挠性轴的应力计算

单螺杆泵(即MONO泵)的转子运动为行星运动,故传动轴至转子的传动多数使用万向轴,自75年开始逐渐推广以挠性轴代替万向轴的设计,以细长的挠性轴的横向变形适应行星运动的要求。它有制造简单和无磨损另件等优点。单螺杆油气混输泵(即锥形单螺杆油气混输泵—压缩机)的转子为定点运动,故其传动也需要用挠性轴。这两种泵的挠性轴的工作条件相似,仅边界条件不同。本文首先讨论单螺杆泵的挠性轴的应力计算,然后再讨论单螺杆油气混输泵的挠性轴。本来,前者可以作为后者的特例给出,但因前者的应用较多,分别讨论,可以使前者的应力计算避开更一般性的分析。     

井下采油单螺杆泵的现状及发展

井下采油单螺杆泵因具有较高的系统效率而日益受到重视。目前已开发的井下单螺杆泵有地面驱动采油单螺杆泵、电动潜油单螺杆泵、单螺杆液动机 -单螺杆泵装置和多头螺杆泵。简述了单螺杆泵定子衬套选用的材料和转子的表面处理方式 ,介绍了单螺杆泵在国外的使用情况。指出井下采油单螺杆泵主要朝增大泵的下井深度 ,加大泵的排量 ,延长泵的使用寿命和拓宽泵的使用范围等方向发展。最后就国内开发和推广螺杆泵工作规划提出了建议。     

QLB井下驱动螺杆泵系统的研制与发展前景

在吸收国内外井下驱动螺杆泵系统研究和试验成果的基础上,研制成功具有国际先进水平和自主知识产权的QLB井下驱动螺杆泵系统。该系统采用的关键技术包括:(1)采用新研制的双联行星齿轮减速器,可将螺杆泵的转速降到150～365 r/min,低于国外井下驱动螺杆泵的转速;(2)柔性轴设计独特,解决了螺杆泵偏心距大,负载重的难题;(3)采用双头螺杆泵,增大了泵的排量和扬程,可实现大泵深抽。该系统特别适用于含砂井、稠油重载荷油井采油。     

全金属单螺杆泵结构优化设计

利用Matlab软件对全金属单螺杆泵的结构参数进行了数值分析,从理论上分析了短幅内摆线等距型和短幅外摆线等距型的线型特点。结合设计实例,对比相应理论性能参数优化设计了全金属单螺杆泵线型和头数;应用ANSYS软件对定、转子做了热力耦合分析,同时建立了全金属螺杆泵的三维流场模型,利用Fluent软件研究了全金属螺杆泵在不同黏度下的泵效随配合间隙的变化规律。分析结果表明,全金属螺杆泵定转子的断面线型选择短幅内摆线等距型更加合理,头数比优选1∶2或2∶3;全金属螺杆泵在热采环境中优势明显,配合间隙考虑在0.10⁰.30 mm之间选取,冷采环境在0.300.30 mm之间选取,冷采环境在0.30⁰.50 mm之间选取,给出了各种黏度下的间隙优选图。该项研究成果对全金属螺杆泵的优化选型有着重要的指导意义。     

全金属螺杆泵定转子配合优化及特性试验研究

为确定全金属螺杆泵定转子的最优间隙值,针对全金属螺杆泵定转子间隙配合的特点,分别采用有限元热力学分析方法和大涡模拟(Large eddy simulation,LES)模型,分析了金属螺杆泵内流动特性及温度、黏度对全金属螺杆泵定转子配合间隙的影响规律。根据优化分析结果,确定全金属螺杆泵定转子最优配合间隙区间为0.1~0.3 mm,并试制全金属螺杆泵样机进行试验。模拟结果表明:当转速相同时,黏度小于0.05 Pa·s的介质,泵效受间隙值影响效果显著,间隙值达到0.6 mm时,泵效降为0%;当介质黏度大于0.50 Pa·s时,间隙值对泵效的影响明显变小;介质黏度和转速是泵效的主要影响因素,提高转速可以改善泵效,但介质黏度对泵效的影响更为显著。现场测试结果表明:研制的全金属螺杆泵使用性能满足设计要求,其运转特性与室内试验结果基本一致,运行过程平稳可靠,泵效基本无变化。研究结果可为全金属螺杆泵的现场应用提供指导。     

