵[４]㊁摆动转子泵[５]和滚动转子泵为代表的３种新型油气混输泵头体ꎬ正在国内各大气田推广ꎮ同步回转泵体结构由西安交通大学屈宗长教授首先提出ꎬ其团队在完成样机研制的基础上ꎬ针对该型泵头开展了系统性研究ꎬ涵盖整机动力特性与摩擦功耗分析㊁径向间隙与端面间隙对泵头排量影响分析㊁转子端面摩擦建模及其影响因素研究等ꎮ目前ꎬ他们的科研工作主要集中于整机结构的改进和滑板部件的优化设计[６]ꎮ南洋理工大学的ＴＡＮＫ Ｍ 等[７]则基于滑板摩擦受力模型ꎬ对该类泵头结构不断完善ꎬ同时完成了整机性能试验ꎬ并进一步提出一种串联滑板型同步回转结构ꎮ然而由于运动部件过多ꎬ同步回转混输泵的整机摩擦磨损虽然得以减小ꎬ但无法承受高速运转ꎬ导致其实际应用受限ꎮ摆动转子泵的工作原理与摆动转子压缩机机体完全一致ꎬ由于滑板和活塞间连接设计不同ꎬ可衍生出众多变体结构ꎮ虽然在性能试验㊁结构形式创新[８]㊁摩擦损失理论建模[９]㊁动力学特性分析[１０]等方面ꎬ摆动转子压缩机机体已得到广泛研究ꎬ但它在国内作为泵头体进行开发应用仅始于２０１５年前后ꎮ西南石油大学的吉效科[１１]和李洋等[１２]针对某型单缸摆动转子泵分别开展了动力学理论分析和工作腔流场仿真ꎬ并完成了样机试验验证ꎮ然而ꎬ由于采用单缸结构ꎬ该型混输泵主轴阻力矩波动过大ꎬ整机运转稳定性不足ꎬ无法满足当前大排量高负荷的现场需求ꎮ滚动转子泵同样来源于与之对应的滚动转子压缩机ꎮ作为一种常见的制冷和热泵用核心机ꎬ滚动转子压缩机在设计理论[１３]㊁运动学与动力学建模[１４]㊁试验研究和仿真分析[１５]等方面发展成熟ꎬ当前研究主要聚焦于机体结构改进[１６]㊁整机性能提升方法[１７]㊁工作腔泄漏理论模型研究[１８]ꎮ２１世纪初ꎬ基于滚动转子压缩机发展而来的泵和膨胀机[１９]相继被开发并投入使用ꎬ且均展现出良好性能ꎮ滚动转子泵通过摒弃进㊁排气阀门组件ꎬ结构更为简单ꎻ其泵头内部始终以油气混输形式对外输送介质ꎬ不仅适用于传统意义上的油气混合外输ꎬ而且可结合配套工艺直接替代压缩机实现纯天然气增压外输ꎬ在单井携液采气㊁混输增压采气[２０]和负压抽吸采气[２１]方面效果显著ꎬ利于充分挖掘气藏潜力ꎬ对于中后期气井的稳产增产意义重大[２２]ꎮ目前正在川西新场气田㊁鄂尔多斯大牛地气田等地进行大力推广ꎮ与其余２种新型混输泵相比ꎬ滚动转子泵关键部件之间的接触和连接方式最为简单ꎬ设备故障率１２１２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期张志广ꎬ等:滚动转子式油气混输泵工作特性试验研究㊀㊀㊀大幅降低ꎬ整机运转可靠性得到有力保障ꎬ不仅可以保持长期高效作业ꎬ而且排量提升(含转速提升)的限制因素减少ꎬ因此更具发展潜力ꎬ市场前景也更为广阔ꎮ滚动转子泵的基本结构虽然与滚动转子压缩机相同ꎬ但由于尺度㊁工质物性㊁实际工况及工作环境的改变ꎬ其动力学特性㊁内部流动特性和工作特性与后者完全不同ꎮ然而ꎬ目前未见与之相关的文献发表ꎮ对其工作特性等客观规律认识的不足ꎬ使得满足大排量㊁高压差需求的高性能泵头研发步伐严重受阻ꎬ极大限制了产品发展和更新迭代速度ꎮ通过开展滚动转子式油气混输泵试验研究ꎬ揭示泵头真实工作特性ꎬ掌握泵头工作机制ꎬ能够为高性能泵头研发提供有力技术支撑ꎬ对于服务天然气田全生命周期高效开发意义重大ꎮ本文阐明了滚动转子泵工作原理ꎬ并匹配泵头增压开采工艺ꎬ完成了高稳定性高精度内循环试验平台搭建ꎻ同时通过开展泵头出口温度㊁压力㊁排量和电机功率等性能参数测试试验ꎬ完成了泵头温升特性㊁排量特性㊁压力脉动特性和功耗特性分析ꎬ揭示了该型泵头典型工作特征ꎬ证明了其性能优越性ꎮ１㊀滚动转子式油气混输泵增压工艺图２㊀滚动转子式油气混输泵井口增压工艺流程Ｆｉｇ ２㊀Ｗｅｌｌｈｅａｄｐｒｅｓｓｕｒｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｒｏｔｏｒｏｉｌ￣ｇａｓｍｉｘｅｄ￣ｆｌｏｗｐｕｍｐ１ １㊀滚动转子式油气混输泵结构原理滚动转子式油气混输泵主体结构由主轴㊁组合偏心转子系统㊁滚动活塞㊁缸体和闸阀构成ꎬ如图１所示ꎮ当主轴匀速旋转时ꎬ在偏心滚动活塞和上下往复运动闸阀的联合作用下ꎬ它们与缸体间形成的工作腔发生周期性变化ꎬ实现工质循环输送ꎮ由于泵头不含进㊁排气阀门ꎬ整机结构简单㊁运行稳定ꎬ基本可实现任意气液比油气混输ꎮ特别是其组合偏心转子系统采用了全滚动轴承结构ꎬ一方面使闸阀与滚动活塞间摩擦磨损得以控制ꎬ闸阀寿命得到延长ꎻ另一方面使主轴与滚动活塞直接接触带来的摩擦磨损几乎被消除ꎬ从而有效提升了整机能效ꎮ此外ꎬ滚动转子式油气混输泵采用了双缸结构ꎬ直接避免了单缸结构中主轴阻力矩波动过大的缺陷ꎮ图１㊀滚动转子式油气混输泵结构原理示意图Ｆｉｇ １㊀Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｒｏｔｏｒｏｉｌ￣ｇａｓｍｉｘｅｄ￣ｆｌｏｗｐｕｍｐ１ ２㊀滚动转子式油气混输泵地面工艺滚动转子式油气混输泵作为核心装备可广泛应用于各个领域ꎬ特别是在以单井增压采气和排液采气为代表的天然气稳产㊁增产方面取得了显著成效ꎮ基于该新型泵头的天然气地面工艺流程如图２所示ꎮ具体为:井口来气首先经前置气液分离器完成与井下携液的分离ꎬ然后进入滚动转子泵在其工作腔内实现气体增压ꎻ经增压后的天然气随后进入后置油气分离器ꎬ将气体从泵头工作腔带出的润滑油分离出去ꎬ最后进入集输管线ꎬ完成全部增压外输流程ꎮ期间ꎬ在后置油气分离器中被分离出的润滑油ꎬ则会在高压排气压力作用下经空冷器冷却后被再次注入泵体ꎬ实现压差自循环ꎮ为匹配上述增压工艺流程ꎬ采用一体化成橇设计后的滚动转子泵增压橇主要由底座㊁前置气液分２２１ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期离器㊁主电机㊁滚动转子泵㊁补油泵㊁后置油气分离器㊁空冷器及其配套管路仪表阀门等组成ꎮ２㊀试验台搭建以ＰＸＢＱ６３３０Ｄ型滚动转子泵增压橇为试验对象ꎬ通过搭建能够覆盖其典型工况的试验平台ꎬ完成泵头性能测试试验ꎬ揭示滚动转子式油气混输泵真实工作特性ꎮ２ １㊀试验方案滚动转子泵增压橇包含了完整的动力系统㊁润滑系统㊁泵油系统㊁冷却系统㊁管路系统和控制系统ꎬ只需设备通电并接入气源即可正常工作ꎬ据此搭建泵头性能测试平台如图３所示ꎮ图３中的泵头出口背压阀用于调整排气压力ꎬ减压阀直接将经偏心泵增压后的高压气减压至泵头进口设计压力ꎬ储气罐则进一步对泵头进气予以缓冲稳压ꎮ此时ꎬ增压橇㊁背压阀㊁减压阀与储气罐构成了一个完整内循环系统ꎬ外置空压机则会在管路泄漏造成一定气量损失时进行适时补气ꎬ保证了试验平台的运行可靠性ꎮ图３㊀ＰＸＢＱ６３３０Ｄ型滚动转子泵增压橇试验平台方案设计Ｆｉｇ ３㊀ＳｃｈｅｍｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｂｏｏｓｔｅｒｓｋｉｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｌａｔｆｏｒｍｏｆＰＸＢＱ６３３０Ｄｒｏｌｌｉｎｇｒｏｔｏｒｐｕｍｐ２ ２㊀设备介绍与参数说明ＰＸＢＱ６３３０Ｄ型滚动转子泵增压橇主要技术参数见表１ꎮ因进气压力范围大ꎬ泵头排量和脉动特性分析尤为重要ꎬ试验过程中各温度㊁压力测点设置在泵头进㊁出口以及后置油气分离器出口ꎮ泵头性能测试过程中ꎬ温度测量采用ＬＥＤ一体式温度变送器ꎬ量程－５０~１５０ħꎬ精度０ ２％ＦＳꎮ低频压力测量采用常规压力变送器ꎬ型号为ＨｏｓｓｗｉｌｌＨＣＰ４００ꎬ量程０~１０ＭＰａꎬ精度０ ５％ＦＳꎬ采样频率６００Ｈｚꎮ高频压力测量则采用了高频数采与动态压力传感器ꎬ其中高频数采型号为ＨＢＭＱｕａｎｔｕｍＸ－ＭＸ８４０Ｂꎬ共８通道ꎬ２４位分辨率ꎬ最高采样频率４０ｋＳ/ｓꎮ动态压力传感器型号为ＵＮＩＫ５０００ꎬ量程０~１０ＭＰａꎬ精度ʃ０ ２％ＦＳꎬ频响３ ５ｋＨｚꎬ实际试验所采用的采样频率为１２００Ｈｚꎮ表１㊀ＰＸＢＱ６３３０Ｄ型滚动转子泵增压橇技术参数Ｔａｂｌｅ１㊀Ｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｂｏｏｓｔｅｒｓｋｉｄｆｏｒ３㊀试验结果分析３ １㊀泵头温升特性滚动转子式油气混输泵配置了压差循环自润滑系统ꎬ并利用多通道润滑设计ꎬ基本达到了与缸内喷油相同的冷却效果ꎬ使腔内工质增压成为一种准等温压缩过程ꎮ试验结果表明ꎬ在不同进出口压差和转速工况下ꎬ空冷器只需间歇启停ꎬ即可使泵头排气温度持续维持在５５ħ以下ꎬ从而为泵头长期稳定运转提供有力保证ꎮ显然ꎬ滚动转子混输泵的小温升工作特性较往复式天然气压缩机(出口温度普遍高于１００ħ)体现出显著优势ꎮ３ ２㊀泵头排量特性滚动转子泵的工作排量ＱＶ(ｍ３/ｈ)可表示为:ＱＶ＝６０Ｖｓｎｐ１ｐ０æèçöø÷ηＶ(１)式中:Ｖｓ表示泵头工作腔最大可用容积ꎬｍ３ꎻｎ表示主轴转速ꎬｒ/ｍｉｎꎻｐ１表示入口绝对压力ꎬＭＰａꎻｐ０表示标准大气压ꎬ取０ １ＭＰａꎻηＶ表示泵头容积效率ꎬ可以是任意结构参数与工作参数的组合函数ꎬ但主要受泵头工作参数(转速㊁进气压力㊁进出口压差等)影响ꎮ根据ＰＸＢＱ６３３０Ｄ型泵头结构参数ꎬ上式可简化为:ＱＶ＝０ ６５ｎｐ１ηＶ(２)㊀㊀泵头排量性能测试的主要目标便是揭示排量ＱＶ和容积效率ηＶ的统计规律ꎬ建立泵头排量预测机制ꎮ３ ２ １㊀转速影响滚动转子式混输泵以变频电机作为动力来源ꎬ在来气压力不变的条件下ꎬ可通过增大电机转速直接提升整机排量ꎮ给定进气压力１ ０ＭＰａꎬ试验获得不同进排气压差下泵头排量随主轴转速变化关３２１ ２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期张志广ꎬ等:滚动转子式油气混输泵工作特性试验研究㊀㊀㊀系ꎬ如图４所示ꎮ由图４可知:随主轴转速增大ꎬ泵头排量均不断增长ꎻ进一步作出二者线性拟合曲线可知ꎬ各曲线几乎均与ｙ轴交于零点ꎬ故可认为泵头排量ＱＶ与转速呈正比ꎬ但增长比例与进㊁排气压力有关ꎮ图４㊀泵头排量随转速变化关系(进气压力１ ０ＭＰａ)Ｆｉｇ ４㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｐｕｍｐｈｅａｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｒｏｔａｔｉｏｎａｌｓｐｅｅｄ(ｗｉｔｈｉｎｔａｋｅｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆ１ ０ＭＰａ)同时注意到ꎬ上述泵头排量与转速成正比的结论从侧面表明ꎬ滚动转子泵的工作腔容积效率ηＶ基本不受转速影响ꎮ３ ２ ２㊀进气压力影响保持来气温度不变ꎬ进气压力的增长意味着单位容积内工质质量流量的增长ꎮ给定主轴转速５００ｒ/ｍｉｎꎬ试验获得不同进排气压差下泵头排量随进气压力变化关系及其线性拟合曲线ꎬ如图５所示ꎮ由图５可知ꎬ与主轴转速影响规律类似ꎬ泵头排量ＱＶ随进气压力同样呈正比例放大关系ꎬ但放大比例由压差决定ꎬ故工作腔容积效率ηＶ基本与进气压力无关ꎮ图５㊀泵头排量随进气压力变化关系(转速５００ｒ/ｍｉｎ)Ｆｉｇ ５㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｐｕｍｐｈｅａｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｉｎｔａｋｅｐｒｅｓｓｕｒｅ(ｗｉｔｈｒｏｔａｔｉｏｎａｌｓｐｅｅｄｏｆ５００ｒ/ｍｉｎ)３ ２ ３㊀进排气压差影响滚动转子泵以油气混输的形式工作ꎬ工作腔内的润滑油与气体工质(如天然气)混合后共同参与增压热力过程ꎬ可同时起到润滑㊁冷却和密封作用ꎬ能够使增压后的气体温升得以控制ꎬ基本实现等温压缩ꎮ此外ꎬ由于泵头不含排气阀门ꎬ压缩腔内实际发生的更多是一种大容积高压气体与小容积低压气体瞬时掺混增压过程ꎬ故滚动转子泵虽然可作为压缩机用于气体增压ꎬ但采用的是泵类设计方法ꎬ体现出的更多是泵的工作特性ꎮ因此ꎬ进排气压差对该型泵的排量影响更为显著ꎬ而进排气压比的影响则相对微弱ꎬ并无明显规律ꎮ给定主轴转速５００ｒ/ｍｉｎꎬ试验获得不同进气压力下泵头排量随进排气压差的变化关系及其线性拟合曲线ꎬ如图６所示ꎮ图６中各曲线表明ꎬ对任意进气压力ꎬ泵头排量ＱＶ均会随进排气压差的增大而逐渐下降ꎬ且下降斜率保持不变ꎬ二者基本呈线性负相关关系ꎮ图６㊀泵头排量随进排气压差变化关系(转速５００ｒ/ｍｉｎ)Ｆｉｇ ６㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｐｕｍｐｈｅａｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｉｎｔａｋｅ￣ｅｘｈａｕｓｔｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ(ｗｉｔｈｒｏｔａｔｉｏｎａｌｓｐｅｅｄｏｆ５００ｒ/ｍｉｎ)图７㊀泵头容积效率随进排气压差变化关系(转速５００ｒ/ｍｉｎ)Ｆｉｇ ７㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｐｕｍｐｈｅａｄｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｉｎｔａｋｅ￣ｅｘｈａｕｓｔｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ(ｗｉｔｈｒｏｔａｔｉｏｎａｌｓｐｅｅｄｏｆ５００ｒ/ｍｉｎ)根据式(２)和以上试验结果ꎬ得到不同进气压力下泵头容积效率ηＶ随进排气压差的变化关系及其线性拟合曲线ꎬ如图７所示ꎮ由图７可知ꎬ泵头容积效率ηＶ与进气压力无关ꎬ仅由进排气压差Δｐ决定ꎬ且为典型的线性负相关关系ꎮ４２１ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期３ ３㊀泵头功耗特性如上所述ꎬ滚动转子式油气混输泵呈现出典型泵类工作特性ꎬ泵头消耗功率与进排气压差和工作转速密切相关ꎬ而与外输气体排量(对应进气压力这一参数)无关ꎮ试验过程中ꎬ泵头功耗直接以电机实际消耗电功率予以监测ꎮ给定进气压力１ＭＰａꎬ试验获得不同转速下泵头功耗随进排气压差的变化关系及其线性拟合曲线ꎬ如图８所示ꎮ由图８可知ꎬ对任意转速ꎬ泵头功耗Ｐｅ均会随进排气压差的增大而逐渐上升ꎬ且上升斜率保持不变ꎬ二者基本呈线性正相关关系ꎮ图８㊀泵头功耗随进排气压差变化关系(进气压力１ＭＰａ)Ｆｉｇ ８㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｐｕｍｐｈｅａｄｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｉｎｔａｋｅ￣ｅｘｈａｕｓｔｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ(ｗｉｔｈｉｎｔａｋｅｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆ１ＭＰａ)㊀㊀进一步分析各曲线变化规律可知ꎬ在相同压差下ꎬ泵头功耗并未随转速的增大而成比例放大ꎮ分析其原因为ꎬ主轴转速提升后ꎬ泵头运转不稳定性增大ꎬ导致各相对运动部位摩擦因数变大ꎬ故摩擦功耗上升ꎬ整机功耗相对转速增长也更快ꎮ３ ４㊀泵头进㊁出口压力脉动特性３ ４ １㊀泵头进口压力变化特性增压橇中的前置气液分离器虽然可使滚动转子泵的进口压力稳定性得以保证ꎬ但由于不含进气阀门ꎬ受泵头工作腔周期性容积变化影响ꎬ其进口压力将不可避免出现微弱波动ꎮ以采样时间１ｓ为例ꎬ试验获得不同转速下泵头进口压力时域变化曲线ꎬ如图９所示ꎮ由图９可知ꎬ泵头转速越高ꎬ进口压力波动愈密集ꎬ压力脉动峰峰值愈小ꎮ最小转速(３００ｒ/ｍｉｎ)时ꎬ滚动转子泵进口压力脉动峰峰值最大ꎬ但仍不足０ ００４ＭＰａꎬ相对压力平均值的占比在０ ８％以下ꎮ对上述时域曲线进行滤波和快速傅里叶变换(ＦＦＴ)ꎬ得到不同转速下泵头进口压力频谱分布ꎬ如图１０所示ꎮ由图１０可知:进口压力脉动幅值均集中于基频ꎬ即主轴转速的２倍(双缸结构)ꎻ随主轴转速的增大ꎬ基频脉动幅值逐渐降低ꎬ各倍频对应的幅值逐渐增加ꎬ表明压力脉动向高阶频率的分布缓慢增多ꎮ图９㊀不同转速下泵头进口压力时域变化曲线Ｆｉｇ ９㊀Ｔｉｍｅ￣ｄｏｍａｉｎＶａｒｉａｔｉｏｎＣｕｒｖｅｏｆＰｕｍｐＨｅａｄＩｎｌｅｔＰｒｅｓｓｕｒｅａｔＤｉｆｆｅｒｅｎｔＲｏｔａｔｉｏｎａｌＳｐｅｅｄｓ５２１ ２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期张志广ꎬ等:滚动转子式油气混输泵工作特性试验研究㊀㊀㊀图１０㊀不同转速下泵头进口压力频谱分析Ｆｉｇ １０㊀ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｐｅｃｔｒｕｍＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＰｕｍｐＨｅａｄＩｎｌｅｔＰｒｅｓｓｕｒｅａｔＤｉｆｆｅｒｅｎｔＲｏｔａｔｉｏｎａｌＳｐｅｅｄｓ３ ４ ２㊀泵头出口压力变化特性滚动转子泵不含排气阀门ꎬ使得工作腔周期性容积变化对泵头出口压力脉动的影响有限ꎮ同样以采样时间１ｓ为例ꎬ试验测得不同转速下泵头出口压力时域变化曲线ꎬ如图１１所示ꎮ由图１１可以看出ꎬ泵头出口压力脉动较进口压力脉动显著增强ꎬ且随转速增大ꎬ脉动峰峰值不断上升ꎮ此外ꎬ由图１１还可以看出转速越高ꎬ泵头２个缸内压力输出的不同步性愈明显ꎮ如在３００ｒ/ｍｉｎ转速下ꎬ出口压力曲线呈现出典型的单周期双峰值特征ꎬ这在一定程度上抑制了压力脉动的程度ꎮ图１１㊀不同转速下泵头出口压力时域变化曲线Ｆｉｇ １１㊀Ｔｉｍｅ￣ｄｏｍａｉｎｖａｒｉａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｏｆｐｕｍｐｈｅａｄｏｕｔｌｅｔｐｒｅｓｓｕｒｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｏｔａｔｉｏｎａｌｓｐｅｅｄｓ㊀㊀经数据处理后ꎬ不同转速下的出口压力频谱如图１２所示ꎮ图１２中各频谱基频同样均为主轴转速的２倍ꎬ且出口压力脉动特性与转速密切相关ꎮ低转速下(如３００ｒ/ｍｉｎ)的压力脉动主要集中于基频和双倍频ꎬ且脉动幅值较高转速时显著减小ꎬ这与时域曲线分析结果完全一致ꎮ而高转速下的压力脉动则仅集中于基频ꎬ且其基频脉动幅值随转速增大而增大ꎬ但增长幅度会逐渐降低ꎬ如图１３所示ꎮ对于６００ｒ/ｍｉｎ转速ꎬ即使不加任何措施ꎬ滚动转子泵出口压力的基频脉动幅值仅占到平均值的２％左右ꎬ显著优于当前气田二次增压广泛使用的往复式天然气压缩机ꎮ６２１ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期图１２㊀不同转速下泵头出口压力频谱分析Ｆｉｇ １２㊀Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｐｅｃｔｒｕｍａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｕｍｐｈｅａｄｏｕｔｌｅｔｐｒｅｓｓｕｒｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｏｔａｔｉｏｎａｌｓｐｅｅｄｓ图１３㊀主脉动幅值随转速变化曲线Ｆｉｇ １３㊀Ｖａｒｉａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｏｆｍａｉｎｐｕｌｓａｔｉｏｎａｍｐｌｉｔｕｄｅｗｉｔｈｒｏｔａｔｉｏｎａｌｓｐｅｅｄ图１４㊀不同转速下增压橇排气压力时域变化曲线Ｆｉｇ １４㊀Ｔｉｍｅ￣ｄｏｍａｉｎｖａｒｉａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅｅｘｈａｕｓｔｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｂｏｏｓｔｅｒｓｋｉｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｏｔａｔｉｏｎａｌｓｐｅｅｄｓ３ ５㊀橇体外输压力变化特性滚动转子泵增压橇作为一个整体装备ꎬ整橇压力外输特性关系到外输管网的工作稳定性ꎬ是衡量橇装设备的重要指标ꎮ不同转速下的橇体出口压力测试结果如图１４所示ꎮ由图１４可知ꎬ其脉动峰峰值随转速变化无明显规律ꎬ始终维持０ ００３ＭＰａ左右ꎬ仅为平均压力的０ ４５％ꎮ这一结果表明ꎬ泵头排出气体经后置油气分离器后ꎬ压力脉动得以缓冲ꎬ基本达到消除状态ꎮ７２１ ２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期张志广ꎬ等:滚动转子式油气混输泵工作特性试验研究㊀㊀㊀进一步分析增压橇出口压力频谱(见图１５)可知ꎬ其主频分布无明显规律ꎬ脉动幅值主要集中于泵头基频和５０Ｈｚ附近ꎬ表明橇体出口压力脉动除受主轴转速影响外ꎬ还与增压橇外输管路密切相关ꎮ但各阶脉动幅值与平均出口压力相比ꎬ基本可忽略不计ꎮ综上ꎬ滚动转子式油气混输泵自身气流脉动微弱ꎬ合理的橇装设计使之得到进一步削减ꎬ使得整橇外输气体的压力脉动基本被完全抑制ꎬ这与往复压缩机增压橇相比体现出重大性能优势ꎮ图１５㊀不同转速下增压橇排气压力频谱分析Ｆｉｇ １５㊀Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｐｅｃｔｒｕｍａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｅｘｈａｕｓｔｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｂｏｏｓｔｅｒｓｋｉｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｏｔａｔｉｏｎａｌｓｐｅｅｄｓ４㊀结㊀论作为一种新型多相混输泵ꎬ滚动转子泵理论分析匮乏ꎬ通过开展泵头性能试验充分研究泵头特性ꎬ能够为高性能泵头研发提供坚实技术支撑ꎬ对于推动我国天然气高效开发具有重大意义ꎮ本文基于滚动转子式油气混输泵地面工艺ꎬ针对某型滚动转子泵增压橇搭建了高稳定性内循环试验平台ꎬ完成了泵头温度㊁压力㊁排量和功耗测试ꎬ揭示了滚动转子式油气混输泵典型工作特性ꎮ(１)泵头始终以油气混输形式工作ꎬ工作腔内润滑油同时起到冷却和密封作用ꎬ使工质增压成为一种准等温压缩过程ꎬ增压后的气体温升被有效控制ꎬ出口温度维持在５５ħ左右ꎮ(２)虽然能够以压缩机的形式工作ꎬ但滚动转子式油气混输泵更多地体现了泵的工作属性ꎮ其实际排量与转速和进气压力均呈正比ꎬ与进排气压差线性负相关ꎻ泵头工作腔容积效率则仅与进排气压差有关ꎬ且为线性负相关关系ꎮ(３)泵头功耗与进排气压差线性正相关ꎬ但与泵头实际排量(或进气压力)无关ꎻ转速增大后ꎬ泵头功耗随之增大ꎬ且增幅逐渐变大ꎮ(４)泵头进出口均出现一定的压力脉动ꎬ且出口脉动效应相对更为显著ꎬ二者基频均为２倍转速ꎻ出口压力脉动峰峰值及各阶脉动幅值均会随主轴转速的增大而上升ꎬ但远低于往复式天然气压缩机ꎮ滚动转子泵增压橇外输气体的压力脉动则基本被消除ꎬ体现出了重大设备优势ꎮ参㊀考㊀文㊀献[１]㊀ＯＬＳＯＮＳ.Ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｐｕｍｐｉｎｇｆｏｒｏｉｌａｎｄｇａｓｉｎｄｕｓｔｒｙ[Ｊ].ＯｉｌｆｉｅｌｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭａｇａｚｉｎｅꎬ２０１７(４):２１－２３.[２]㊀ＳＨＡＯＣＬꎬＬＩＣＱꎬＺＨＯＵＪＦ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａ￣ｔｉｏｎｏｆｆｌｏｗｐａｔｔｅｒｎｓａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｃｅｎ￣ｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｔｈａｔｔｒａｎｓｐｏｒｔｓｇａｓ￣ｌｉｑｕｉｄｔｗｏ￣ｐｈａｓｅｍｉｘ￣ｔｕｒｅｓ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅａｔａｎｄＦｌｕｉｄＦｌｏｗꎬ２０１８ꎬ７１:４６０－４６９.[３]㊀ＺＨＡＮＧＷＷꎬＹＵＺＹꎬＬＩＹＪ.Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｌｏｗａｎｄｐｈａｓｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎａｇａｓ￣ｌｉｑｕｉｄｔｗｏ￣ｐｈａｓｅｐｕｍｐ[Ｊ].Ｏｉｌ＆ＧａｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ￣Ｒｅｖ.ＩＦＰＥｎｅｒｇｉｅｓＮｏｕｖｅｌｌｅｓꎬ２０１８ꎬ７３:６９.[４]㊀刘岳龙ꎬ刘玉祥ꎬ隋冬梅ꎬ等.同步回转泵降压排水采气工艺应用及改进[Ｊ].石油机械ꎬ２０１７ꎬ４５(６):６７－７１.ＬＩＵＹＬꎬＬＩＵＹＸꎬＳＵＩＤＭꎬｅｔａｌ.Ｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｄｒａｉｎａｇｅｇａｓｒｅｃｏｖｅｒｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｕｓｉｎｇｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｒｏｔａｒｙｐｕｍｐ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０１７ꎬ ８２１ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期４５(６):６７－７１.[５]㊀吉效科.偏心转子油气混输泵的研制与应用[Ｊ].内蒙古石油化工ꎬ２０１６ꎬ４２(９):１４－１６.ＪＩＸＫ.Ｅｃｃｅｎｔｒｉｃｒｏｔｏｒｏｉｌ￣ｇａｓｍｉｘｔｕｒｅｐｕｍｐｄｅｖｅｌｏｐ￣ｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ[Ｊ].ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉ￣ｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ２０１６ꎬ４２(９):１４－１６.[６]㊀ＹＡＮＧＸꎬＱＵＺＣ.Ｓｕｃｔｉｏｎｐｏｒｔｄｅｓｉｇｎｆｏｒａｓｙｎｃｈｒｏｎａｌｒｏｔａｒｙｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｐｕｍｐ[Ｊ].ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＩｎｓｔｉｔｕ￣ｔｉｏｎｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｓꎬＰａｒｔＥ:ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｒｏｃｅｓｓＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１８ꎬ２３２(１):１２７－１３２.