采油單螺桿泵轉(zhuǎn)子加工方法研究

為了提高雙頭單螺桿泵的工作效率和使用壽命,研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對其工作效率及使用壽命的影響。基于橡膠mooney-rivlin雙參數(shù)模型理論,考慮橡膠襯套材料具有非線性變形特性、內(nèi)壓及轉(zhuǎn)子慣性對橡膠襯套的作用,建立了雙頭單螺桿泵一個導(dǎo)程的定轉(zhuǎn)子三維嚙合模型,分析了過盈量、偏心距對螺桿泵定子襯套應(yīng)力和摩擦阻力矩的影響。數(shù)值模擬結(jié)果顯示,偏心距選擇7.5mm時,過盈量由0.2mm增加到0.6mm,螺桿泵摩擦阻力矩從88.52n·m增大到466.51n·m,襯套應(yīng)力峰值由1.4mpa增加到1.8mpa;而過盈量取0.4mm時,偏心距由7.3mm增大到7.5mm,摩擦阻力矩從240.00n·m僅增加到264.77n·m,襯套應(yīng)力峰值由1.28mpa增加到1.62mpa。這表明,合理搭配過盈量和偏心距可以提高螺桿泵的工作效率和使用壽命,為螺桿泵設(shè)計及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化提供了理論依據(jù)。

單螺桿泵在抽汲高黏度、高含氣量和高含砂量的原油方面具有獨特的效果,在機(jī)械采油設(shè)備方面被廣泛應(yīng)用。單螺桿泵的核心部件是定子和轉(zhuǎn)子。通過研究轉(zhuǎn)子在定子襯套中的運動接觸跡,確定鏜削刀具加工軌跡,從而實現(xiàn)具有內(nèi)螺旋孔的金屬定子的加工,以其作為襯套替代傳統(tǒng)的橡膠襯套。

基于cad/cam軟件mastercam,采用插值三次樣條函數(shù)和利用螺旋曲面的特性進(jìn)行單螺桿泵的復(fù)雜螺桿轉(zhuǎn)子螺旋曲面三維幾何造型,并基于仿真加工軟件vericut,對螺旋曲面數(shù)控加工nc程序進(jìn)行三維仿真。

介紹了一種采用sct新技術(shù)的螺桿泵及其優(yōu)點,以及此泵在污水處理廠的成功應(yīng)用實例。

本文分析了影響單螺桿泵采油井系統(tǒng)效率的因素,以系統(tǒng)效率為目標(biāo)進(jìn)行了單螺桿泵采油系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計,使泵的工作點最大限度地趨近系統(tǒng)效率最高點,使單螺桿泵與采油井達(dá)到合理匹配,提高油井產(chǎn)能,延長油井的檢修周期。

單螺桿泵是一種內(nèi)嚙合的密閉式容積泵,適合于輸送高粘度流體及含有固定懸浮顆粒的介質(zhì)。其核心部件螺桿轉(zhuǎn)子和定子的加工精度直接影響單螺桿泵的工作性能。文章介紹了多頭單螺桿泵的工作原理,建立了螺桿泵轉(zhuǎn)子和定子廓線的理論模型,并利用ug三維建模軟件,完成了多頭螺桿泵轉(zhuǎn)子和定子參數(shù)化建模。該項研究對多頭單螺桿泵轉(zhuǎn)子、定子加工方法的選擇及制造和齒廓的滑動與磨損理論研究有重要的理論指導(dǎo)意義。

通過對單螺桿泵嚙合過程中流動接觸點相對滑動速度和固定接觸點綜合曲率的分析,得出提高流動接觸點最小相對滑動速度就有利于延長單螺桿泵的使用壽命的結(jié)論,并給出了型線優(yōu)化的依據(jù).

針對國內(nèi)各大油田逐步進(jìn)入后期開采,螺桿泵采油技術(shù)是一種很有效的方法。選擇合理的螺桿泵轉(zhuǎn)速,是確保螺桿泵能否發(fā)揮最佳功效和工作壽命的關(guān)鍵,因為單螺桿泵定、轉(zhuǎn)子相對運動速度,決定著定、轉(zhuǎn)子表面的磨損。限制泵運行時轉(zhuǎn)子與定子之間的最大滑動速度就顯得尤為重要。因此根據(jù)螺桿泵運行原理,推導(dǎo)出了單螺桿泵轉(zhuǎn)子在做行星運動時的最佳滑動速度,目的是為我們自主研發(fā)"電潛螺桿泵采油系統(tǒng)"中減速器方案的設(shè)計提供理論依據(jù)。

地面驅(qū)動單螺桿泵采油參數(shù)選擇

井下采油單螺桿泵因具有較高的系統(tǒng)效率而日益受到重視。目前已開發(fā)的井下單螺桿泵有地面驅(qū)動采油單螺桿泵、電動潛油單螺桿泵、單螺桿液動機(jī)-單螺桿泵裝置和多頭螺桿泵。簡述了單螺桿泵定子襯套選用的材料和轉(zhuǎn)子的表面處理方式,介紹了單螺桿泵在國外的使用情況。指出井下采油單螺桿泵主要朝增大泵的下井深度,加大泵的排量,延長泵的使用壽命和拓寬泵的使用范圍等方向發(fā)展。最后就國內(nèi)開發(fā)和推廣螺桿泵工作規(guī)劃提出了建議。

