全金属单螺杆油泵工作性能的全参数分析
发布时间：2020-12-26 17:25
针对全金属单螺杆泵运行参数和结构参数对其工作性能影响不明确的问题,开展了全金属单螺杆泵运行参数和结构参数对泵工作性能影响的研究,研究中采用了基于FLUENT的全金属单螺杆油泵3D数值分析技术,获得了黏度、转速和级增压值对泵的排量、功率、容积效率和系统效率的影响以及定转子间隙、偏心距和定子导程对泵的排量、功率、容积效率和漏失量的影响,并进一步得出了该结构在稠油热采时宜采用较高转速而稠油冷采时宜采用低转速的结论,此外,得出稠油热采时定转子间隙值宜取0.1～0.3 mm、偏心距宜取5.0～6.0 mm、定子导程宜取170～200 mm;稠油冷采时定转子间隙值宜取0.3～0.5 mm、偏心距宜取4.0～5.0 mm、定子导程宜取110～150 mm。
【文章来源】：西南石油大学学报(自然科学版). 2020年03期 北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
图２全金属单螺杆泵截面??Ｆｉｇ．?２?Ｓｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍｅｔａｌｌｉｃ?ＰＣＰ??
西南石油大学学报（自然科学版．．＞??如２０午??引言??近年来，中ｇ海洋石油技术日趋成熟，石油勘??探范围逐渐延伸向深海。叙前，中国海上油田已发??现稠油古总地质储量的６９％以上对比常规抽??油泵、普通潜油电泵，传统螺杆系键其运行平稳、排??量稳定、结构筘单、吸入可蠡和菜效高并且能够在??满足排董的要求下做到稠油的输送而在海洋石油开??采过程中得到越来越多的重视［５一６］。??常见的单螺杆類由旋转电机、万向节、中间??轴、螺杆和泵体组成。单螺杆泵啮合部位．的基本结??构如图１所示。当抽油泵工作时，螺杆转子绕自身??轴线以一定角速度自转４其轴线绕泵体定子的中??心线以相同的角速度．反转，这种复合运动在每个??截面上将表现为转子沿着容腔截面作往复，的直线??运动［７?一＆??吸入口??排出口??图１全金属单螺杆泵基本结构??Ｆｉｇ．?１?Ｂａｓｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｍｅｔａｌｌｉｃ?ＰＣＰ??然而，传统的单螺杆泵＇采用橡胶衬套《，该衬套??在采油时由于定子溶胀、定子温胀及橡胶定子耐磨性??变化等嗉两极易失效＃气为了解决该问题，在；＿??温条件下弃用了橡胶衬套而采用了全金属结构的单??螺杆泵然而，材料的改变一方面增大了单螺杆??泵的应用范围，另一方面，由于全金属结构的应用使??得单螺杆系定转子之间只能采用间隙配合而增大了??腔室之间的漏失。这使得针对于普通单螺杆棻卫作??性能的结论不苒完全适用于全金属单螺杆泵＆为了??给优化全金属单螺杆泵提供理论基础，对全金属单螺??杆泵迸行全参数分析肅童大的意义［１７］。??２１世纪以来，学者们对全金属单螺杆泵开展了??一系列研究工作Ｄ?Ｍａｒｔｉｎ
，等：全金属单螺杆油泵工作性能的全参数分析??１６３??２全金属单螺杆泵流场模型??借鉴现阶段较为常见的ＪＳＬＧＢ１３０秦号隹金属??单螺杆泵数据进行三维模型的创建ｓ该泵定转子材料??为钢，定转子为间隙配合》表面迸行渗ｉｃｅ艺处理??定转子间隙为０．３?ｍｍ。该种类塑的单螺杆泵在实??扉細中较为常见。螺杆雜鉢结构参数见表１。??在泵流场模塑賴中，设计流场模型为湍流觀。为??了便于对正应力进行约束，选用ｈｅ湍流模ｉｔ设??定外麵和内麵均为：无滑移边界，出入口边界均为??压力ｔ如图３所示。为了对全金属单螺杆菜螺杆运??动时流体域的边界移动进行仿真彳利用ＦＬＵＥＮＴ的??脚本语言实现节１（即为上一节中全金属单螺杆泵运??动）中所述运动ｅ在湍流设定中，揣流强度和水力直??径獅式⑴计算所得参数。??表１全金属单螺杆泵基本结构参数??Ｔａｂ．?１?Ｓｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ?ｃａｖｉｔｙ?ｐｕｍｐ??螺杆半径Ｗ??间瞭＿??偏心距ｅ／??螺距以??ｍｍ??ｍｍ??ｍｍ??ｍｍ??１９．７??０．３??５??８０??ｖ—管内平均流速ｍ／ｓ；??Ｖ一？射本运动黏度）ｍ２／ｓ；??Ｉ？一湍流强度，无因次；??＃?？—：脉动逮度，ｍ／ｓ；??Ｖｍｇ；平均流速：，ｍ／ｓ；??＇ｌｉｔ—．＿力黏度：，Ｐａ．ｓ；??Ｐ—液体密度，ｋｇ／ｍ３。??由于定转子啮合处即螺杆与容腔内壁之间的间??隙仅为０．３?ｍｍ，且该处压降明显，流动比较复杂，??因此，为保证计算摸型能吏好地模拟出此处复杂的??樣．＿：況，本．文对此处的网格迸臀加密处．理＿过??笔者数值仿真实践，该操作可避免软件动网格重构??过程中负体积
【参考文献】：
期刊论文
[1]SCT型单螺杆泵采用Mooney-Rivlin模型的有限元分析[J]. 钟功祥,祝令闯,张兴,范德刚. 机械设计与制造. 2017(05)
[2]螺杆钻具定转子热力耦合行为[J]. 祝效华,迟博. 石油学报. 2016(08)
[3]“十三五”期间全球油气行业发展十大趋势[J]. 钱兴坤,姜学峰,戴家权,郭一凡. 国际石油经济. 2015(01)
[4]螺杆泵内部滑失与泵外漏失机理研究[J]. 姜东,石彦,薛建泉,张国栋,岳广韬,蒋嫚. 石油钻采工艺. 2013(04)
[5]常规螺杆钻具定子衬套的热力耦合分析[J]. 韩传军,张杰,刘洋. 中南大学学报(自然科学版). 2013(06)
[6]螺杆钻具橡胶衬套的生热及热力耦合分析[J]. 韩传军,张杰,刘洋. 四川大学学报(工程科学版). 2012(06)
[7]采油螺杆泵漏失机理研究及三维仿真技术实现[J]. 孙春龙. 石油矿场机械. 2012(05)
[8]海上稠油聚合物驱关键技术研究与矿场试验[J]. 张凤久,姜伟,孙福街,周守为. 中国工程科学. 2011(05)
[9]海洋油气开发中的水下生产系统(二)——海底处理技术[J]. 陈家庆. 石油机械. 2007(09)
[10]双头单螺杆泵衬套有限元分析[J]. 陈次昌,魏存祥,单代伟,黄小兵,李杰. 西南石油大学学报. 2007(03)
硕士论文
[1]单螺杆泵运动学仿真及转子动力特性研究[D]. 石磊.中国石油大学 2008
本文编号：2940145
【文章来源】：西南石油大学学报(自然科学版). 2020年03期 北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
图２全金属单螺杆泵截面??Ｆｉｇ．?２?Ｓｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍｅｔａｌｌｉｃ?ＰＣＰ??
西南石油大学学报（自然科学版．．＞??如２０午??引言??近年来，中ｇ海洋石油技术日趋成熟，石油勘??探范围逐渐延伸向深海。叙前，中国海上油田已发??现稠油古总地质储量的６９％以上对比常规抽??油泵、普通潜油电泵，传统螺杆系键其运行平稳、排??量稳定、结构筘单、吸入可蠡和菜效高并且能够在??满足排董的要求下做到稠油的输送而在海洋石油开??采过程中得到越来越多的重视［５一６］。??常见的单螺杆類由旋转电机、万向节、中间??轴、螺杆和泵体组成。单螺杆泵啮合部位．的基本结??构如图１所示。当抽油泵工作时，螺杆转子绕自身??轴线以一定角速度自转４其轴线绕泵体定子的中??心线以相同的角速度．反转，这种复合运动在每个??截面上将表现为转子沿着容腔截面作往复，的直线??运动［７?一＆??吸入口??排出口??图１全金属单螺杆泵基本结构??Ｆｉｇ．?１?Ｂａｓｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｍｅｔａｌｌｉｃ?ＰＣＰ??然而，传统的单螺杆泵＇采用橡胶衬套《，该衬套??在采油时由于定子溶胀、定子温胀及橡胶定子耐磨性??变化等嗉两极易失效＃气为了解决该问题，在；＿??温条件下弃用了橡胶衬套而采用了全金属结构的单??螺杆泵然而，材料的改变一方面增大了单螺杆??泵的应用范围，另一方面，由于全金属结构的应用使??得单螺杆系定转子之间只能采用间隙配合而增大了??腔室之间的漏失。这使得针对于普通单螺杆棻卫作??性能的结论不苒完全适用于全金属单螺杆泵＆为了??给优化全金属单螺杆泵提供理论基础，对全金属单螺??杆泵迸行全参数分析肅童大的意义［１７］。??２１世纪以来，学者们对全金属单螺杆泵开展了??一系列研究工作Ｄ?Ｍａｒｔｉｎ