[７]㊀ＴＡＮＫＭꎬＯＯＩＫＴ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｆｆｉｘｅｄ￣ｖａｎｅｒｅｖｏｌｖｉｎｇｖａｎｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＴｈｅｒｍａｌＥｎｇｉ￣ｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１４ꎬ６２(１):２０７－２１４.[８]㊀ＳＨＩＮＭＳꎬＮＡＳＫꎬＣＨＯＩＧＭ.Ａｎｏｖｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｒｏｌｌｉｎｇｐｉｓｔｏｎｔｙｐｅｒｏｔａｒｙｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ[Ｃ]ʊ２４ｔｈＩｎｔｅｒ￣ｎａｔｉｏｎａｌＣｏｍｐｒｅｓｓｏｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ.ＷｅｓｔＬａｆａ￣ｙｅｔｔｅꎬＩＮ:Ｐｕｒｄｕｅｅ￣Ｐｕｂｓꎬ２０１８:Ｐａｐｅｒ２５９５. [９]㊀ＭＡＪＪꎬＣＨＥＮＸꎬＱＵＺＣ.Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎｏｆａｓｗｉｎｇｖａｎｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ[Ｊ].ＦｒｏｎｔｉｅｒｓｉｎＥｎｅｒｇｙꎬ２０１９ꎬ１３(４):７６４－７６９.[１０]㊀ＨＥＺＬꎬＹＡＮＧＸＺꎬＬＩＤＴꎬｅｔａｌ.Ｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃ￣ｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｓｗｉｎｇｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｆｏｒａｎａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｒｅｓｓｕｒｅｓ[Ｊ].Ｉｎｔｅｒｎａ￣ｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎꎬ２０２０ꎬ１１２:１２５－１３５. [１１]㊀吉效科ꎬ梁政.偏心摆动油气混输泵的动力特性研究[Ｊ].中国机械工程ꎬ２０１６ꎬ２７(２１):２８９０－２８９４ꎬ２９０１.ＪＩＸＫꎬＬＩＡＮＧＺ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｎｅｃｃｅｎｔｒｉｃｓｗｉｎｇｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｐｕｍｐ[Ｊ].ＣｈｉｎａＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１６ꎬ２７(２１):２８９０－２８９４ꎬ２９０１.[１２]㊀李洋.偏心回转油气混输泵内部流场的数值模拟及优化设计[Ｄ].成都:西南石油大学ꎬ２０１６.ＬＩＹ.Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｎｅｃｃｅｎｔｒｉｃｒｏｔａｒｙｏｉｌｇａｓｍｉｘｅｄｔｒａｎｓｐｏｒｔｐｕｍｐ[Ｄ].Ｃｈｅｎｇｄｕ:ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０１６.[１３]㊀ＸＵＪꎬＹＵＢꎬＹＡＮＧＯＸꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｍｏｔｉｏｎａｎｄｆｒｉｃｔｉｏｎｏｆｒｏｌｌｉｎｇｐｉｓｔｏｎｉｎｒｏｔａｒｙｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ[Ｊ].ＩＯＰＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＳｅｒｉｅｓ:ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉ￣ｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０２１ꎬ１１８０(１):０１２０４７.[１４]㊀ＳＵＬＴＡＮＩＡꎬＳＵＬＴＡＮＴＨ.Ｐｏｓｉｔｉｖｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｍａｃｈｉｎｅｓ:ｍｏｄｅｒｎｄｅｓｉｇｎｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓａｎｄｔｏｏｌｓ[Ｍ].Ｌｏｎｄｏｎ:ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓꎬ２０１９:２６３－２８９. [１５]㊀ＨＳＵＬＣꎬＷＯＮＧＧＷꎬＬＵＰＪꎬｅｔａｌ.Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍ￣ｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｆｌｏｗｏｆｒｏｌｌｉｎｇｐｉｓｔｏｎｔｙｐｅｏｆｒｏｔａｒｙｃｏｍｐｒｅｓ￣ｓｏｒ[Ｊ].Ｅｎｅｒｇｉｅｓꎬ２０２０ꎬ１３(１０):２５２６. [１６]㊀ＦＡＲＫＡＳＢꎬＳＵＤＡＪＭ.Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｏｒｐｈｅｄｎｏｎ￣ｌｉｎｅａｒｐｈａｓｅｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓｆｏｒｒｅｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇｒｏｌｌｉｎｇｐｉｓｔｏｎｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ[Ｊ].ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＩｎｓｔｉ￣ｔｕｔｉｏｎｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｓꎬＰａｒｔＡ:ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｏｗｅｒａｎｄＥｎｅｒｇｙꎬ２０２０ꎬ２３４(３):３３２－３４１. [１７]㊀ＦＡＲＫＡＳＢꎬＳＵＤＡＪＭ.Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｎｏ￣ｖｅｌｏｉｌ￣ｆｒｅｅｒｏｔａｒｙｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ[Ｊ].ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＩｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｓꎬＰａｒｔＡ:ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｏｗｅｒａｎｄＥｎｅｒｇｙꎬ２０１８ꎬ２３２(７):８７０－８８７. [１８]㊀王寿川ꎬ张欢ꎬ徐进兵ꎬ等.基于均质两相流的滚动转子压缩机径向泄漏预测模型[Ｊ].制冷ꎬ２０１９ꎬ３８(３):４５－５０.ＷＡＮＧＳＣꎬＺＨＡＮＧＨꎬＸＵＪＢꎬｅｔａｌ.Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｌｅａｋａｇｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｆｏｒｒｏｌｌｉｎｇｐｉｓｔｏｎｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｓｂａｓｅｄｏｎａｔｗｏ￣ｐｈａｓｅｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｍｏｄｅｌ[Ｊ].Ｒｅｆｒｉｇｅｒａ￣ｔｉｏｎꎬ２０１９ꎬ３８(３):４５－５０.[１９]㊀ＧＩＵＦＦＲＩＤＡＡꎬＶＡＬＥＮＴＩＧꎬＰＡＬＡＭＩＮＩＤꎬｅｔａｌ.Ｏｎｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｕａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｎｏｖｅｌｂａｌａｎｃｅｄｒｏｌｌｉｎｇｐｉｓｔｏｎｅｘｐａｎｄｅｒ[Ｊ].ＣａｓｅＳｔｕｄｉｅｓｉｎＴｈｅｒｍａｌＥｎｇｉ￣ｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１８ꎬ１２:３８－４６.[２０]㊀仲耀龙ꎬ姚志光ꎬ高海军ꎬ等.混输增压技术在见水气井中的应用与效果评价[Ｊ].中国石油和化工标准与质量ꎬ２０２０ꎬ４０(２４):６－８.ＺＨＯＮＧＹＬꎬＹＡＯＺＧꎬＧＡＯＨＪꎬｅｔａｌ.Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｅｆｆｅｃｔｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｍｉｘｅｄｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｂｏｏｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｗａｔｅｒｇａｓｗｅｌｌｓ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＳｔａｎｄａｒｄａｎｄＱｕａｌｉｔｙꎬ２０２０ꎬ４０(２４):６－８.[２１]㊀刘融.抽吸与气举排水采气工艺方法研究[Ｄ].大庆:东北石油大学ꎬ２０２２.ＬＩＵＲ.Ｓｔｕｄｙｏｎｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｓｕｃｔｉｏｎａｎｄｇａｓｌｉｆｔｄｒａｉｎａｇｅ[Ｄ].Ｄａｑｉｎｇ:ＮｏｒｔｈｅａｓｔＰｅｔｒｏｌｅ￣ｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０２２.[２２]㊀宁梅ꎬ郝冠中ꎬ刘洋ꎬ等.天然气气井井口增压开采工艺评价[Ｊ].石油化工应用ꎬ２０２０ꎬ３９(１０):７２－７４.ＮＩＮＧＭꎬＨＡＯＧＺꎬＬＩＵＹꎬｅｔａｌ.Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｂｏｏｓ￣ｔｉｎｇｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｔｗｅｌｌｈｅａｄｏｆｎａｔｕｒａｌｇａｓｗｅｌｌｓ[Ｊ].ＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎꎬ２０２０ꎬ３９(１０):７２－７４.㊀㊀第一作者简介:张志广ꎬ工程师ꎬ生于１９８８年ꎬ２０１９年毕业于南京航空航天大学航空宇航推进理论与工程专业ꎬ获博士学位ꎬ现从事能源动力系统的流动与传热调控方法研究和新型石油天然气开发装备的研发工作ꎮ地址: (４３０２２３)湖北省武汉市ꎮ电话:(０２７)５２３０７６４５ꎮｅｍａｉｌ:ｓｈｄｚｚｇ＠１６３.ｃｏｍꎮ通信作者:潘灵永ꎬｅｍａｉｌ:ｐａｎｌｙ ｏｓｅｔ＠ｓｉｎｏｐｅｃ ｃｏｍꎮ㊀收稿日期:２０２３－０７－２３(本文编辑㊀刘㊀锋)９２１２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期张志广ꎬ等:滚动转子式油气混输泵工作特性试验研究㊀㊀㊀。
潜油电泵偏磨失效机理分析
科技创新导报2013 NO.14Science and Technology Innovation Herald工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald561 潜油电泵偏磨失效形态分析自2010年以来，因离心泵偏磨造成胜利采油厂躺井50口，占总躺井数的10.8％，其偏磨形态特点为叶轮下止推垫片磨损或磨没，泵头和泵座扶正套磨损严重，泵轴偏磨成锯齿形或均匀磨细，如图1所示。
2 潜油电泵偏磨失效原因分析造成潜油离心泵偏磨的可能原因有：离心泵细长件的直线度（泵轴，泵壳）；连接件端面垂直度（泵头，泵座）；电泵井井筒轨迹变化，如井斜、套管变形等；离心泵安装过程花键套与泵轴间的同轴度；油井含砂会加速泵内叶轮止推垫片磨损或磨没；机组在井下运转过程中，不适应井况，产生振动，加剧泵内如叶轮止推垫片、叶轮、导壳、泵轴、泵头、泵座间的偏磨现象。
为此，对离心泵偏磨可能原因进行逐步调查、逐一分析。
一是先后3次对离心泵装配工序进行了现场检查，重点检查了轴、壳直线度，大件同轴度和垂直度，没发现明显问题。
二是从机组生产到现场安装的过程中，存在机组存储、吊装、运输等环节不规范的现象，可能造成机组弯曲。
但考虑到这是各类机组的共性问题，认为它也不是引起机组偏磨的主要原因。
三是对井身轨迹的变化、全角变化率进行了分析、计算，符合机组所处的环境位置。
通过分析认为泵偏磨的主要原因：一是泵扬程曲线比较陡峭，高效区内扬程变化幅度大，供液变化时叶轮浮动变化大，垫片易磨损。
二是叶导轮流体为径向流形式，流体转换路径为直流形，类似“矩形波”，流体转向“拐角处”易沉砂，造成泵砂卡。