KUDU公司推出无杆螺杆泵

正KUDU公司推出将螺杆泵和潜油电机完美结合在一起的无杆螺杆泵(Rodless PCPTM)。无杆螺杆泵的潜油电机采用低速永磁电机,当螺杆泵转速在限定转速50~500r/min范围内变化时,可以提供固定的扭矩。这样就可以根据油井的供液能力灵活调整螺杆泵的转速,不必更换泵。无杆螺杆泵采用井下遥测技术,防止泵抽空,监测井下设备性能,根据油井的供液能力优化螺杆泵的工作参数。无杆螺杆泵由于没有抽油     

单螺杆泵井工况诊断系统的研制与应用

单螺杆泵井下工况诊断系统由数据采集和数据分析优化两大部分组成 ,该系统的研制实现了井下单螺杆泵井生产状况的实时监测 ,能够及时了解螺杆泵井的转速、扭矩和载荷等参数 ,通过与理论值的对比 ,及时改进井下工况参数。介绐了装置的安装和应用情况 ,并指出了改进和完善意见     

磁力泵泄漏原因分析和对策

磁力驱动泵是由电动机带动外磁转子旋转 ,在磁场的作用下使内磁转子同步转动 ,见图 1。内磁转子通过泵轴和叶轮连在一起 ,电动机就通过内外磁转子足够的磁吸力的作用带动叶轮一起旋转 ,达到输送液体的目的 ,而内外转子之间并不接触。为了达到使输送介质不产生泄漏的目的 ,在内外转子之间装有隔离套 ,输送的液体被封闭在隔离套内 ,解决了普通机泵的机械密封的泄漏问题 ,也就是说磁力泵把动密封转化成了静密封 ,所以说磁力泵是一种无泄漏泵。磁力泵驱动原理见图1。由于它采用了静密封 ,能做到完全无泄漏 ,因而其应用的领域越来越广 ,越来越受…     

螺杆泵采油系统杆柱的扭转振动特性分析

对直井中用于驱动井下螺杆泵的旋转级次抽油杆柱建立了扭转振动分析模型,推导出了该级次抽油杆柱扭转振动频率的计算公式,建立了级次杆柱扭振固有基频与单级杆柱固有基频之间的关系。计算表明,泵深在700－1800m时,常用的二级抽油杆柱组合的扭振固有基频为22－58r/min,低于螺杆泵的工作转速区,这完全不同于有杆泵抽油系统。指出,由于螺杆泵采油系统的工作转速区高于其杆柱扭振固有基频,在选定螺杆泵采油系统的工作转速时,除考虑杆柱的基频外,还应考虑杆柱的扭振高次谐波频率,这样可以避免系统工作在高次谐波共振区,而且有利于避免系统工作转速在穿越高次谐波对应的转速时系统的失速;在设计螺杆泵采油系统杆柱组合时,应考虑组合杆柱扭振基频的提高,尤其要注意常用的二级杆柱组合时杆长比接近50％的情况。     

地面驱动采油螺杆泵设计中的若干问题

在研究试验的基础上,阐明了在设计地面驱动采油螺杆泵时如何合理选择泵转速,转子与定子间过盈值和泵的每级承压值等参数问题;分析了螺杆泵的启动力矩、外特性曲线及最佳工作区域。     