，等：全金属单螺杆油泵工作性能的全参数分析??１６３??２全金属单螺杆泵流场模型??借鉴现阶段较为常见的ＪＳＬＧＢ１３０秦号隹金属??单螺杆泵数据进行三维模型的创建ｓ该泵定转子材料??为钢，定转子为间隙配合》表面迸行渗ｉｃｅ艺处理??定转子间隙为０．３?ｍｍ。该种类塑的单螺杆泵在实??扉細中较为常见。螺杆雜鉢结构参数见表１。??在泵流场模塑賴中，设计流场模型为湍流觀。为??了便于对正应力进行约束，选用ｈｅ湍流模ｉｔ设??定外麵和内麵均为：无滑移边界，出入口边界均为??压力ｔ如图３所示。为了对全金属单螺杆菜螺杆运??动时流体域的边界移动进行仿真彳利用ＦＬＵＥＮＴ的??脚本语言实现节１（即为上一节中全金属单螺杆泵运??动）中所述运动ｅ在湍流设定中，揣流强度和水力直??径獅式⑴计算所得参数。??表１全金属单螺杆泵基本结构参数??Ｔａｂ．?１?Ｓｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ?ｃａｖｉｔｙ?ｐｕｍｐ??螺杆半径Ｗ??间瞭＿??偏心距ｅ／??螺距以??ｍｍ??ｍｍ??ｍｍ??ｍｍ??１９．７??０．３??５??８０??ｖ—管内平均流速ｍ／ｓ；??Ｖ一？射本运动黏度）ｍ２／ｓ；??Ｉ？一湍流强度，无因次；??＃?？—：脉动逮度，ｍ／ｓ；??Ｖｍｇ；平均流速：，ｍ／ｓ；??＇ｌｉｔ—．＿力黏度：，Ｐａ．ｓ；??Ｐ—液体密度，ｋｇ／ｍ３。??由于定转子啮合处即螺杆与容腔内壁之间的间??隙仅为０．３?ｍｍ，且该处压降明显，流动比较复杂，??因此，为保证计算摸型能吏好地模拟出此处复杂的??樣．＿：況，本．文对此处的网格迸臀加密处．理＿过??笔者数值仿真实践，该操作可避免软件动网格重构??过程中负体积
【参考文献】：
期刊论文
[1]SCT型单螺杆泵采用Mooney-Rivlin模型的有限元分析[J]. 钟功祥,祝令闯,张兴,范德刚. 机械设计与制造. 2017(05)
[2]螺杆钻具定转子热力耦合行为[J]. 祝效华,迟博. 石油学报. 2016(08)
[3]“十三五”期间全球油气行业发展十大趋势[J]. 钱兴坤,姜学峰,戴家权,郭一凡. 国际石油经济. 2015(01)
[4]螺杆泵内部滑失与泵外漏失机理研究[J]. 姜东,石彦,薛建泉,张国栋,岳广韬,蒋嫚. 石油钻采工艺. 2013(04)
[5]常规螺杆钻具定子衬套的热力耦合分析[J]. 韩传军,张杰,刘洋. 中南大学学报(自然科学版). 2013(06)
[6]螺杆钻具橡胶衬套的生热及热力耦合分析[J]. 韩传军,张杰,刘洋. 四川大学学报(工程科学版). 2012(06)
[7]采油螺杆泵漏失机理研究及三维仿真技术实现[J]. 孙春龙. 石油矿场机械. 2012(05)
[8]海上稠油聚合物驱关键技术研究与矿场试验[J]. 张凤久,姜伟,孙福街,周守为. 中国工程科学. 2011(05)
[9]海洋油气开发中的水下生产系统(二)——海底处理技术[J]. 陈家庆. 石油机械. 2007(09)
[10]双头单螺杆泵衬套有限元分析[J]. 陈次昌,魏存祥,单代伟,黄小兵,李杰. 西南石油大学学报. 2007(03)
硕士论文
[1]单螺杆泵运动学仿真及转子动力特性研究[D]. 石磊.中国石油大学 2008
本文编号：2940145
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