三是高效导叶轮扬程高，叶片长，“矩形波”幅度相对比较大，在含水高的情况下，水力冲击增大，轴向、径向“震动”加剧，含砂量增加，垫片易磨损，尤其下垫片更易磨损，出现叶轮偏磨；严重时，机组偏磨、泵轴偏磨成锯齿形，泵头、座扶正套磨损，严重甚至断轴。
有杆采油泵井管杆偏磨原因分析及防治措施
有杆采油泵井管杆偏磨原因分析及防治措施摘要：本文首先对采油泵井管杆发生偏磨问题的危害进行阐述，然后分析其发生偏磨的主要原因，最后提出相关解决措施，旨在为促进我国采油泵井设备的稳定运行提高参考。
关键词：有杆采油泵井；管杆偏磨；原因分析；措施研究1采油泵井管杆发生偏磨问题的危害在实际的油田生产过程中，极其容易发生采油泵井管杆偏磨问题。
当发生该问题时极容易形成管杆断裂、油管泄漏和脱杆现象等，对整体的油井采油过程造成负面影响，使得生产效率和经济效益降低，同时采油泵井管杆的维修过程，会增加整体采油经济成本投入，对技术人员的操作要求较高。
为了有效解决该问题，需要对发生偏磨问题的原因进行充分分析。
2发生偏磨问题的主要原因2.1套管、井眼发生变形受相关技术和设备影响，在实际的在采油泵井使用过程中，井眼的轨迹运行控制难度较大，极其容易产生偏移问题。
如果偏移问题未得到良好解决，会使得在后续相关操作中，采油油管和抽油杆发生变形，互相接触摩擦，从而产生偏磨问题。
比如在实际的采油过程中，抽油杆上下冲程过程中，与油管发生异常接触，从而使管杆发生偏磨。
2.2管杆工作负荷较大在实际的采油泵设备运转过程中，抽油杆与机械内部会产生自上而下的作用力。
当抽油杆向下运动时，作用力向上，从而形成惯性和外部摩擦阻力。
在设备运转中相应的摩擦阻力会随着运动不断提高，经过长期发展，采油泵抽油杆如果承受过多压力，会使油杆发生偏移，向油管内壁进行摩擦，从而发生偏磨问题。
2.3未设置合理的运行参数针对采油泵井管杆设备来说，在生产过程中，需要将参数设定在合理范围内。
一般将参数设置在能够提高产量的最大参数下，虽然这样的设置能够提高生产效益，扩大生产数量，但也存在一些问题，极其容易造成管杆偏磨。
在设备运行过程中冲程越高、冲次越多，整体的工作频率就会越快，相应的生产效能也会更加优异。
但是这样会对杆泵机械设备造成巨大的磨损，增加管杆运行压力，降低了采油泵管杆使用寿命。
偏心回转油气混输泵关键部位摩擦特性分析
偏心回转油气混输泵关键部位摩擦特性分析李洋;唐东林;蒋瑾;陈昂【摘要】提出一种新型的偏心回转油气混输泵,介绍了该泵的工作原理及结构特点.根据该泵主要运动部件的运动规律和力学特性,导出各运动部件的运动、受力的计算公式,推导出该泵关键部位摩擦力及摩擦功耗随主轴转角的变化关系,分析了主要结构参数对泵的摩擦特性的影响.结果表明:偏心回转油气混榆泵滑板圆头端的摩擦功耗低于滑板摩擦功耗的2％;泵的摩擦功耗随着相对偏心距的增大而增大,油缸相对高度对该泵摩擦功耗的影响可以忽略不计.研究结果为偏心回转油气混输泵的优化设计提供了理论基础.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)012【总页数】4页(P86-89)【关键词】偏心回转油气混输泵;滑板;转子;偏心率;油缸相对高度;摩擦力;摩擦功耗【作者】李洋;唐东林;蒋瑾;陈昂【作者单位】西南石油大学机电工程学院,四川成都610500;西南石油大学机电工程学院,四川成都610500;西南石油大学机电工程学院,四川成都610500;西南石油大学机电工程学院,四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】TH16;TE977目前，多相混输泵主要有以双螺杆多相泵为代表的容积泵和以螺旋轴流式多相泵为代表的旋转动力式泵[1-2]。
其中双螺杆多相泵的容积效率高，能够输送高粘度、高含气率的工作介质，并能承受短时间的“干转”[3]。
但双螺杆多相泵结构复杂，制造成本高，对固体颗粒敏感，无法满足国内复杂多变的现场工况。
为此国内提出多种类型的混输泵[4-7]，其中偏心回转油气混输泵是一种新型的容积泵，该混输泵结构简单、容积效率高、制造成本低，对固体颗粒不敏感，有广泛的应用前景和较高的实用价值。
偏心回转油气混输泵类似于滚动活塞压缩机[8]，但其又与滚动活塞压缩机不同，主要区别在于偏心回转油气混输泵滑板圆头端嵌入转子中形成铰链连接，使滑板和转子间的相对角速度减小，同时转子受到滑板的约束在油缸内以滚动加微量滑动的方式做平面运动，使转子端面与油缸端面的相对速度降低，从而使偏心回转油气混输泵摩擦功耗降低，提高混输泵的机械效率，但到目前为止还没有相关文献对其进行研究。
抽油机井杆管偏磨分析及防治措施何耀鹏曹戈李云冯建强
抽油机井杆管偏磨分析及防治措施何耀鹏曹戈李云冯建强发布时间：2023-05-09T07:10:43.750Z 来源：《中国建设信息化》2023年5期作者：何耀鹏曹戈李云冯建强[导读] 抽油井抽油杆和油管的偏心磨损是油田生产中常见的问题。
不同的油田和油井有不同的偏心磨损规律。
产生偏心磨损的每口抽油井的生产数据、引起偏心磨损的各种因素的相关数据以及偏心磨损的规律性是设计综合治理方案的重要依据。
长庆油田公司第四采油厂陕西省西安市摘要：抽油井抽油杆和油管的偏心磨损是油田生产中常见的问题。
不同的油田和油井有不同的偏心磨损规律。
产生偏心磨损的每口抽油井的生产数据、引起偏心磨损的各种因素的相关数据以及偏心磨损的规律性是设计综合治理方案的重要依据。
通过对这些数据进行分类、排序、分析和关联，可以获得适合当前生产条件的偏心磨损处理方案。
对杆管偏心磨损的原因进行分类和总结，研究和改进解决各种问题的措施，创新和升级新技术，已成为油田长期需要解决的课题。
关键词：抽油机井；偏磨；原因；措施前言机械采油井管杆偏磨现象广泛分布于全国各大油田，尤其是开发中后期。
机械采油井钻杆偏心磨损问题日益严重和突出，严重影响了机械采油井的正常生产和油田持续高产稳定生产的顺利进行。
机械采油井中油管和杆的偏心磨损是一种严重的危险。
在机械采油井中，由于井筒和油管的弯曲，导致抽油杆和油管的偏心磨损。
此外，井液中的腐蚀性介质对机械采油井中的油管和杆的长期影响导致了越来越多的裂缝、腐蚀穿孔和泄漏等现象，缩短了机械采油井的维修周期，增加了机械采油的维护成本，严重影响油田的稳定生产和经济效益。
大多数偏心磨损发生在储层底部油泵上方500米的深度内；主要有油管泄漏、油管螺纹套接、联轴节断裂、抽油杆起下钻断裂等类型。
机械生产井中的偏心磨损形式是有杆杆身一侧磨平，油管发生平行于管道轴线的凹形变形；对管道和杆件偏心磨损的统计表明，联轴节的偏心磨损比抽油杆本体的偏心磨损更严重，与严重磨损的抽油杆联轴节杆段相对应的油管也磨损严重。
采油螺杆泵摩擦阻抗力(矩)分析
采油螺杆泵摩擦阻抗力(矩)分析
程洛华;王世杰
【期刊名称】《机械工程师》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】螺杆泵定子衬套的磨损是螺杆泵失效的重要因素。
通过分析螺杆泵的磨损成因,推导出螺杆泵摩擦阻抗力的计算公式;考虑橡胶材料热膨胀及溶胀问题,计算出橡胶定子自由膨胀变形量;根据采油实际工况,得到高温高压对定子橡胶溶胀的影响;对螺杆泵进行热力耦合仿真分析,得到定子橡胶的溶胀对过盈量的影响以及过盈量和温度对螺杆泵摩擦阻抗力(矩)的影响。
研究结果表明:由于定子的溶胀会导致实际过盈量与理论过盈量不一致;当理论过盈量较小时,由于定子的溶胀现象会导致实际过盈量变大;当理论过盈量较大时,由于定子的溶胀现象反而会导致实际过盈量变小;过盈量和温度的增加会导致螺杆泵摩擦阻抗力(矩)增大。
【总页数】5页(P49-52)
【作者】程洛华;王世杰
【作者单位】沈阳工业大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH327;TH117.1;TE933
【相关文献】
1.基于摩擦学系统理论的采油螺杆泵定子橡胶磨损分析
2.采油螺杆泵衬套橡胶摩擦磨损性能分析
3.地面驱动螺杆泵采油系统管道内流体摩阻分析
4.两种采油螺杆泵定子摩擦特性对比分析
5.螺杆泵采油效率的影响因素分析及对策探讨
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
偏心转子油气混输泵的研制与应用
无法回收和利用，油 田 采 用 火 炬 燃 烧 的 方 式 处 理 伴 生 气 ，造 成 能 源 浪 费 、安 全 隐 患 和 环 境 污 染 。 目 前 油 气混输技术采用的混输泵有单螺杆泵和双螺杆泵，
１ 基 本 结 构 与 工 作 原 理 １．１ 基 本 结 构
存在的问题是单 螺 杆 泵 对 于 气 油 比 大 于 ５０ｍ３／ｔ效
１．２ 工 作 原 理 如图 ２ 所 示，当 泵 工 作 时，偏 心 曲 轴 顺 时 针 转
动 ，套 在 偏 心 曲 轴 上 的 转 子 跟 着 转 动 ，但 是 由 于 转 子 同时受到滑板的牵 制，导 致 转 子 在 油 缸 中 几 乎 以 滚 动的方式进行容 积 变 化。 随 着 偏 心 曲 轴 的 旋 转，使 得吸油腔的容积不 断 增 大 而 形 成 真 空，工 作 介 质 通 过 油 缸 上 的 吸 油 口 不 断 进 入 吸 油 腔 ，与 此 同 时 ，在 滑 板的另一侧的排油 腔 的 容 积 不 断 减 少，工 作 介 质 通 过 排 油 口 排 出 ，进 而 完 成 吸 、排 油 过 程 。
图 １ 偏 心 转 子 油 气 混 输 泵 的 结 构 示 意 图
櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆 可燃气体在加热窑内聚集，避免爆炸等事故的发生。 量控制在 １５％ 左 右，目 前 该 装 置 处 于 停 工 改 造 阶
加热 窑 尾 部 烟 气 系 统 设 置 氧 含 量 检 测 仪，当 氧 段，下一步将根据污 水 处 理 系 统 产 生 的 污 泥 量 间 歇
［１］ 刘 永 付 ，王 飞 ，等 ．太 阳 能 蒸 汽 辅 助 污 泥 干 化 的 试 验 研 究 ［Ｊ］．中 国 给 水 排 水 ，２０１３，２９（１７）：３５
对旋轴流泵气液混输特性
对旋轴流泵气液混输特性对旋轴流泵气液混输特性随着现代工业的发展，液体和气体的混输已经成为工业生产中常见的过程。
旋轴流泵作为气液混输的一种常用设备，具有结构简单、体积小、效率高等优点，被广泛应用于各个领域。
本文将对旋轴流泵气液混输特性进行探讨。
首先，旋轴流泵的工作原理是通过旋转来产生离心力，将气体和液体混输出泵体。
其结构由进口管道、转子和排出口组成。
当液体进入旋轴流泵时，通过转子的旋转产生的离心力将气体和液体分离。
气体通过泵壳的泄气孔排出，而液体则被推送到排出口。
旋轴流泵在气液混输过程中存在着一些特性。
首先是气体的分离效果。
由于旋转转子产生的离心力，气体很容易被分离出来，从而保证了纯净液体的输送。
其次是输送效率高。
旋转转子的高速运动提供了较大的推进力，使得液体能够快速地通过泵体，从而提高了输送效率。
然而，旋轴流泵在气液混输中也存在一些问题。
首先是气体含量对泵的影响。
当气体含量增加时，气液混输会导致泵的性能下降，甚至完全失效。
其次是气液混输过程中产生的摩擦和振动。
由于旋转转子的高速运动，气液混输过程中会产生较大的摩擦和振动，可能会引起泵体磨损和噪音。
为了优化旋轴流泵的气液混输特性，可以采取一些措施。
首先是优化泵的结构设计。
通过改变转子的形状和数量，可以提高泵的气体分离效果和输送效率。
其次是控制气体含量。
可以通过增加泄气孔的数量和尺寸，减少气体对泵的影响。
另外，可以通过添加润滑剂和减震装置来减少摩擦和振动。
在实际应用中，也需要注意旋轴流泵的维护保养。
定期清洗泵体和转子，检查泄气孔是否正常，以保证泵的正常工作。
另外，根据实际工况条件调整泵的工作参数，如转速和进出口管道的直径，以提高气液混输效果。
综上所述，旋轴流泵作为气液混输的常用设备，具有较好的气体分离效果和输送效率。
但在应用中也存在一些问题，需要通过优化泵的结构设计和控制气体含量来改善。
通过合理的维护保养，旋轴流泵能够稳定地实现气液混输过程，为工业生产提供可靠的支持综上所述，旋轴流泵在气液混输中具有较好的气体分离效果和输送效率，但也存在气体含量对泵性能的影响、摩擦和振动产生的问题。
油气水三相流流过弯管的局部阻力特性研究
油气水三相流流过弯管的局部阻力特性研究本文旨在研究以油气水三相流经弯管时的局部阻力特性，并从实验方法、实验数据和理论计算的角度来概述，以此揭示出三相流在弯管中阻力的特性。
1、言现代石油工程的技术发展和应用要求，研究和利用油气水三相流运行的阻力特性，已经成为当今石油工程应用的热点之一。
三相流指的是气、液、固三相并存状态下的混合流体，其特点是非恒定体积流量，而且流体中各相的比例、组成和宏观流动特性会随时间而变化，因此由于其复杂性，局部阻力特性难以确定。
因此，要深入研究三相流运行时局部阻力特性，对于更好地掌握石油工程中各种设备的运行特性，并能更全面的利用石油，具有十分重要的意义。
本文研究的是以油气水三相流经弯管时的局部阻力特性。
界面特性和流体变化等因素对油气水三相流在弯管中阻力特性有重要的影响，因此本文将探究三相流在弯管中阻力的研究，从实验方法、实验数据和理论计算三个方面展开。
2、论在流体力学中，阻力是由于摩擦、流动的复杂性以及界面特性而产生的作用力。
三相流阻力特性主要受到以下因素的影响：（1）油、气的相异性；（2）流体的变化；（3）流量的变化；（4）流体特性，如密度、比热比以及粘度比；（5）流动和结构属性；（6）流体和流道相互作用，如界面特性；（7）流量和流速的形式。
三相流在弯管中较管道而言，具有更复杂的流动和界面特性，因此，在研究三相流在弯管中阻力特性时，往往不能简单使用单相流解析方法，必须从实验和理论上来研究三相流在弯管中阻力的特性。