页岩气井旋转式井壁取心器爬行机构设计与优化

为了解决页岩气井旋转式井壁取心器不能靠自重下至取心位置的问题,分析了取心器的工作要求,确定了取心器在水平井中所受阻力,设计了一种由行星齿轮、锥齿轮组合传动的旋转式井壁取心器爬行机构。建立了爬行轮正压力与各参数的函数关系、支撑臂伸出速度与各参数的函数关系;以支撑臂伸出速度和支撑臂推靠力为多目标优化函数,利用正交试验分析方法,确定了爬行臂长度、支撑臂长度、爬行臂转角和偏心距等因素的影响程度,并优化了爬行臂和支撑臂的结构尺寸。分析得到:爬行臂转角对支撑臂伸出速度和推靠力的影响最大;当爬行臂转角、爬行臂长度、偏心距和支撑臂长度分别为45°、150 mm、8 mm和140 mm时,爬行臂伸出速度和推靠力最优;爬行臂和支撑臂长度优化后,可以降低支撑臂所需推靠力,提高支撑臂伸出速度。研究认为,设计的页岩气井旋转式井壁取心器爬行机构,为井壁取心器提供了一种新的驱动方式。      

油田注水集输系统离心泵调速节能研究

油田注水集输系统离心泵由于载荷经常变化 ,大多不能在其额定工况点工作 ,泵效低 ,且需要用泵出口阀调节流量 ,产生一定的泵管压差 ,造成较大的能量损失。为此 ,开展了定速泵调速节能研究。介绍了变极调速、变频调速和液力调速离合器调速 3种调速方法及相应的节能计算公式。对在单元制系统中调速离心泵的运行经济性、调速范围和母管制系统中离心泵的调速所带来的问题进行了探讨。指出双速电动机用于输油泵的调速时 ,应选用转矩按转速平方降低特性的电动机 ;调速泵的运行经济性受到管路阻力特性曲线的限制 ,其调速范围受到管路阻力特性曲线、系统所需扬程和泵运行特性的限制 ;在母管制系统中把部分定速泵改为调速泵时 ,应将性能较高的定速泵改为调速泵     

直井地面驱动螺杆泵采油杆管偏磨机理

将直井地面驱动螺杆泵采油杆柱简化为在油管内偏心旋转的杆柱。考虑了杆柱偏心旋转惯性离心力、轴向力对杆柱横向弯曲变形的影响。应用可移动双向弹簧元模拟杆管接触状态,并考虑了杆体、结箍以及扶正器与油管间隙不同对杆柱挠度约束的差别,建立了螺杆泵采油杆柱在油管内受力变形的有限元仿真模型。仿真结果表明：抽油杆柱在油管内偏心旋转会产生陀螺效应,杆柱在油管内变形形态呈下密上疏的螺旋状,这是直井地面驱动螺杆泵采油系统杆管偏磨的主要原因之一。杆柱与油管接触段长度主要取决于转速、下泵深度和偏心距等参数。当转速较高时,几乎所有接箍均与油管内壁接触,也会出现杆体与油管内壁接触的现象。     

转速对离心泵轴可靠性的影响

分别论述了离心泵泵轴的设计准则和转速对泵轴可靠性的影响。指出转速是泵设计的主要因素之一，与泵轴的可靠性密切相关。设计准则应随转速的提高而改变。在低速时，泵轴的扭曲强度作为设计准则；高速时，则应以扭曲刚度作为设计准则，并考虑材料和轴功率等相关因素。在提速使用给定泵时，泵轴挠度与转角也将近似地随着转速呈线性增大，当超过许用值时，即会引起零件磕碰、卡滞，以至泵不能正常工作，因此须对挠度和转角进行校核。     

地面驱动螺杆泵采油系统启动过程动力学研究

综合考虑地面驱动与传动系统的机械特性、杆柱扭转振动、杆柱所受的液体阻尼与负载扭矩,建立了地面驱动螺杆泵采油系统动力学分析的数学模型,该数学模型由描述转盘旋转的动力学常微分方程与描述杆柱扭转振动的波动方程组成,既可以分析螺杆泵采油系统启动过程的动力学特性,也可以分析其停车过程的动力学特性。建立了一种独立模块仿真算法,求解转盘旋转动力学常微分方程组与杆柱扭转振动波动方程所组成的耦合数学模型。开发了地面驱动螺杆泵采油系统动态参数的计算机仿真软件。仿真计算结果表明,对于机械特性较硬的Y系列电动机所驱动的螺杆泵采油系统,电动机在较短时间内就能达到其稳定工作转速,驱动头处有较大的动载扭矩,动载系数随工作转速的增加而增加。当工作转速增加至300r/min时,动载系数达1.3,在对采油杆柱进行强度计算时,有必要考虑动载系数的影响。     

