多级离心泵的全面性能预测

本文论述如何对多级离心泵进行整体性能预测。使用CFD(计算流体力学)软件STAR-CD对多级离心泵的叶轮、导叶、口环间隙、轴套间隙、平衡盘间隙进行分析，将数据进行综合，统计水力损失、容积损失、圆盘摩擦损失对泵的性能的影响。并将计算结果与真机实测结果进行比较，分析两者差别产生的原因。     

杆式抽油泵间隙漏失行为分析及优化研究

抽油泵是有杆抽油系统中的重要装置,由于泵筒两端存在压力差,泵筒和柱塞之间为往复运动的间隙配合,其在工作时就会有漏失产生。由于所选用理论基础不同,现有抽油泵漏失理论并不完善,无法保证漏失计算的准确性。针对这一问题,本文结合间隙漏失特性和抽油泵的漏失试验结果,研究了间隙漏失理论。并建立抽油泵间隙流体的三维模型,运用FLUENT软件对柱塞在不同的运动速度时间隙内部流场进行仿真分析,得出了速度分布情况;然后由漏失理论分析了影响漏失量的各个因素。在这一背景下,提出了一种新的抽油机驱动方案,并通过仿真和试验相结合的方法对漏失量进行分析。结果表明:上冲程时剪切漏失方向与压差漏失方向均沿泵筒向下。间隙漏失量随泵筒两端压差、泵筒直径、泵间隙宽度、偏心率和柱塞速度的增加而增加,随液体黏度和柱塞长度的增加而减少。所提出的驱动方法可以减少间隙漏失量。研究结果为油田抽油机驱动方式的选择和实际生产中的节能增效提供了参考。     

提高离心泵效率的探讨

离心泵的基本理论认为,泵能量损失分为机械损失、容积损失和水力损失三大部分.离心泵的总效率是考虑到容积损失、机械损失和水力损失后的效率,是容积、机械和水力三种效率的乘积.文中从实际工作出发,结合离心泵本身的结构特点,通过对离心泵的机械效率、容积效率和水力效率进行理论分析,提出提高离心泵工作效率的途径尽可能提高离心泵转速,取较大的出口安放角和叶片出口宽度,以减小叶轮外径;将密封环设计成锯齿形或迷宫形,增加密封环间隙阻力;设计合适的压出室与叶轮匹配使用;尽量提高液体流道表面的光洁度,保证流道畅通.     

水压泵柱塞摩擦副间隙优化及影响因素分析

基于热平衡原理提出了水压泵柱塞摩擦副的间隙优化公式,对结构尺寸、对偶材料配对以及环境参数等影响因素进行了仿真和试验研究。研究结果表明：每对柱塞摩擦副都存在一个最小的热平衡间隙,水压泵柱塞摩擦副的初始间隙必须大于这一间隙,否则就容易发生卡死现象;减小柱塞直径或斜盘倾角、选择合适的对偶材料、减小摩擦因数和充分跑合都是减小最小热平衡间隙的十分有效的措施。     

联体泵-马达壳体内流场功率损失特性

联体泵-马达工作过程中由于流场功率损失过大,造成摩擦副磨损、压力供给不足、旋转部件发热等问题,降低整机的可靠性和寿命。采用了Mixture多相流模型及自编程的网格变形运动控制程序,建立了联体泵-马达壳体内部流场功率损失特性数值仿真模型。通过分析连体泵-马达壳体内油-空气两相流场中涡结构和湍流参数,揭示了壳体内流场功率损失产生机理及分布特性,并研究了转速和泵斜盘倾角对功率损失的影响规律。结果表明:流场涡结构及湍动能较高区域均集中在柱塞及缸体转动区域,该区域的搅拌损失占比为98.91%,湍流耗散损失占比为60.66%,是壳体内流场功率损失主要来源区。转速的增加导致流场湍动能升高,流场总损失增加;转速从955 r/min增大至3000 r/min后,流场总损失增加了1441.36 W。泵斜盘倾角的变大,使马达侧转速增加,流场更紊乱,流场总损失增加;泵斜盘倾角从0°增大至17.5°,流场总损失增加了1077.04 W。     

基于变形补偿技术的斜轴泵柱塞密封结构研究

研究斜轴泵柱塞密封结构问题。柱塞缸筒副的间隙配合是影响斜轴泵容积效率的重要因素,利用薄壁金属在高压作用下的微小弹性变形,提出一种无活塞的新型柱塞密封结构,用于补偿密封间隙。运用有限元分析软件ANSYS和计算流体动力学软件FLUENT对密封结构进行流固耦合仿真,分析不同密封厚度在腔内交变压力作用下的径向变形,并与原活塞环结构的柱塞进行效率对比试验。结果表明,新型柱塞密封结构具有间隙自动补偿功能,能有效降低柱塞泄漏,改善偏心状态,提高斜轴泵的容积效率。     