3、验方法本文采用传统的实验来研究三相流在弯管中的阻力特性。
实验装置采用横截面为圆形的实验管道，管道的外径为25mm，内径为20mm，具有直管和曲管两部分，可以模拟复杂的流动环境。
实验介质是模拟油气水三相流的液体，由油、气以及水的混合物构成，然后按照一定的比例加入不同的量调节其流体特性和流动参数。
实验操作方式为，将模拟油气水三相流经过实验管道，测量其局部阻力损失。
4、验数据通过实验，我们获得了流体运行时的局部阻力损失，其中，在直管部分的阻力损失明显小于曲管部分，主要是由于直管形式的流动更加稳定，界面特性和流体变化影响较小，而曲管形式拥有较复杂的流动特性，由于流体局部变化，使得界面力变化大，阻力损失增大。
同步回转式混输泵端面的相对运动及摩擦分析
（ ． 安 交 通 大 学 能 源 与 动 力 工 程 学 院 ，７ ０ ４ ， １西 １０ ９ 西安 ； ． ２ 清华 大学机械 工程 学院 ， ００ ４ 北京 ） １Ｏ８ ，
摘 要 ：从 同步 回转式 混输 泵转 子和缸 体 的几何 特 性 出发 ， 立 了转 子 与缸 体 端 面 间 的相 对运 动 轨 建 迹 方程 和相 对速 度数 学模 型 ， 算 并分析 了缸 体端 面上一 系列 点相 对 于 转子 端 面 的轨 迹 曲线和 相 计
（ ． ｃ ｏ ｌ ｆ ｎ ｒ ｙ ａ ｄＰ ｗｅ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ Ｘｉ ｎＪａ ｔｎ ｉ ｒｉ ，Ｘ ｎ ７ ０ ４ ，Ｃ ｉａ １ Ｓ ｈ ｏ ｅｇ ｎ ｏ ｒＥ ｇｎ ｅ ｉ ， ｉｏｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｓ ｙ ｉ １ ０ ９ ｈｎ ｏＥ ｎ ａ ｅ ｔ ａ
第 ４ ５卷
第 ９ 期
西
安
交
通
大 学 学 报
Ｖｏ ． ５ ＮＯ ９ １４ ．
Ｓ ｐ．２０ ｅ １１
２１ ０ １年 ９月
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＩＡＮ Ｉ ＪＡＯＴＯＮＧ ＵＮＩ ＲＳ ＴＹ ＶＥ Ｉ
同步 回转 式 混 输 泵 端 面 的 相对 运 动及 摩 擦 分 析
９ ． ； ８ ２ 同步 回转式 混输 泵转子 与缸 体端 面 的相对 速度 较 小， 以采 用接 触 形 式的 端 面 密封 ， 可 以减 少转子 与缸 体端 面 的磨损 ， 降低 端 面 间隙的 泄露损 失．
关 键词 ：同步 回转式 混输 泵 ； 面 ； 对 运动 ； 擦 功耗 端 相 摩 中图分 类号 ：ＴＥ ７ 文献 标 志码 ：Ａ 文 章编 号 ：０ ５ －８ Ｘ（ ０ １ ０ —０ ００ ９７ ２ ３９ ７ ２ １ ） ９０ ９ —４
油气混输泵分析
二、双螺杆油气混输泵
结构组成 工作原理 性能特点 应用举例 产品标准 主要参数 产品实例
结构组成
1.齿轮箱盖 2.齿轮 3.滚动轴承 4.后支架 5.密封 6.螺套A、B 7.泵体 8.调节螺栓 9.衬套 10.主动轴 11.前支架 12.从动轴 13.滚动轴承 14.压盖
产品实例
一、宁波双宁螺杆泵泵体可采用焊接工艺， 可以根据管路布置设计进出口尺寸及位置， 也可以根据介质的不同，采用不同材料（如 不锈钢）生产。 二、介质粘度：1～1500mm2/s，降低转速粘 度可到3×10mm2/s。 三、压力范围： 0～ 5.0MPa 四、流量范围：1～2000m3/h 五、温度范围：-15℃～320℃ 六、性能特点：输送液体无脉动、无搅拌、 振动小、噪音低；有较强的自吸能力，允许 含有少量微小颗粒及在一定程度内气液混输； 采用同步齿轮驱动，螺杆之间不接触，轴端 采用机械密封，泵的使用寿命长；用合适的 材料，可以输送有腐蚀性的介质，适用范围 广；双吸式结构，螺杆上轴向力得到平衡 。
产品实例
XS双螺杆泵是兴龙公司根据市场需求，并按国家 标准GB/T11035-1989《船用电动双螺杆泵》和石 油天然气行业标准SY/T6534-2002《双螺杆泵油气 混输泵》的规定自行开发研制的双吸双螺杆泵。它 是一种自吸式的容积型转子泵，用来输送各种不含 固体颗粒的流体介质，广泛应用于石化、冶金、电 力、造船﹑炼油、机械、造纸、医药、食品等领域。 特点： 输送介质平稳、无脉动，振动小、噪音低、 效率高； 有很强的自吸性能，且能气液混输； 采 用同步齿轮驱动，可短时间干转； 泵本身带安全阀 结构，提供过载保护；不同结构形式的泵适于各种 应用场合；采用机械密封结构，寿命长、无泄漏。 性能范围：输送流量：2~1200m3/h 工作压力：0.1~4.0MPa 介质粘度：1~3x106mm2/s 工作温度：-50~320℃
原油集输中影响混输泵性能的因素及解决措施
原油集输中影响混输泵性能的因素及解决措施摘要：随着我国油田开采技术的不断发展，混输泵因为具有比较先进的工作方式和极高的经济效益在原油集输中得到了广泛的应用。
但是因为原油中所包含的成分十分复杂，需要找高技术含量的设备才能够完成原油集输，在这个过程中能够影响混输泵性能的因素有很多，本文深入分析了这些影响混输泵性能的因素，并有针对性的提出了解决的措施，希望能夠提高我国原油集输的效率。
关键词：原油集输;混输泵性能;解决措施在油田中开采的石油有多种复杂的物质组成，其中包括了天然气，水以及蜡和盐等固体物质，如果不能高效的对这些原油物质进行传输就可能会对环境带来极大的危害，因此为了提高石油技术的效率，目前我国广泛使用螺杆混输泵对多种物质混合的原油进行密闭增压传输。
但是在混输泵的实际使用过程中，影响混输泵性能的因素有很多如原油的物性，传输管道布局等，所以要对这些影响因素进行及时的防范和解决，从而有效提高混输泵的工作性能，进而促进原油集输的工作效率。
1 影响混输泵性能的因素1.1 原油物性的影响刚开采出的原油一般都具有较高的黏度，这些原油在传输管道内流动起来非常缓慢，并且会极大的增加管道中的流动阻力，使混输泵很难将这些原油快速的吸入泵的容积腔中，并且可能会使混输泵出现短时间断流的现象，进而影响混输泵的出口压力，在比较严重的情况下会使整个混输泵甚至传输管道发生抖动的情况。
并且原油都具有一定的腐蚀性，在混输泵的工作过程中会对混输泵中的一些接触原油的零件进行腐蚀，被腐蚀的零件金属部分会伤害保护零件腐蚀的橡胶表面，极大的降低混输泵的使用寿命。
并且原油中所包含的蜡等固体物质在进入混输泵的容积腔时会在容积腔内结成污垢，使混输泵容积腔的有效容积容量变小，导致混输泵在单位时间内的进液量和原油流动速度降低，同时原油中的固体物质如砂子在混输泵运转过程中会加剧混输泵零件的磨损程度，影响混输泵的工作寿命，极大的降低混输泵的工作性能。
1.2 管道工艺流程的影响有些采油厂在对原油进行传输的过程中没有对管道加装过滤装置，这种情况下会使原油中所包含的泥沙在传输管道的转弯，阀门等一些传输速度较慢的地方进行沉积，如果在一段时间内不对这些沉积泥沙进行清理，就会造成整个传输管道的堵塞。
油气混输泵混输特性分析
文章编号:1673-5196(2021)01-0041-06油气混输泵混输特性分析韩伟1,袁仕芳1,权辉1,2(1.兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州730050;2.山东长志泵业有限公司,山东淄博255400)摘要:为获得油气混输泵的内部流动规律,研究该泵的混输特性,基于标准k-ε湍流模型和m i x t e r e多相流模型,对该泵进行气液两相的定常模拟计算,获得其内部压力场㊁速度场以及气相体积率的分布情况.分析表明,从叶轮进口到叶轮出口气液两相分离情况越来越严重,压力增大,流动紊乱.从导叶进口到导叶出口气泡团逐渐从轮毂处向流道中间移动,压力逐渐减小并出现低压区而导致涡旋现象.关键词:油气混输泵;气液两相;混输特性中图分类号:T K72文献标志码:AA n a l y s i s o n m i x e d t r a n s p o r t c h a r a c t e r i s t i c s o f o i l-g a s p u m pH A N W e i1,Y U A N S h i-f a n g1,Q U A N H u i1,2(1.C o l l e g e o f E n e r g y a n d P o w e r E n g i n e e r i n g,L a n z h o u U n i v.o f T e c h.,L a n z h o u730050,C h i n a;2.S h a n d o n g C h a n g z h i P u m p C o.,L t d., Z i b o255400,C h i n a)A b s t r a c t:I n o r d e r t o r e v e a l i n t e r n a l f l o w a n d m i x i n g t r a n s p o r t c h a r a c t e r i s t i c s o f a n o i l-g a s p u m p,t h e s t e a d y g a s-l i q u i d t w o-p h a s e f l o w s i m u l a t i o n,w h i c h i s b a s e d o n t h e s t a n d a r d k-εt u r b u l e n c e m o d e l a n d t h e M i x t e r e m u l t i p h a s e f l o w m o d e l,f o r t h e o i l-g a s p u m p i s c a r r i e d o u t b y u s i n g c o m p u t e r s i m u l a t i o n t e c h n o l o-g y.A n d t h e d i s t r i b u t i o n o f i n t e r n a l p r e s s u r e f i e l d,v e l o c i t y f i e l d a s w e l l a s g a s v o l u m e r a t i o a r e o b t a i n e d. S i m u l a t i o n r e s u l t s s h o w t h a t,f r o m t h e i m p e l l e r i n l e t t o t h e i m p e l l e r o u t l e t,t h e d e g r e e o f g a s-l i q u i d t w o-p h a s e s e p a r a t i o n b e c o m e s m o r e a n d m o r e s e r i o u s,t h e r e l e v a n t p r e s s u r e i n c r e a s e s g r a d u a l l y,a n d t h e f l o w s t a t e t e n d s t o b e t u r b u l e n t.F r o m t h e i n l e t o f t h e g u i d e v a n e t o t h e e x i t o f t h e g u i d e v a n e,t h e b u b b l e c l u s-t e r m o v e s g r a d u a l l y f r o m t h e h u b t o t h e m i d d l e o f t h e c h a n n e l,a n d t h e r e l e v a n t p r e s s u r e d e c r e a s e s g r a d u-a l l y a l s o,f o r m i n g a l o w p r e s s u r e z o n e,w h i c h l e a d s t o e d d y f l o w p h e n o m e n o n i n t h e l o w p r e s s u r e z o n e. K e y w o r d s:o i l-g a s m u l t i p h a s e p u m p;g a s-l i q u i d p h a s e;m i x i n g t r a n s p o r t c h a r a c t e r i s t i c s随着世界的发展,对海上原油的开发越来越重视.海上原油主要包含油㊁气㊁水等三相介质.油气混输泵可直接输送海上油田产出的原油,与传统的工艺相比,可以节约油㊁气分离的成本.油气混输泵兼顾有泵和压缩机的性能[1],可以降低井口回压,提高油井产量,提高油气采集率及经济效益[2].1984年法国和挪威投巨资研发了 海神 系列螺旋轴流式油气混输泵[3-4].中国石油大学从1996年起开始对螺旋轴流式油气混输泵进行研究,李清平等[5-12]先后收稿日期:2019-01-02基金项目:国家自然科学基金(51609113,51579125),国家重点研发计划专项(2018Y F B0606100),中国博士后科学基金(2018M633651X B),甘肃省自然科学基金(2017G S10829)作者简介:韩伟(1977-),男,安徽砀山人,博士,副教授.完成了三代原理机的性能及试验研究.马希金等[13-18]对螺旋轴流式油气混输泵的性能做了深入分析,提出了抑制混输泵内气液分离的若干方法并进行了对比分析.