离心式井下增压装置的系统设计

针对目前国内外超高压射流钻井技术采用柱塞式增压器普遍存在寿命短、工作可靠性差的问题,提出离心式井下增压装置的结构设计方案。这种增压装置由动力单元(涡轮动力机)、固液分离单元、增压单元(离心泵)和流道短节单元组成,通过钻井液驱动涡轮动力机旋转,并带动固液分离装置和离心泵高速旋转,使部分钻井液增压,达到提高射流压力和速度的目的。现场试验证明,这种离心式井下增压装置可使钻井液在井底的压力达到30MPa。     

旋弦线单螺杆泵的基本理论与实践

从旋弦线单螺杆泵的基本理论出发 ,介绍了旋弦线系列泵的基本方程式、主要参数、受力分析和效率计算公式 ,从理论上揭示旋弦线螺杆泵的性能。旋弦线线型是泛摆线的极限型 ,特征是定子有直母线边 ,螺杆具有反向滑移啮合特性。它的 1∶2结构与普通内摆线 1∶2结构相同。通过系列方程式导出 2∶3结构旋弦线螺杆泵比 1∶2结构单螺杆泵 ,具有螺杆每转排量大、定子单级承压高、泵截面有液压力偶腔、螺杆受力状态好、定子支座反力小等长处。且其效率比 1∶2结构单螺杆泵高 5 %～ 10 %。     

外环流转子式凸轮泵的研制

外环流转子式凸轮泵的结构特点是 :采用夹套式泵体 ,且泵体上设有安全阀 ;采用组合式机械密封 ;泵进出口位置可按 4种型式调整 ,且正反转都可工作。这种泵与螺杆泵、齿轮泵等相比 ,具有效率高 ,输送介质粘度范围大、低剪切、自吸能力强和改变转速调节流量稳定等特点 ,适用于食品、化工、石油化工、合成树脂工业、化妆品工业、制药工业等领域。锦州炼油厂订购的 2台泵已累计运行 15 0 0 0h以上 ,未发生任何故障 ,运行平稳 ,效率高 ,安全阀灵敏、可靠。     

螺杆泵转速选择应考虑的几个问题

螺杆泵采油中,转速的大小直接影响到泵的效率和寿命,不同的场合、不同的工况、不同的泵结构参数以及泵的不同使用时期下,对泵的特性有不同的要求,那么转速也就有不同的选取,如果选择不合理,螺杆泵的高效节能的优点就发挥不出来。对影响螺杆泵转速选取的几个重要因素从理论和实际应用两方面进行了分析讨论,对螺杆泵的设计和应用有一定的参考价值。     

基于电参数的螺杆泵杆管偏磨预判研究

针对螺杆泵采油中存在的杆管偏磨问题,建立了基于电参数的抽油杆偏磨分析模型。通过模型分析发现:抽油杆扭矩和轴向力的变化都能反映工况的变化;抽油杆扭矩与沉没度正相关,与油管半径负相关;当扭矩和轴向力发生变化时,抽油杆的偏磨程度就会发生变化,该变化会在电流和有功功率参数中反映出来。结合现场故障井数据分析得出:有功功率对工况变化的敏感性强,尤其对中小驱动装置或电机轻载情况,比电流具有更强的反映工况变化的能力;当抽油杆磨断时,电流会有一定程度降低,而有功功率则产生明显突变;含蜡量、转速和沉没度偏高所引起的杆管偏磨监测曲线的变化趋势与基于电参数的抽油杆偏磨模型的分析结果一致。根据研究结果,提出用自动调速功能控制沉没度波动;通过控制系统自动调整螺杆泵转速的方法改变液面深度,使杆管磨损程度大幅度降低;应用自动连续监测方法确定螺杆泵井的合理热洗周期,从而预防含蜡量偏高所引起的杆管偏磨。