單螺桿泵的定子通常由橡膠制作而成,內(nèi)孔呈螺旋槽狀,它與轉(zhuǎn)子之間形成若干密封腔。轉(zhuǎn)子作偏心旋轉(zhuǎn)運動,使密封腔由泵的低壓區(qū)移至高壓區(qū),完成吸入、排出液體和形成壓力的全過程。將實體模型導(dǎo)入ansys軟件中進(jìn)行有限元分析,結(jié)果表明:單螺桿泵轉(zhuǎn)子在正常工況下的最大位移為2.34×10-5mm,出現(xiàn)在單螺桿泵吸入端,轉(zhuǎn)子動態(tài)變形量大小可用來確定轉(zhuǎn)子和定子合理的間隙;最大應(yīng)力為15.8mpa,出現(xiàn)在單螺桿泵排出端。轉(zhuǎn)子應(yīng)力分析可為轉(zhuǎn)子改造提供參考。

本文闡述了單頭螺桿泵轉(zhuǎn)子的數(shù)學(xué)模型,轉(zhuǎn)子形線方程式的建立,以及利用cnc數(shù)控加工中心加工轉(zhuǎn)子的過程。

基于單螺桿泵的工作原理,分析其運行時的阻力因素和功耗情況,經(jīng)設(shè)計和實踐,對單螺桿泵襯套的斷面形狀進(jìn)行了改進(jìn)。通過對比試驗發(fā)現(xiàn),本次改進(jìn)減小了螺桿與襯套之間的摩擦功耗,提高了泵的效率,具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

單螺桿泵已經(jīng)在許多勘探隊推廣使用,從使用情況看,它比往復(fù)式泥漿泵有明顯的優(yōu)點.雖然不少單位已經(jīng)制造和使用了單螺桿泵,但對它的基本構(gòu)造原理仍普遍理解不深,所以難免有不同的看法.關(guān)鍵在于對單螺桿泵的定子與轉(zhuǎn)子的形狀和配合有些誤解.例如,有的單位將定子從中心縱向切開,然后將轉(zhuǎn)子放入,發(fā)現(xiàn)二者并非處處相吻

螺桿泵在開采稠油、含砂原油和中深低原油方面有明顯的優(yōu)越性。隨著油井不斷向深層發(fā)展,在泵掛深度愈來愈大的情況下,管式螺桿泵的檢泵工作勢必費時費工,采油成本相對較高。介紹一種地面驅(qū)動桿式螺桿泵,論述了其基本結(jié)構(gòu)和工作原理。這種桿式螺桿泵可以縮短檢泵作業(yè)時間,從而降低油田的作業(yè)成本。

電潛單螺桿泵廣泛應(yīng)用于稠油、高凝油、高含蠟油、高含砂油及高含氣油等特種油藏開采作業(yè)中。在影響單螺桿泵采油效果的各種因素中,加工工藝是首要因素。使用擺線型及旋弦線等方法設(shè)計出來的單螺桿泵在實際生產(chǎn)應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)封閉性不好等缺點。為了優(yōu)化單螺桿泵的設(shè)計,提出了使用三角函數(shù)和式來表征襯套和轉(zhuǎn)子曲線的新方法。使用微分幾何方法推導(dǎo)出了襯套和轉(zhuǎn)子方程中三角函數(shù)和式系數(shù)所滿足的多元方程組,提出了求解該方程組的準(zhǔn)則和方法。該方程組含有多個可以調(diào)整的自由參數(shù),通過調(diào)整這些參數(shù)達(dá)到優(yōu)化設(shè)計的目的。給出了具體算例,求取了轉(zhuǎn)子參數(shù)方程和襯套參數(shù)方程,并繪制了轉(zhuǎn)子曲線和襯套曲線。算例的結(jié)果證明該方法有效。生產(chǎn)實際應(yīng)用表明,使用本文新方法優(yōu)化設(shè)計的單螺桿泵可以最大限度地提高襯套與轉(zhuǎn)子之間的封閉性。

目前,大儲量油田的螺桿泵采油存在排量局限性問題。建立螺桿泵排量的數(shù)學(xué)模型,采用拉格朗日乘數(shù)法對螺桿泵的排量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,得到螺桿泵中定子螺距、定子橡膠外徑和定子橡膠的最小壁厚(雙邊)之間的最佳關(guān)系式,及螺桿泵螺旋角的最優(yōu)解。確定了螺桿泵排量的優(yōu)化設(shè)計表達(dá)式;分析了螺桿泵的排量與定轉(zhuǎn)子頭數(shù)比和轉(zhuǎn)子頭數(shù)之間的關(guān)系。轉(zhuǎn)子頭數(shù)取值并不是越大越好,認(rèn)為轉(zhuǎn)子頭數(shù)取6左右為最佳。