至今为止,对泵内部流场进行研究,获得其多相流混输特性依旧是螺旋轴流式油气混输泵研究的着重点.1油气混输泵模型建立及数值模拟1.1几何模型设计以及网格划分1.1.1设计参数目前针对螺旋轴流式油气混输泵还没有形成一套完善的设计方案.由于该泵由单个或是多个压缩单元组成,兼顾有泵和压缩机的功能[19],故现今对螺旋轴流式油气混输泵的设计大多结合压缩机和轴流式叶轮的设计方法.模拟所用泵模型主要参照文第47卷第1期2021年2月兰州理工大学学报J o u r n a l o f L a n z h o u U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y V o l.47N o.1 F e b.2021献[12]以及轴流叶片叶栅的设计方案进行设计计算.设计泵模型为四级多相流泵,设计参数以及泵最终确定的几何参数如下:油气混输泵流量q V =100m 2/s ,扬程H =80m ,转速n =4500r /m i n ,泵的进口直径D s =100m m ,泵的出口直径D d =80m m ;叶轮进口轮毂直径d h 1=100m m ,轮毂半角γ=6ʎ,叶轮轮缘直径D t =142m m ,叶片数Z =4.1.1.2 几何建模及网格划分对设计数据采用P r o /E 三维建模,并使用I C E M 自适应网格对模型进行网格划分.图1为泵模型的网格划分图.图1 油气混输泵网格划分F i g .1 M e s h e s f o r o i l -g a s m i x e d t r a n s p o r t a t i o n p u m p1.2 数值模拟为了能正确模拟气液两相流动,确定两相流的流动特性及流动流型至关重要.由于气液两相的分布状态以及截面不断变化,流型种类繁多极为复杂,故对流型的定义以及划分极为困难[20].1987年B a r n e a 等[21]将流动介质及其流动连续性相结合对流动流型进行划分,简化了多相流动的流型划分种类.现今气液两相流的流型可大致分为六种,即分层光滑流㊁分层波浪流㊁塞状流或长气泡流㊁冲击流㊁环状液雾流和分散气泡流[22-23].确定两相流流型之后,便可根据两相流的流型确定模拟的多相流模型以及湍流模型并模拟设置条件.1.2.1 多相流模型在F L U E N T 中,共有V O F (v o l u m e o f f l u e n t)模型㊁混合(m i x t u r e )模型㊁欧拉(E u l e r i a n )模型等三种欧拉-欧拉多相流模型以及欧拉-拉格朗日方法对应的离散相模型(d i s c r e t e p h a s e m o d e l ).m i x t u r e 模型是通过求解混合物的动量方程来描述流体的运动,并通过相对速度来描述离散相.选择m i x t u r e 模型进行模拟计算.1.2.2 湍流模型L a u n d e r 和S p a l d i n g 于1972年在湍动能k 的方程基础上,再引入一个关于湍动能耗散率ε的方程,提出标准k -ε两方程模型.该方程主要适用于高雷诺数的湍流流动.选择标准k -ε湍流模型进行模拟计算.1.2.3 边界条件假设入口为气液均匀混合分布的泡状流.进口选择速度进口条件大小为3.52m /s,方向垂直于进口端面.材料设置液相选择水,气相选择空气.出口为自由出流,壁面为无滑移壁面条件,以壁面函数法确定固壁附近流动.旋转域采用M R F 模型进行计算.1.2.4 求解计算F L U E N T 采用有限体积法求解离散控制方程,用S I M P L E 算法耦合速度和压力,用一阶迎风格式对动量㊁能量㊁湍动能和耗散率进行离散.2 泵数值模拟外特性及内流场分析为研究泵内部流动情况,获得油气混输泵内流动规律,了解油气混输泵的气液混输特性,分别截取叶轮和导叶中的三个截面(见图2),并将该三个截面的流动情况进行对比分析.由于篇幅有限,将选取入口气相体积分数为50%的模拟结果进行分析.图2 监测截面分布F i g.2 D i s t r i b u t i o n o f M o n i t o r e d c r o s s -s e c t i o n s 2.1 外特性分析为得到泵的两相混输特性,需更改进口条件,计算在不同入口气相体积分数条件下的泵的各个性能指标.本次将对入口气相体积分数分别为0㊁10%㊁20%㊁30%㊁40%㊁50%㊁60%㊁70%㊁80%㊁90%的输送情况进行模拟分析.图3为数值计算出的油气混输泵外特性曲线.由于油气混输泵输送气液两相介质,故用多相压差p m 来表示进㊁出口断面单位体积流体总压的㊃24㊃ 兰州理工大学学报 第47卷差值.从图3可以看出,泵的压差与气相入口体积分数之间存在线性关系,且随气相体积分数的增加,泵压差降低,泵进㊁出口单位体积流体介质的能量差减小.从扬程曲线可以看出,随气相体积分数的增加,泵扬程基本不变,且与泵输送清水时的扬程保持一致.这是因为随着气相体积分数的增加,泵输送介质的密度也在降低,输送相同扬程的介质所需的能量更少.图3 数值模拟的外特性曲线F i g.3 E x t e r n a l c h a r a c t e r i s t i c c u r v e o f n u m e r i c a l s i m u l a t i o n 2.2 静压力分布图4为叶轮三个截面上的压力分布云图.从图中可以看出,在相同的截面上,从叶轮工作面到背面,压力逐渐降低.从叶轮进口到出口,工作面的高压区逐渐向背面过渡,并集中在轮缘处,并在背面靠近轮毂的位置形成一个低压区.通过对比叶轮内三个截面上的压力分布可以发现,在叶轮各个流道内的压力并不是均匀分布.这是因为两相在进入吸入室以后,由于吸入室的几何形状变化剧烈,两相的流动受到冲击,且两相之间的惯性不同,导致气液两相产生相对速度并最终分离.因此,从吸入室进入到叶轮的流体其两相分布并不是均匀的,从而导致进入叶轮内的压力在每个流道内的变化情况也就出现了不一致的现象.图5为导叶上的压力分布图.由图5可知,在同一截面上,从导叶的吸力面到压力面压力逐渐增加,高压区集中在压力面靠近轮缘的位置.在相同截面上压力差Δp =p m a x -p m i n .对比导叶三个截面的静压力图发现,从导叶进口到出口,静压力最大值降图4 叶轮监测截面压力云图F i g .4 P r e s s u r e c l o u d d i a g r a m o f m o n i t o r e d c r o s s -s e c t i o n o n i m pe l l er 图5 导叶监测截面压力云图F i g .5 P r e s s u r e c l o u d d i a gr a m o f m o n i t o r e d c r o s s -s e c t i o n o n g u i d e v a n e ㊃34㊃第1期 韩 伟等:油气混输泵混输特性分析低,最小值增加,压差降低.且在同一流道内,从导叶进口到出口,高压区从轮缘处逐渐向轮毂处扩散.2.3 相对速度分布2.3.1 叶轮域内相对速度矢量分布图6为介质在叶轮上的速度矢量.由图6a 可以看出,在第一截面上大部分地方速度变化均匀,且与叶片方向相切.但是在叶轮域的一个流道内有明显的径向速度,这将造成气液两相更容易分离.这种情况一方面是因为叶片对流体的控制能力不够,另一方面是因为流体从半螺旋形吸入室出来时流动有部分紊乱.文献[24,25]说明了对于半螺旋形吸入室,在气相体积分数较高时,将会在隔舌处产生旋涡.由图6b 可以看出,从叶片的工作面到背面,相对速度的径向分量逐渐增加,尤其是在叶片远离进口处的径向速度分量增加明显.对比图6a 和图6b,发现两个截面内相对速度的最高值几乎不变,但是最低值却在不断降低.可见螺旋轴流泵叶轮对流体的做功能力主要体现在增压上,且在靠近叶轮出口处,速度梯度增加,流动变得紊乱.2.3.2 导叶上相对速度矢量图在螺旋轴流式油气混输泵中,一个叶轮加一个导叶构成一个压缩级.通过叶轮的旋转给流体做功,增加流体的能量.对于油气混输泵,由于叶轮的旋转以及离心力的作用,导致介质在流出叶轮时具有较大的圆周速度以及气液两相的不均匀分布情况,这些都将影响螺旋轴流式油气混输泵的输送性能.因此在叶轮之后增加的导叶起着引导流体流动,减小流体周向速度,并将气液两相进行混合,降低气液分离程度的作用.图7为导叶从进口到出口的速度矢量变化情况.与叶轮截面的相对速度矢量图作对比发现流体介质的圆周速度分量确实有降低.可以看出,在同一个流道内,从压力面到吸力面,相对速度在逐渐降低,且随叶片进口到出口,高速区逐渐集中于叶片压力面处.但是随着流动靠近导叶出口,在流道处出现明显的二次回流涡旋现象,如图7a 与7c 所示.这将引起泵中流体的二次损耗,严重降低泵的输送性能.从导叶上的压力分布也可以看出,两相不均匀分布的流体经过叶轮再流入导叶,该流体的分布依旧是不均匀的.因此使得导叶内部分流道压力较高,而部分流道内的压力却又极低.可见,两相流体在吸入室内的分离情况对混输泵的混输性能影响极大,图6 叶轮速度矢量分布F i g .6 V e l o c i t y v e c t o r d i s t r i b u t i o n i n i m pe l l er 图7 导叶相对速度矢量分布F i g .7 D i s t r i b u t i o n o f r e l a t i v e v e l o c i t yv e c t o r i n g u i d e v a n e ㊃44㊃ 兰州理工大学学报 第47卷需要尽量减少该情况的发生.3 泵气液混输特性分析由于在输送过程中气相与液相的密度不同,故在叶轮旋转过程中两相所受到的离心力也就不同.气相密度比液相密度要小,这将导致气相在叶轮轮毂处堆积,而液相被甩向叶轮轮缘处,气液两相产生分离.气相从液相中分离出去,严重的将会堵塞流道,影响油气混输泵的输送性能,降低输送效率.马希金等模拟了螺旋轴流式油气混输泵气液两相在叶轮的分离情况以及气相在吸入室中的分布情况,得到了抑制气液分离的一系列方法.3.1 叶轮气体体积分数分布图8为叶轮第一截面和第三截面的气体体积分数分布云图.对比图中两个截面发现,在流体介质刚进入叶轮时,气液两相大致均匀分布,只在叶片工作面处气相体积分数相比其他地方较低.这是因为流体流过叶片边时,受到叶片的冲击作用而速度发生改变.气体的密度较小,相对于水速度更容易发生改变,故而在叶片进口处出现液相聚集的现象.随着流体沿叶轮流道流动,气相逐渐向叶轮轮毂处堆积,在靠近轮缘处的体积分数明显下降,产生气液分离.这是由于介质在进入旋转中的叶轮时,随叶轮一起旋转,气相与液相均受到离心力的作用,离心力大小为F i =M i ω2r i式中:M i 为质量,k g ;ω为角速度,r a d /s ;r i 为气㊁液相微元到旋转中心的距离,m.可以看出,液相的密度相对气相要大很多,在相同体积情况下,液相所受到的离心力很明显要大,这将使得液相被甩向叶轮轮缘处.3.2 导叶气体体积分数分布图9为导叶三个截面上的气相体积分数分布图.对比图中第一㊁第二㊁第三截面的气相分布,发现在介质刚进入导叶域时,气相体积分数变化较大,气相集中在导叶吸力面靠近轮毂处.可见经过叶轮做功,两相流体分离更为严重,且气体聚集在叶轮出口靠近轮毂的地方.从导叶进口到出口,气相逐渐向压力面及轮缘处移动.气相的体积分数差在逐渐减小,图8 叶轮内气体体积分数分布云图F i g .8 C l o u d d i a g r a m s o f v o l u m e f r a c t i o n d i s t r i b u t i o n o f g a s i n i m pe l l er 图9 导叶内气体体积分数云图F i g .9 C l o u d d i a g r a m s o f ga s v o l u m e f r a c t i o n i n g u i d e v a n e ㊃54㊃第1期 韩 伟等:油气混输泵混输特性分析但是减小程度很低,气相依旧堆积在流道中.可见导叶虽然能对分离的流体进行一定程度的重新混合,但是混合能力较低.4结论1)由于叶片的冲击,在叶片进口处会出现液体聚集的现象.从叶轮进口到出口,气液两相的分离情况越来越严重,且气体聚集在叶轮轮毂靠近工作面的方向,极易发生堵塞流道的情况.2)从叶轮进口到出口,工作面的高压区在沿背面方向移动.而在导叶中,从进口到出口,高压区由轮缘处向轮毂方向移动.可见导叶对于流体还起着平衡压力,降低压差的作用.3)导叶对流体起着降低周向速度的作用,导叶上的周向速度明显比叶轮出口处的周向速度要低.且从导叶进口到出口,周向速度在逐渐减小.但是在导叶压力面速度梯度增加,且在导叶出口有严重的涡旋现象,这会使得流体流动紊乱,能量大量损耗.4)油气混输泵在旋转域内的两相分离难以避免,而导叶起着重新混合两相流动并降低周向速度分量的作用.但是导叶虽然能在降低周向速度和平衡压力方面起到一定的作用,但对已经分离的两相进行重新混合的能力较弱.且在导叶内发生严重的涡旋现象,流体能量损失严重,导叶内的流动损失巨大.因而在对螺旋轴流式油气混输泵的内部流动进行分析时,应加大对导叶内部流场的研究.但是至今对该泵导叶内的流场特性研究较少,大多集中于研究叶轮内的流动情况,因而在未来的研究过程中可加大这一方面的研究.参考文献:[1]张金燕,张金龙,王瑞奎.我国油气混输技术研究现状及发展建议[J].辽宁化工,2016,46(2):226-228.[2]商联,王志坚.油气混输泵的现场应用[J].油气田地面工程,2001,21(1):54-55.[3]李军峰.油气混输泵的研究与发展[J].辽宁化工,2011,40(9):938-940.