基于FLUENT的变径防气抽油泵性能数值模拟及研究

对变径防气抽油泵原理进行了简单的介绍,利用FLUENT软件对气液两相流场进行仿真模拟,研究抽油泵上下冲程不同时刻泵筒内流场的流动状态,分析防气抽油泵泵筒的大直径区对整个流场的影响及其结构的优缺点。由仿真结果可知,上冲程时当防气抽油泵柱塞到达泵筒的大直径区后,油管中的液体会迅速流入泵筒内,泵筒内的压力会突然增大,同时破坏泵筒内气液两相流的段塞流流型;下冲程时含气率降低,冲程损失为零。     

抽油泵检修质量管理措施研究

抽油泵的使用环境对其质量影响非常大，为了确保抽油泵可以发挥出预期的作用和价值，针对抽油泵的结构、柱塞与泵筒的选择、柱塞与泵筒的间隙、抽油泵的使用条件等质量影响因素进行分析可以为抽油泵的检修质量管理工作打好基础。本文提出了提高抽油泵使用的规范性、科学应用油管锚、降低气体对抽油泵的影响、改善沉没度、提高油水井管理水平、提高抽油泵的定期管护水平等抽油泵检修质量管理措施，希望可以为相关研究人员提供参考。     

海水液压柱塞泵中新型滑盘副的设计及其润滑特性研究

传统海水液压柱塞泵中,滑靴的固有结构形式使其易发生偏磨、烧靴等问题。提出了一种新型滑盘结构,从根本上消除了因离心力产生的滑靴倾覆问题,并减小了柱塞所受的侧向力。建立了滑盘副润滑数学模型,并分析了温度和工况参数对滑盘副的润滑特性及能耗特性的影响。结果表明:随着介质温度的升高,滑盘副的动压效应减弱,水膜厚度减小,导致泄漏量降低;同时,黏度随温度升高而降低,滑盘所受到的摩擦力减小,黏性摩擦功率损失降低;随着泵工作压力的升高,水膜厚度变大,泄漏量增大,相反黏性摩擦功率损失降低;而随着泵的工作转速的增大,滑盘副的泄漏量功率损失和黏性摩擦功率损失均有所增加。     

抽油泵泵筒与柱塞摩擦副材料选配的试验研究

为合理选择抽油泵泵简和柱塞摩擦副的材料及表面处理工艺，提高抽油泵的使用寿命，对碳钢、4％～6％铬钢、不锈钢、合金钢、蒙乃尔合金等5种材料作相应的表面处理工艺，共配对组成23对摩擦副在同等条件下进行了耐磨性试验。通过综合分析试验结果推荐了按等寿命、泵筒先失效、柱塞先失效三种原则下可供选用的材料及表面处理工艺，结合摩擦副磨损后表面的电镜观察分析，认为碳钢镍磷镀作泵筒与碳钢镀铬或碳钢喷焊作柱塞组成的摩擦副是较理想的配磨组合。     

残留容积和柱塞副间隙对柱塞泵效率的影响

为提高柱塞泵的容积效率,探讨了残留容积和柱塞副间隙对柱塞泵效率的影响。通过理论分析可得,减小残留容积可以提高柱塞泵的容积效率,但是过小的残留容积,会使柱塞产生＂咬死＂现象,可以增大柱塞副间隙来改善。结合柱塞的状态平衡方程,推导出柱塞副周向摩擦力的受力方程,分析表明,随着柱塞副间隙的减小,柱塞副的周向摩擦力也减小,而柱塞泵的机械效率在增大。调节残留容积可以提高柱塞泵的效率,通过比较可以获得最佳残留容积和柱塞副间隙。     

流量控制阀不同配流形式的研究

根据液压控制和流体力学仿真的原理,用MATLAB/Simulink作为仿真工具,建立电液比例斜盘式轴向变量柱塞泵的控制模型,对变量柱塞泵的流量控制阀不同配流形式进行了仿真研究,分析了泵内阀的关键参数对其工作特性的影响.     