本文針對地面驅(qū)動單螺桿泵運動過程中的一些非線性問題進(jìn)行研究,比如電機(jī)的啟動問題以及螺桿泵與井壁的碰撞問題等等。并在這些問題的基礎(chǔ)上對單螺桿泵采油系統(tǒng)進(jìn)行了工況預(yù)測技術(shù)的研究,建立了螺桿泵采油系統(tǒng)的預(yù)測數(shù)學(xué)二模型。借助于該模型,也能夠很好的進(jìn)行螺桿泵采油系統(tǒng)中相關(guān)生產(chǎn)參數(shù)的動態(tài)預(yù)測。

采用ansys軟件對短幅內(nèi)擺線外等距曲線及短幅外擺線內(nèi)等距曲線2種線型的三頭單螺桿泵在過盈及壓差作用下的變形、受力及接觸情況進(jìn)行有限元分析,得到定轉(zhuǎn)子接觸時變形及應(yīng)力分布云圖,比較2種線型三頭單螺桿泵的密封性能。結(jié)果表明:過盈量的存在是實現(xiàn)螺桿泵密封的重要條件;壓差的存在使定子橡膠發(fā)生較大的變形,應(yīng)力應(yīng)變值也相應(yīng)增加;短幅內(nèi)擺線外等距曲線三頭單螺桿泵密封性能優(yōu)于短幅外擺線內(nèi)等距曲線三頭單螺桿泵。

建立模型的目的是研究螺桿泵力學(xué)等性能的基礎(chǔ)，而采油單螺桿泵定一轉(zhuǎn)子線型在一定的范圍內(nèi)會產(chǎn)生打扣現(xiàn)象，這時的輪廓線就成為彼此相連接的多條封閉曲線，現(xiàn)有的建模軟件不支持此類線型的掃略和拉伸操作，因此模型難以建立，現(xiàn)在大多數(shù)參數(shù)化建模的程序也都是避開了打扣這一問題。本研究以vs2008和grip嵌套的形式，通過內(nèi)部程序的編制解決了這一缺陷，為單螺桿泵線型及力學(xué)等性能的研究提供了一定的參考。

第一節(jié)軸向壓力和徑向壓力的計算 單螺桿泵軸向壓力和壓力的計算是確保泵能正常運行的很重要的一環(huán)，其值也直 接決定了泵的軸承的計算和選型。計算軸向壓力值考慮正常狀態(tài)下的運行，不考 慮泵起動時或運行時發(fā)生干摩擦的情況，因為這些情況會出現(xiàn)軸向力非正常的增 大，造成運行的不穩(wěn)定。目前關(guān)于軸向壓力的計算（軸向壓力直接影響徑向壓力） 尚無精確的計算公式，主要是泵運行時摩擦力引起的軸向壓力的計算至今無法解 決，國內(nèi)外都采用經(jīng)驗公式的方法。 一、軸向壓力的計算： 認(rèn)為單螺桿泵的軸向壓力pz由以下幾部分構(gòu)成： 1)密封腔內(nèi)介質(zhì)移動時定子內(nèi)的分力pz1。pz1應(yīng)用彼得羅夫液體摩擦的公 式計算： 1 1 z avp （1） 式中μ——液體的動力粘度； a1——滑動表面面積，取a1為定子內(nèi)螺旋腔總的表面積； ν——表面相對滑動速度，取其值為軸向流速為tn/60； δ——摩擦面之間的液膜

【g型單螺桿泵】產(chǎn)品: 【g型單螺桿泵】產(chǎn)品簡介： 生產(chǎn)的g型單螺桿泵在發(fā)達(dá)國家已廣泛使用，國外多數(shù)稱單螺桿泵為“莫諾泵”《monopumps》，德國稱為“偏心轉(zhuǎn)子泵”。由于其優(yōu)良的性能， 近年來在國內(nèi)的應(yīng)用范圍也在迅速擴(kuò)大。 它的最大特點是對介質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)、流量平穩(wěn)、壓力脈動動小、自吸能力高，這是其它任何泵種所不能替代的。 我們對國外（如：德、英、法、日本等國）生產(chǎn)的單螺桿泵及國內(nèi)同行業(yè)的產(chǎn)品，作了分析與研究，博取眾長，對自己的產(chǎn)品進(jìn)行不斷的 改革創(chuàng)新。目前我單位的產(chǎn)品已自成一個體系，壓力為0.6~1.2mpa,特殊要求壓力可達(dá)3mpa，可滿足廣大用戶對單螺桿泵的不同需求。 我單位生產(chǎn)的泵，質(zhì)量可靠，實行三包，價格也相對較低，同時確保備品備件的正常供應(yīng)。 本單位熱忱為廣大用戶服務(wù)，接受用戶對特殊要求單螺桿泵的設(shè)計和制造任務(wù) 【g型單螺桿泵】型號意義： 【g型單螺桿泵】工作原理