[4]Z H A N G L i h u a,Z H U L i j i a n,Z H A N G R o n g h u a,e t a l.E x r e a c-t i o n o f c o p p e r f r o m s e w a g e s l u d g e u s i n g b i o d e g r a d a b l e c h e l a n tE D D S[J].J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e s,2008,20:970-974.[5]李清平,薛敦松.叶片式多相泵内部相态分离过程的研究[J].石油大学学报(自然科版),1997,21(2):53-57.[6]李清平,薛敦松,朱宏武,等.叶片式多相泵内部流动研究[J].工程热物理学报,1998,19(1):53-57.[7]李清平,薛敦松,卢文强,等.多相泵设计方法初探[J].工程热物理学报,1999,20(1):61-64.[8]李清平,薛敦松.油气混输式多相泵外特性实验研究[J].工程热物理学报,2000,21(4):451-455.[9]李清平,卢文强,薛敦松.流体机械转轮内气泡运动轨迹的数值分析[J].中国海上油气(工程),2000,12(2):48-54. [10]李清平,薛敦松.油气多相混输泵的开发研究[J].中国海上油气(工程),2000,12(1):47-56.[11]李清平,薛敦松,李忠芳,等.油气混输式多相泵的实验研究与优化设计[J].工程热物理学报,2004,25(6):962-964. [12]李清平,薛敦松,朱宏武,等.油气混输式多相泵的设计与实验研究[J].工程热物理学报,2005,26(1):84-87. [13]马希金,王智,张明紫.动静叶片轴向间隙对油气混输泵性能的影响[J].石油机械,2011,39(8):37-40. [14]马希金,张贞贞,侯祎华.多级油气混输泵轴向间隙变化对其性能的影响[J].流体机械,2015,43(4):28-32. [15]马希金,王智,张明紫.基于C F X软件油气混输泵压缩级流场模拟及分析[J].石油矿场机械,2011,40(3),32-36. [16]马希金,邵莲.翼型选择对油气混输泵性能的影响[J].石油机械,2009,37(4):17-19.[17]马希金,董建,赵杰.油气混输泵复合式静叶的数值模拟[J].西华大学学报(自然科学版),2010,29(5):19-21. [18]马希金,李新凯,韩伟,等.正交设计与神经网络相结合的混输泵优化设计[J].兰州理工大学学报,2011,37(6):37-41.[19]王润轩,王路,郑朋.油气混输泵的研究现状[J].化工管理,2017(6):4-5.[20]劳力云,郑之初,吴应湘,等.关于气液两相流流型及其判别的若干问题[J].力学进展,2002,32(2):235-249. [21]B A M E A D A.U n i f i e d m o d e l f o r p r e d i c t i n g f l o w p a t t e r n t r a n-s i t i o n s f o r w h o l e r a n g e o f p i p e i n c l i n a t i o n s[J].I n t J M u l t i-p h a s e F l o w,1987,13(1):1-12.[22]蒋美菊,冯淑初.气液两相流动流型转变的机理和数学模型[J].油田地面工程,1988,7(1):2-9.[23]S T R U B E L J L,T I S E L J I,M A V K O B.S i m u l a t i o n s o f f r e es u r f a c e f l o w s w i t h i m p l e m e n t a t i o n a n d i n t e r f a c e s h a r p e n i n g i n t h e t w o-f l u i d m o d e l[J].I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f H e a t a n dF l u i d F l o w,2009,30:741-750.[24]马希金,秦霞,牛显明.混输泵半螺旋形吸入室不同含气率下的速度分析[J].热能动力工程,2006,21(2):186-188.[25]马希金,秦霞,吴蓓.混输泵半螺旋形吸入室不同含气率的气相分布[J].农业机械学报,2007,38(4):77-80.㊃64㊃兰州理工大学学报第47卷。
原油集输中影响混输泵性能的因素及解决措施
原油集输中影响混输泵性能的因素及解决措施1.流体性质：原油的粘度、密度、含硫量等流体性质对混输泵的性能有着直接影响。
高粘度的原油会增加泵的阻力，降低泵的流量和效率；高密度的原油会增加泵的负荷，降低泵的扬程和效率；高含硫量的原油会加速泵的磨损，降低泵的寿命。
解决措施：（1）选择适合原油性质的泵。
根据原油的粘度、密度等流体性质，选择合适的泵类型和规格，使泵能够更好地适应流体性质的变化。
（2）采取适当的升温措施。
通过加热原油，降低其粘度，减少对泵的阻力，提高泵的流量和效率。
（3）定期维护和清洗泵。
对于高含硫量的原油，应定期进行泵体的清洗和维护，及时清除硫化物等有害物质，降低泵的磨损，延长泵的寿命。
2.操作参数：操作参数对混输泵的性能也有着重要影响，包括工作温度、入口压力、出口压力等。
工作温度的变化会导致原油粘度的变化，从而影响泵的性能；入口压力和出口压力的波动会增加泵的工作负荷，降低泵的效率。
解决措施：（1）控制好工作温度。
合理控制原油的工作温度，避免温度过高或过低，保持原油粘度的稳定，以提高泵的性能。
（2）采取适当的措施调节压力。
通过合理调整入口和出口的阀门来控制压力的波动，减少对泵的冲击，提高泵的效率。
3.设备本身：混输泵本身的设计和质量也会对其性能产生重要影响。
如泵的叶轮设计不合理、泵的轴承磨损严重、泵的密封不良等问题都会导致泵的性能下降。
解决措施：（1）选择高性能的泵。
在选购混输泵时，选择知名品牌、质量可靠的泵供应商，以确保泵具有良好的性能和稳定的运行。
（2）定期检修和维护泵。
定期检修和维护泵的叶轮、轴承、密封等关键部件，及时更换损坏的零部件，确保泵的正常运行和高效性能。
综上所述，原油集输中影响混输泵性能的因素很多，包括流体性质、操作参数、设备本身等。
针对这些因素，采取合理的解决措施，可以有效提高泵的性能和寿命，确保原油集输的顺利进行。
西安三林“偏心回转多相油气混输泵”油气混输增采减排国内突破、国际领先
60发展与创新 │Development and Innovation 2014.02-03 Shanghai Economy近二十年来，“石油战争”一直在世界各地持续。
作为全球第二大经济体的中国如何在未来赢得这场战争的胜利，无疑是全体中国人的梦想，也是“中国梦”的重要组成部分。
石油开采在陆地的争夺和向海洋进军是一个非常浩大的工程，自上世纪八十年代欧美提出“多相流开采”的概念后，欧美的“石油海上战争”取得了一系列的重大突破。
由于采用了多相流混输技术实现了油气混输，使得海洋油井钻井平台更小和更高效率。
正是由于混输泵的制约，我国的海上钻井和石油开采远远落后于欧美。
我国“地大油薄”国内数十个陆地油田都面临着油层低渗透、油气伴生、产油率低、油井分散的艰难条件。
石油开采中由于设备的制约，大量的伴生气被排空和燃烧，开采的石油流量是油气水的混合物，大量的分离工程，使石油开采投资巨大，造成了我国石油开采成本超高。
偏心回转多相油气混输泵西安三林能源科技工程有限公司联合国内数家科研机构，紧紧抓住我国石油开采中的重大关键技术。
经过近十年的艰苦攻关，终于攻克了石油多相混输的难题。
偏心回转多相油气混输泵的开发成功，推动了油田油气混输模式的变革，实现了从井口到联合站的一站式运营，是油田运营管理的一次革命。
为我国石油开采提供了新型重要设备，将大大推动我国石油开采多领域的技术革新和装备升级。
伴生气被放空燃烧偏心回转多相混输泵是一种新型容积式固、液、气三相混合输送泵。
采用偏心转子、油缸、滑板等机构，利用同步回转几何理论。
在驱动机构带动下，偏心转子、油缸、滑板一起做同步回转运动，从而完成吸入和排出过程。
由于容积腔采用月牙形空间，所以在吸入和排出过程中，只要固体颗粒直径不大于容积腔内允许直径，对介质要求无任何特殊要求，从而不考虑流体的流动性差异。
西安三林能源科技工程有限公司的科技和技术人员成功的开发出了从2m3---60m3的系列混输泵，并成功应用到油田集输、小型增压站、油田油气伴生气回收、环境工程和煤层气回收等多领域，并取得了国家发明专利和实用新型专利9项，获得了国家科技部的重大科研项目支持。
油气混相回流泵送密封结构启动过程摩擦磨损性能试验
收稿日期：2020-07-11基金项目：国家重点研发计划（2018YFB2000800）资助作者简介：李庆展（1994），男，博士。
引用格式：李庆展，李双喜，郑娆，等.油气混相回流泵送密封结构启动过程摩擦磨损性能试验[J].航空发动机，2023，49（5）：167-174.LI Qingzhan ，LI Shuangxi ，ZHENG Rao ，et al.Friction and wear performance of oil-gas miscible reflux pumping seal during start-up[J].Aeroengine ，2023，49（5）：167-174.油气混相回流泵送密封结构启动过程摩擦磨损性能试验李庆展1,2,3，李双喜2*，郑娆2，江磊1，曾怡1，朱明月1（1.中国兵器工业集团中兵智能创新研究院有限公司，北京100072；2.北京化工大学流体密封技术研究中心，北京100029；3.北京理工大学，北京100081）摘要：针对航空发动机轴承腔油气混相回流泵送密封（OG-RPS ）结构启动过程中转速低于开启转速时密封端面易发生摩擦磨损问题，采用Plint 摩擦磨损试验机进行了摩擦学性能试验。
选择浸锑石墨和浸树脂石墨2种典型软环，18Cr 2Ni 4WA 钢、表面喷涂Al 2O 3陶瓷和表面喷涂Cr 2O 3陶瓷3种典型硬环，改变转速和载荷模拟密封启动过程的速度和端面比压变化，监测密封端面摩擦系数和温度，并与机械密封结构试验数据进行对比。
结果表明：螺旋槽能有效提升摩擦副润滑特性，减少表面磨损，大幅降低摩擦系数和温升，最高可分别降低73.02%和63.41%；表面喷涂陶瓷能有效提高密封面抗磨损性能，其摩擦面更平滑；对摩擦副组对浸树脂石墨和表面喷涂陶瓷更容易获得超低摩擦系数（C OF <0.01）。
研究结果可为航空发动机轴承腔OG-RPS 密封环设计选材和性能优化提供数据支撑。
油气水三相流流过弯管的局部阻力特性研究
油气水三相流流过弯管的局部阻力特性研究近些年来，油气水三相流在石油和石化行业中越来越受到重视，因其具有节能、环保、高效能等优点[1]。
然而，实际操作中，在布管管路、加工管路等过程中，一般都存在弯管，而弯管是实际应用中最为常见的流体传输介质之一[2]。
而且，油气水三相流在弯管中的流动特性更是极具挑战性，其中的局部阻力特性是影响其性能的一个重要因素。
因此，研究其局部阻力特性，对于优化流体通路的传输效率具有重要意义。
一般而言，油气水三相流的阻力与流体的性质及传输通路的几何参数[3]紧密相关。
而弯管作为传输通路的一部分，其内部形状及尺寸较为复杂，因此，对其进行建模分析十分困难。
但是，油气水三相流中的对流传输过程占了绝大部分，运用流体力学模型可以将其解释为流体分子的交互作用而形成的运动模型[4]，以此来预测油气水三相流阻力特性。
而外加电场等物理场实验更可以用来解析不同管道几何参数对其流体运动特性的影响[5]，可以为提高其传输效率提供重要参考依据。
基于这一理论基础，近几年来，国内外学者越来越开始重视弯管传输油气水三相流局部阻力特性的研究[6]。
针对弯管中油气水三相流的局部阻力特性，可以将其分为以下三个方面去研究：第一，油气水三相流的阻力特性在空间上的分布特性。
根据现有的实验资料可以发现，油气水三相流在弯管中的局部阻力分布不均匀，特别是在弯管的进口部分及出口部分，阻力较大，而在弯管中部及弯头处，阻力较小[7]。
针对这一特性，从理论上可以考虑用流体力学模型来描述其阻力是如何分布的，从而找出其受影响的流体特性及影响因素。
第二，影响油气水三相流局部阻力的流体参数[8]。
这些流体参数主要包括流体的粘度[9]、体积比、温度、粒径分布及流量比等[10]因素，利用实验或者理论模型，可以研究这些流体参数对油气水三相流局部阻力的影响，从而预测其阻力特性。
第三，影响油气水三相流局部阻力的几何参数[11]。
在布管管路中，弯管的弯曲半径[12]、长度、管径、入口角度[13]等几何参数会影响油气水三相流的局部阻力，借助实验或者理论模型可以研究这些几何参数对流体传输性能的影响，提高管路流体传输效率。
有杆泵抽油杆柱偏磨原因分析及对策
有杆泵抽油杆柱偏磨原因分析及对策张成大（中石油大庆油田有限责任公司第二采油厂，黑龙江大庆 １６３０００） 摘 要：有杆泵抽油杆柱偏磨是造成抽油杆柱和油管柱失效的最主要因素，针对有杆泵抽油杆柱面临的偏磨问题，从抽油杆柱、油管、井身结构等因素出发，开展抽油杆柱偏磨原因分析。
得出井身结构、封隔器坐封力、生产参数、油管弯曲和抽油杆柱弯曲是造成有杆泵采油井抽油杆柱偏磨的主要原因。
在此基础上提出了防偏磨杆柱设计方法，并提出了抽油杆柱扶正器配置方法，通过优化抽油杆柱组合、合理配置扶正器等措施来防止或减少抽油杆柱偏磨，有效保障了有杆抽油系统的安全高效运行。
