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(duì)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(duì)橡膠襯套的作用,建立了雙頭單螺桿泵一個(gè)導(dǎo)程的定轉(zhuǎn)子三維嚙合模型,分析了過(guò)盈量、偏心距對(duì)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(shí),過(guò)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(guò)盈量取0.4mm時(shí),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(guò)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(jì)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(dú)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(guò)研究轉(zhuǎn)子在定子襯套中的運(yùn)動(dòng)接觸跡,確定鏜削刀具加工軌跡,從而實(shí)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(duì)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(diǎn),以及此泵在污水處理廠的成功應(yīng)用實(shí)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(jì),使泵的工作點(diǎn)最大限度地趨近系統(tǒng)效率最高點(diǎn),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(zhǎng)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(xiàng)研究對(duì)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(dòng)與磨損理論研究有重要的理論指導(dǎo)意義。

通過(guò)對(duì)單螺桿泵嚙合過(guò)程中流動(dòng)接觸點(diǎn)相對(duì)滑動(dòng)速度和固定接觸點(diǎn)綜合曲率的分析,得出提高流動(dòng)接觸點(diǎn)最小相對(duì)滑動(dòng)速度就有利于延長(zhǎng)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(duì)國(guó)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?yàn)閱温輻U泵定、轉(zhuǎn)子相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度,決定著定、轉(zhuǎn)子表面的磨損。限制泵運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子與定子之間的最大滑動(dòng)速度就顯得尤為重要。因此根據(jù)螺桿泵運(yùn)行原理,推導(dǎo)出了單螺桿泵轉(zhuǎn)子在做行星運(yùn)動(dòng)時(shí)的最佳滑動(dòng)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(jì)提供理論依據(jù)。

地面驅(qū)動(dòng)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(dòng)采油單螺桿泵、電動(dòng)潛油單螺桿泵、單螺桿液動(dòng)機(jī)-單螺桿泵裝置和多頭螺桿泵。簡(jiǎn)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(guó)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(zhǎng)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(guó)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(yùn)動(dòng),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(guò)程。將實(shí)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(dòng)態(tài)變形量大小可用來(lái)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(guò)程。

基于單螺桿泵的工作原理,分析其運(yùn)行時(shí)的阻力因素和功耗情況,經(jīng)設(shè)計(jì)和實(shí)踐,對(duì)單螺桿泵襯套的斷面形狀進(jìn)行了改進(jìn)。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)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(duì)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(diǎn).雖然不少單位已經(jīng)制造和使用了單螺桿泵,但對(duì)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(duì)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(lái)愈大的情況下,管式螺桿泵的檢泵工作勢(shì)必費(fèi)時(shí)費(fèi)工,采油成本相對(duì)較高。介紹一種地面驅(qū)動(dòng)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(shí)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(jì)出來(lái)的單螺桿泵在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)封閉性不好等缺點(diǎn)。為了優(yōu)化單螺桿泵的設(shè)計(jì),提出了使用三角函數(shù)和式來(lái)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(gè)可以調(diào)整的自由參數(shù),通過(guò)調(diào)整這些參數(shù)達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)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(shí)際應(yīng)用表明,使用本文新方法優(yōu)化設(shè)計(jì)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(chǔ)量油田的螺桿泵采油存在排量局限性問(wèn)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(duì)螺桿泵的排量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),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(jì)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。

采用ansys軟件對(duì)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(guò)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(shí)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(guò)盈量的存在是實(shí)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(huì)產(chǎn)生打扣現(xiàn)象，這時(shí)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(wèn)題。本研究以vs2008和grip嵌套的形式，通過(guò)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。

利用宏程序和菱形35°刀片,通過(guò)優(yōu)化走刀路線加工井下螺桿泵轉(zhuǎn)子,很好地解決了加工過(guò)程中,刀片易崩刃、磨損快、精度差等現(xiàn)象。實(shí)踐證明此方法加工效率高、工件精度好、加工更加合理。

g單螺桿泵型號(hào)及參數(shù) 一、偏心單螺桿泵產(chǎn)品概述： g系列單螺桿泵是按迥轉(zhuǎn)嚙合容積式原理工作的新型泵種，主要工作部件是偏心螺桿(轉(zhuǎn)子) 和固定的襯套(定子)。 由于該二部件的特殊幾何形狀，分別形成單獨(dú)的密封容腔，介質(zhì)由軸向均勻推行流動(dòng)，內(nèi) 部流速低，容積保持不變，壓力穩(wěn)定，因而不會(huì)產(chǎn)生渦流和攪動(dòng)。每級(jí)泵的輸出壓力為 0.6mpa，揚(yáng)程60m(清水)，適用于輸送介質(zhì)溫度80℃以下(特殊要求可達(dá)150℃)。 因定子選用多種彈性材料制成，所以這種泵對(duì)高粘度流體的輸送和含有硬質(zhì)懸浮顆粒介質(zhì) 或含有纖維介質(zhì)的輸送，有一般泵種所不能勝任的特點(diǎn)。其流量與轉(zhuǎn)速成正比。 傳動(dòng)可采用聯(lián)軸器直接傳動(dòng)，或采用調(diào)速電機(jī)，三角帶，變速箱等裝置變速。 這種泵零件少，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，維修簡(jiǎn)便，轉(zhuǎn)子和定子是本泵的易損件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 便于裝拆。 二、偏心單螺桿泵產(chǎn)品特點(diǎn)： 偏心單螺桿泵具有自

本文將目前國(guó)內(nèi)外對(duì)單螺桿泵定子的磨損研究情況作一綜述,對(duì)常規(guī)單螺桿泵和等壁厚單螺桿泵進(jìn)行了接觸分析。針對(duì)目前單螺桿泵"定子受壓側(cè)直徑與圓弧連接點(diǎn)處的磨損最大"的現(xiàn)象,從疲勞磨損的角度進(jìn)行了深入研究,認(rèn)為這是由于在圓弧段對(duì)角處的剪切應(yīng)變遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它地方,在周期性載荷的作用下橡膠表面產(chǎn)生重復(fù)的壓縮、拉伸和交變剪切應(yīng)力而發(fā)生多次變形,從而使橡膠表層發(fā)生疲勞磨損。對(duì)于等壁厚單螺桿泵來(lái)講,其最大的剪切應(yīng)變?cè)谙鹉z襯套的外層,這意味著等壁厚單螺桿泵橡膠襯套外層與鋼套之間的聯(lián)接強(qiáng)度將受到考驗(yàn),襯套外層與鋼套之間的聯(lián)接處可能是等壁厚單螺桿泵的疲勞失效處。