影響螺桿泵工作特性的因素

1、 影響螺桿泵工作特性的因素(本文來(lái)源陽(yáng)光泵業(yè) www.yg-系統(tǒng)組成與泵的結(jié)構(gòu)及工作原理螺桿泵采油系統(tǒng)主要有驅(qū)動(dòng)裝置, 井口裝置, 井下螺桿泵以及中間油管組成。 以地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵應(yīng)用最為廣泛。 工作時(shí)由地面動(dòng)力帶動(dòng)抽油桿旋轉(zhuǎn), 連接于抽 油桿底端的螺桿泵轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng), 井液經(jīng)螺桿泵下端吸入, 由上端排出, 并從井 管流出井口,再通過(guò)地面管線輸送到計(jì)量站。螺桿泵是由定子和轉(zhuǎn)子組成的, 轉(zhuǎn)子是通過(guò)精加工, 表面鍍鉻的高強(qiáng)度螺桿; 定 子就是泵筒,是由一個(gè)堅(jiān)固、耐油、抗腐蝕的合成橡膠精磨成形,然后被永久地 粘接 在鋼殼體內(nèi)而成。除單螺桿泵外,還有多螺桿泵,即:雙螺桿、三螺桿、 五螺桿泵等。 主要用于

2、輸送油品。 螺桿式壓縮機(jī)汽缸內(nèi)裝有一對(duì)互相嚙合的螺旋 形陰陽(yáng)轉(zhuǎn) 子,兩轉(zhuǎn)子都有幾個(gè)凹形齒,兩者互相反向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子之間和機(jī)殼與 轉(zhuǎn)子之間的間隙僅為 510絲,主轉(zhuǎn)子(又稱陽(yáng)轉(zhuǎn)子或凸轉(zhuǎn)子,通過(guò)由發(fā)動(dòng)機(jī) 或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) (多數(shù)為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) ,另一轉(zhuǎn)子(又稱陰轉(zhuǎn)子或凹轉(zhuǎn)子是由主 轉(zhuǎn)子通過(guò)噴油形成的油膜進(jìn)行驅(qū)動(dòng),或由主轉(zhuǎn)子端和凹轉(zhuǎn)子端的同步齒輪驅(qū)動(dòng)。 螺桿泵是靠空腔排油, 即轉(zhuǎn)子與定子之間形成的一個(gè)個(gè)互不聯(lián)通的封閉腔室, 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), 封閉空腔沿軸線方向由吸入端向排出端方向運(yùn)移。 封閉腔在排除 端 消失,空腔內(nèi)的原油也就隨之由吸入端均勻地?cái)D到排除端。同時(shí)又在吸入端 重新形成新的低壓空腔將原油吸入,這樣,

3、封閉空腔不斷地形成,運(yùn)移和消失, 原油不斷 地吸入,通過(guò)油管舉升到井口。螺桿泵工作特性的影響因素影響螺桿泵工作特性因素很多, 其中定子與轉(zhuǎn)子間的過(guò)盈量以及轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速, 這兩個(gè)是主要因素。2.1過(guò)盈量的影響:螺桿泵的工作原理決定了要保證一定的泵效,就必須使 定子、 轉(zhuǎn)子表面的接觸線保持充分密封, 而密封的程度取決于轉(zhuǎn)子與定子間的過(guò) 盈量。因此,過(guò)盈量的大小直接影響泵效的高低。不同過(guò)盈量下容積效率的差別很大, 因而將嚴(yán)重影響泵的系統(tǒng)效率。 一方面, 過(guò)盈大可獲得較高的泵效, 但是抽油桿的扭矩增加, 容易出現(xiàn)油管, 抽油桿斷脫 現(xiàn) 象,并且定子橡膠磨損加劇,影響泵的壽命;另一方面,過(guò)盈量小雖然不易

4、出現(xiàn)上述問(wèn)題,但是泵的容積效率過(guò)低,將降低泵的系統(tǒng)效率。因此,要對(duì)泵過(guò) 盈量進(jìn)行 合理選擇。所謂合理的過(guò)盈量,就是在能夠保證一定的舉升壓力和容 積效率條件下的過(guò)盈值。2.2轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的影響:轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了螺桿泵的排量。在油井產(chǎn)能在允許 的情況下,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越高,排量就越大。但是,轉(zhuǎn)速越高,抽油桿的離心力也 越 大,抽油桿的彎曲振動(dòng)就越嚴(yán)重,抽油桿接箍與油管內(nèi)壁的摩擦力也就隨之 增大, 同時(shí), 舉升高度也將因沿程損失的增加和定子橡膠磨損的加速而下降。 因 此,轉(zhuǎn)子 的轉(zhuǎn)速不易過(guò)高,一般應(yīng)小于每分鐘五百轉(zhuǎn)為宜。除了上述兩個(gè)因素之外, 還應(yīng)注意介質(zhì)粘度的影響。 由于螺桿泵在實(shí)際應(yīng)用 中以舉升原油而且