关键词：有杆泵；抽油杆；偏磨；管柱设计；扶正器 中图分类号：ＴＥ３５５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９８１（２０１６）０９—００７３—０３ 有杆泵采油是世界石油工业传统的采油方式之一，也是迄今在采油工程中一直占主导地位的人工举升方式［１，２］。
但随着我国石油天然气勘探开发技术的不断发展和大多数老油田已进入高含水期，有杆抽油系统的工作状况变得越来越复杂，抽油杆柱偏磨问题也越来越严重，严重制约了有杆泵采油井的经济开发［３］。
针对有杆泵抽油杆柱面临的偏磨问题，从抽油杆柱、油管、井身结构等因素出发，开展抽油杆柱偏磨原因分析，在此基础上提出了防偏磨杆柱设计方法，并提出了抽油杆柱扶正器配置方法，通过优化抽油杆柱组合、合理配置扶正器等措施来防止或减少抽油杆柱偏磨，有效保障了有杆抽油系统的安全高效运行。
１ 抽油杆柱偏磨原因分析在有杆泵抽油井正常生产过程中，抽油杆不停地做上下往复运动，若抽油杆和油管由于受力产生弯曲变形，从而在某些地方发生接触，在这些发生接触的地方就会产生摩擦磨损，这种机械磨损易导致抽油杆柱或者油管柱失效［４］。
１．１ 井身结构影响由于不同钻井目的或钻井施工质量的原因，所有的油井都不是绝对垂直的，很多井存在严重狗腿度。
这将导致油管在井筒内受到约束发生偏移，而油管内的抽油杆在不考虑运动过程中受到的向上的轴向压力的情况下，抽油杆柱将在自身重力的作用下趋于垂直，从而致使管杆接触发生磨损。
采油单螺杆泵转子偏心率对碰摩系统的响应研究
第47卷第4期化工机械485采油单螺杆泵转子偏心率对碰摩系统的响应研究李大奇杨令仪祖海英魏雪形魏玉芬(东北石油大学机械科学与工程学院)摘要采油单螺杆泵在井下采油工作时，随着转速的提升存在运行不平稳的现象，针对这一问题建立了采油单螺杆泵转子偏心碰摩非线性系统动力学特性的数学模型。
将1/4导程的螺杆泵转子等效到单截面内进行建模。
通过数值计算，利用转子轴心轨迹图、相平面图、庞加莱图和振幅谱详细分析了转速比和偏心率对转子碰摩系统响应特性的影响，提高了对采油单螺杆泵转子系统碰摩规律的认识。
关键词采油单螺杆泵转子动力学转子偏心率中图分类号TQ051.21文献标识码A采油单螺杆泵是油田中重要的采油设备！单螺杆泵凭借对介质的适应性强、流量平稳、压力脉动小及自吸能力强等优点，广泛应用于油田中［1］!但是,单螺杆泵在高转速工作情况下存在运行不平稳的问题，这就需要对单螺杆泵的转子动力学进行研究！针对采油螺杆泵振动问题,张越等对地面驱动螺杆泵的抽油杆柱能耗制动进行分析,得出高阶固有频率对杆柱自由端振动影响较小,并给出杆柱受外力载荷时的主振动方程［2］；许蕾对地面驱动单螺杆泵工况预测工作进行了数学模型的建立，解决了工作过程中相关工艺参数的预报问题⑶；吕彦平等建立了单螺杆泵采油系统启动扭矩动力学模型，并取得良好的现场使用效果,为提高螺杆泵采油系统效率和工况诊断提供了理论基础［4］；廖金军等根据工业现场螺杆泵异常振动情况进行分析，给出了从确定原因到消除异常工况的办法［5］!根据当前转子动力学方向的研究进展，侯兰兰和向玲建立碰摩力作用下参数不确定转子系统的动力学模型，得出偏心量取中等值时系统的运行状态最复杂［'］；赵道利等分析了混合偏心对不平衡磁拉力作用下偏心转子-轴承系统振动特性影响，得出净偏心量碰摩系统数值模拟文章编号0254-6094(2020)04-0485-06与转子重力夹角值越大系统越趋于稳定［7］；徐学平等通过建立不平衡磁拉力、静载荷、不平衡质量共同作用下转子系统运动微分方程，分析得出净偏心方向影响轴心轨迹的位置分布,且净偏心量过大会加剧振动［8］；花纯利等在对转子-橡胶轴承系统的分析研究中，首次考虑橡胶轴承的非线性，建立了转子碰摩系统动力学模型,并分析了系统参数对转子系统动力学行为的影响［9］；何鹏等推导出考虑转子轴向温度分布的有限元模型，体现转子轴向温度分布对刚度矩阵的影响,提高高温工作转子临界转速计算精度［10］!当前国内外对采油螺杆泵振动方向的研究多集中于抽油杆柱的振动和泵体外部振动，因采油单螺杆泵定转子相对运动形式的特殊性，尚没有针对采油单螺杆泵转子系统动力学方向的研究，因采油单螺杆泵实际工作过程中需要反复进行转子相对定子的半圆周纯滚动和直线运动，笔者针对定子橡胶发生溶胀之前定转子之间尚有预留间隙，采油单螺杆泵转子相对定子进行圆周运动阶段，将1/4导程的运动简化在一个单截面内建立转子系统动力学模型，利用数值积分的方法求解并进行动力学响应特性的分析！研究了转速、偏心率对作者简介:李大奇(1978-),副教授，从事采油螺杆泵理论及应用技术研究、石油机械装备设计及开发工作通讯作者：祖海英(1979-),副教授，从事采油螺杆泵理论及疲劳寿命研究,**********************。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
摘
要： 提 出一种新型的偏心回转油气混输泵 ， 介绍了该泵的工作原理及结构特点。根据该泵主要运动部件的运动规律
和力学特性 ， 导 出各运动部件的运动 、 受力的计算公式 ， 推导 出该泵关键部位摩擦 力及摩擦功耗随主轴转 角的变化关 系， 分析 了主要结构参数对泵的摩擦特性的影响。结果表 明： 偏心回转 油气混输泵滑板 圆头端的摩擦功耗低 于滑板摩擦功耗 的２ ％； 泵的摩擦功耗 随着相对偏心距 的增大而增大 ， 油缸相对高度对该泵摩擦功耗的影响可以忽略不计。 研 究结果为偏
心 回转 油 气 混输 泵 的优 化设 计 提 供 了理 论基 础 。
关键词 ： 偏心回转油气混输泵 ； 滑板 ． 车 等 子； 偏心率； 油缸相对 高度 ； 摩擦力； 摩擦功耗
中图分类号： Ｔ Ｈ１ ６ ； Ｔ Ｅ ９ ７ ７ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ９ ７ （ ２ ０ １ ６ ） １ ２ — ０ ０ ８ ６ — ０ ４
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ＆ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
第１ ２期 ２ ０ １ ６年 １ ２月
偏 心回转 油气混输 泵关键部位摩擦特性分析
李 洋， 唐 东林 ， 蒋 瑾， 陈 昂
（ 西南石油大学 机电工程学 院， 四川 成都 ６ １ ０ ５ ０ห้องสมุดไป่ตู้０ ）
ｒｅ ａ ｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｄ ． Ａｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｋ ｉ ｎ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｌ ａ ｗ ａ ｎ ｄ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｃ ｉ ａ ｌ ｃ ｈ ｒａ ａ ｃｔ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｉ ｃ ｏ ｆｔ ｈ ｅ ｐ ｕ ｍ ｐ’ ｓ ｍ ｏ ｖ ｉ ｎ ｇ ｐ ａ ｒ ｔ ｓ ， ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ｕ ｌ ａ ｓ ｆｔ ｏ ｈ ｅ ｍ ｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｃｔ ａ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｗ ｅ ｒ ｅ ｄ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ． Ａｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆｔ ｏ ｈ ｅ ｆ ｒ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｕ ｍ ｐ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｆ ｒ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｌ ｏ ｓ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｔ ｔ ａ ｉ ｏ ｎ ｎｇ ａ ｌ ｅ ｗ ｅ ｒ ｅ ｄ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｌｕ ｆ ｅ ｎ ｃ ｅ ｆ ｍａ ｏ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｐ ｒａ ａ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｎ ｔ ｅｆ ｈ ｒ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｌ ｏ ｓ ｓ ｒ ａ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｓ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ｔ ａ ｔ ｈ ｅ ｆ ｒ ｃ ｉ ｔ ｏ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｏ ｓ ｓ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｌ ｌ ｅ ｄ ｎ ｆｔ ｏ ｈ ｅ ｓ ｌ ｉ ｄ ｉ ｎ ｇ ｖ ｏ ． １ ｌ ＂ ￣ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ ｓ ｉ ｅ ｌ ｓ ｓ ｔ ｈ ａ ｎ ２ ％ｏ ｆｔ ｈ ｅ ｓ ｌ ｉ ｄ ｉ ｎ ｇ ｎ ， ｆ ｒ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｌ ｏ ｓ ｓ ． ｈｅ Ｔ ｒｉ ｆ ｃ ｔ ｏ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｏ ｓ ｓ ｏ ｎｔ ｈ ｅ ｐ ｕ ｍ ｐ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ｓｅ ａ ｗ ｉ ｔ ｈｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ｓｅ ａ ｆｔ ｏ ｅ ｈ ｒ ｅ ｌ ｔ ａ ｉ ｖ ｅ ｅ ｃ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ｉ ｃ ｉ ｔ ｙ ， ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｅｉ ｈ ｇ ｈ ｔ ｆｔ ｏ ｈ ｅ ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｆ ｒ ｉ ｃ ｔ ｏ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｏ ｓ ｓ ｓ ｉ ｅｇ ｎ ｌ ｉ ｇ ｉ ｂ ｌ ｅ ．Ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ｆ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｃ ｉ ａ ｌ ｂ ｓｉ ａ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍ ｕ ｍ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｆｔ ｏ ｅ ｈ
Ｆｒ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ Ｋ ｅ ｙ Ｐ ａ ｒ ｔ ｓ Ｅ ｃ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｒｏ ｔ ａ ｒ ｙ Ｏｉ ｌ － Ｇａ ｓ Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ Ｐｕ ｍｐ
Ｌ Ｉ Ｙａ ｎ ｇ ， Ｔ ＡＮＧ Ｄｏ ｎ ｇ － ｌ ｉ ｎ ，Ｊ Ｉ ＡＮ Ｇ Ｊ ｉ ｎ，Ｃ ＨＥＮ Ａｎ ｇ （ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ 。 Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｗ ｅ ｓ ｔ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ ６ １ ０ ５ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａ ｎ ｅ ｗ Ｅｃ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｒｏ ｔ ａ ｒ ｙ Ｏ ｉ ｌ － ｇ ａ ｓ Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐ ｈ ｓｅ ａ Ｐ ｕ ｍｐ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｐｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