水压柱塞泵关键结构参数对泵内空化的影响

针对水压柱塞泵由于空化引起的噪声、振动以及元件的腐蚀等问题,基于全空化模型与k-ε湍流模型,分析了柱塞腔在不同位置的气相体积分数的分布以及该分布产生的机理、卸荷槽处产生空化的机理,得到了不同斜盘倾角下柱塞腔和配流盘吸水口处气相体积分数随转角变化的特性曲线,以及一级卸荷槽深度与其气相体积分数和柱塞腔压力脉动率的关系。数值计算结果表明：空化主要发生在位于吸水区域的柱塞腔;与配流盘吸水口接触瞬时的柱塞腔的气相体积分数最高;减小斜盘倾角可以减小柱塞腔和配流盘吸水口的气相体积分数与持续时间;增大一级卸荷槽深度可以减小卸荷槽处空化程度,但会增大柱塞腔的压力尖峰和压力脉动率。     

水液压柱塞泵陶瓷柱塞的可靠性设计

水液压柱塞泵的柱塞工况非常恶劣，对材料的强度和耐磨性都有较高要求。采用陶瓷材料制造柱塞，能够发挥陶瓷强度高、硬度大、耐磨性能好及不受腐蚀影响的优点。但是陶瓷材料的失效强度存在较大的分散性，必须采用可靠性设计方法进行陶瓷柱塞的设计，才能设计出可靠的水液压柱塞泵。研究结果表明，用氮化硅陶瓷加工水液压柱塞泵的柱塞很有前途。     

多柱塞阀配流往复式容积泵新型流量调节方法研究

针对多柱塞阀配流往复式容积泵的结构特点,提出了通过使进液阀在排液行程阶段延迟关闭的方法来实现泵出口流量调节的目的。为探究这种新型流量调节方法的有效性,利用AMESim建立了仿真模型并进行了仿真分析。结果表明：以曲轴转角位置作为控制信号,从曲轴处于排液行程位置开始,控制各个柱塞腔进液阀依序延迟关闭一定的曲轴转角角度,可使已进入柱塞腔的部分液压介质经进液阀回流至液箱,进而使流经排液阀进入后续液压系统的流体体积减少,最终实现了流量调节目的。相较于现有的基于变频技术和电磁卸荷技术的流量调节方案,提出的新型流量调节方法可避免由于曲轴转速反复变化引起的泵动力端润滑质量下降以及由于卸荷阀反复启闭引起的后续液压系统压力波动频繁等问题。     

介质温度对柱塞泵性能影响的研究

针对某钢厂使用的A4VSO-250轴向柱塞泵,探讨了柱塞泵的工作原理,并且通过理论和实验的方式研究了油温对柱塞泵工况下泄漏流量、容积效率以及机械效率的影响,从而分析了温度对柱塞泵性能影响.     

大排量柱塞泵滑靴副底面结构优化设计

滑靴副作为大排量柱塞泵的重要摩擦副,其底面结构是影响大排量柱塞泵综合性能的关键因素。为设计一种适用于大排量柱塞泵的滑靴底面结构,改善大排量柱塞泵滑靴副的综合性能,通过构建剩余压紧力条件下滑靴副总效率数学模型,以滑靴副总效率为优化目标,引入黑洞-蚁群优化算法对大排量柱塞泵滑靴底面结构参数进行优化设计。通过仿真的方法分析了不同柱塞腔压力以及不同转速对优化前后滑靴副总效率的影响,结果表明,基于黑洞-蚁群优化算法得到的滑靴底面环结构有着明显的效率提升。     

超高压轴向柱塞泵缸体结构强度分析

液压泵是超高压液压传动系统的核心动力元件,其性能的好坏直接影响超高压液压系统的性能。以ANSYS软件为平台,针对超高压轴向柱塞泵缸体的结构强度分析,建立超高压轴向柱塞泵缸体的有限元模型,将轴向柱塞泵加压至120 MPa,进行缸体强度校核,发现缸体结构强度不达标,并通过试验验证了仿真的正确性;同时将缸体结构进行优化,得到不同结构下缸体的结构强度校核结果,发现缸体结构强度依旧不能够满足,最终得到了45号钢不适合作为120 MPa超高压柱塞泵缸体材料的结论。     

海水柱塞泵的低泄漏高效率研究

以海水作为介质时,柱塞泵通常存在泄漏大、容积效率低等缺点.为了研究海水柱塞泵的低泄漏高效率性能.优化柱塞泵性能,建立了海水柱塞泵配流阀的数学模型,推导出了配流阀弹簧刚度、预紧力和阀芯开度的优化设计公式,同时利用AMESim对泵进行了建模和仿真,仿真结果表明:根据前述优化设计公式设计时,通过选取合适的参数,可以减小海水泵...     

柱塞泵螺纹的磁记忆检测技术研究

针对石油行业柱塞泵螺纹长期服役后容易产生疲劳失效,且至今尚没有好的检测方法对其进行检测。应用磁记忆检测技术对其进行检测,并对不同裂纹处磁场进行有限元仿真分析,提出了柱塞泵螺纹的磁记忆检测方法,研究了不同缺陷处磁记忆信号特征。分析结果表明,磁记忆检测技术是检测柱塞泵螺纹缺陷的有效方法,通过磁记忆信号能对缺陷类型进行区分。