5、常常用于舉升稠油, 因此, 泵在舉升過(guò)程中的工作特性與舉升 清水 時(shí)的工作特性將會(huì)有很大差別。一方面,粘度增加使得漏失量減小有利于 提高泵的容積效率和系統(tǒng)效率; 另一方面, 粘度的增加將使流動(dòng)阻力增大而降低 泵的充滿程 度和舉升高度,泵的容積和系統(tǒng)效率也隨之降低,同時(shí),泵的摩擦 增大將增加阻力扭矩。因此,在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)充分注意粘度的影響。螺桿泵的選擇螺桿泵的選擇, 首先應(yīng)根據(jù)油井的產(chǎn)能確定出油井的產(chǎn)量, 并確定所用螺桿 泵的排量; 其次是根據(jù)泵的工作特性確定在保證該排量下泵的舉升高度大小, 并 根據(jù) 油井條件計(jì)算出所需泵的級(jí)數(shù),同時(shí)還要根據(jù)需要以及油井的實(shí)際條件確 定合理的過(guò)盈量; 最后, 根

6、據(jù)負(fù)載大小選擇抽油桿的材料與規(guī)格, 電動(dòng)機(jī)以及其 它附屬部 件。下面就一些主要內(nèi)容作一介紹:3.1轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)的確定。地面驅(qū)動(dòng)單螺桿泵轉(zhuǎn)速的確定受多種因素的影響,首 先要考慮的是介質(zhì)的粘度, 腐蝕條件和定子橡膠的疲勞強(qiáng)度。 介質(zhì)的粘度將影響 泵 的充滿系數(shù)。當(dāng)泵旋轉(zhuǎn)時(shí),在泵吸入口處空槍容積逐漸變大,這時(shí),只要有 一定的壓差液體便可迅速充滿空腔。 當(dāng)液體粘度較大時(shí), 其流動(dòng)性變差, 使得充 滿系數(shù)降 低,從而降低泵的容積效率,并且隨著液體粘度的增加,這種影響程 度增大, 在高含沙油井中, 泵的壽命取決于定子橡膠的疲勞強(qiáng)度。 由于定子和轉(zhuǎn) 子間有一定的過(guò) 盈量,轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)定子橡膠將受到周期性的

7、壓縮,從 而產(chǎn)生摩擦面的溫升和疲勞。 摩擦面的溫升往往可達(dá)到比介質(zhì)溫度高幾十度, 加 速了橡膠分子鏈的重新 組合,使彈性膜數(shù)減小,從而降低疲勞特性及金屬和橡 膠接合面上粘結(jié)劑的強(qiáng)度。這個(gè)溫升值和壓縮疲勞隨轉(zhuǎn)速的增加而增大,因此, 在實(shí)際應(yīng)用中要合理地選擇轉(zhuǎn) 速以保證泵的壽命。3.2合理過(guò)盈量的確定。為使螺桿泵具有容積泵的特點(diǎn),就必須使定子、轉(zhuǎn) 子間的空腔保持了好的密封性, 即必須有一定的過(guò)盈值。 而過(guò)盈值受如下因素制 約:1受加工工藝技術(shù)的限制,不能保證定子和轉(zhuǎn)子具有理想的幾何形狀; 2 定子橡膠是彈性體,在一定的壓差下會(huì)發(fā)生彈性變形和漏失; 3由于轉(zhuǎn)子在運(yùn) 轉(zhuǎn) 時(shí)會(huì)產(chǎn)生慣性力和液壓徑向力,這兩個(gè)力的合力將使轉(zhuǎn)子在合力的方向上壓 縮定子橡膠而產(chǎn)生位移,從而使定子、轉(zhuǎn)子間的另一側(cè)產(chǎn)生間隙。螺桿泵在井下工作時(shí), 其總的過(guò)盈量是由初始過(guò)盈量、 熱膨脹產(chǎn)生的過(guò)盈量 以及由于侵油溶脹而產(chǎn)生的過(guò)盈量三部分組成。 總的過(guò)盈量可根據(jù)泵和油井條件 估算,也可由試驗(yàn)來(lái)確定。這樣,便可確定出初始過(guò)盈量,從而可為設(shè)計(jì)制造提 供依據(jù)。目前, 螺桿泵的單極工作壓差主要靠定、 轉(zhuǎn)子間的過(guò)盈量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 過(guò)盈量 越大, 單極工作壓差就越大,