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采油水泵轴分布载荷原理

ca88手机版内的转子和定子螺旋体呈互相啮合状态。定子是一个双头螺旋线体,转子是一个单头螺旋体,其横断面为圆形,材料是高强度的钢材料。如图1所示为螺杆泵密闭腔室结构。螺杆泵是一种特殊的容积泵,它是利用了转子和定子之间形成的啮合空间容积的周期性变化来输送油液的。当转子开始转动,靠近泵吸入端的啮合空间的容积逐渐增大,在压力差的作用下,油液开始进入啮合空间,随着转子的不断转动,这个啮合空间逐渐变小,并向轴向排出端移动并消失,这一过程不断被重复,使得油液从泵的吸入口不断被输送到泵的排出口。当螺杆泵的转速一定时,螺杆泵的理论流量也是一定的。单螺杆泵能够均匀连续地输送油液,无脉冲现象;自吸能力好,排出能力强,吸入可靠。


根据流体的连续性可知,螺杆泵的实际排量等于流经杆管空间的原油的排量,因而螺杆泵的实际排量直接影响流经杆管空间原油的平均流速。由于原油的特性、螺杆泵的密封性、气油比等诸多方面的影响,螺杆泵的实际排量为理论排量与排量系数的乘积。排量系数分为充满系数、漏失系数和体积系数。


螺杆泵的漏失系数表征的是螺杆泵中去除漏失部分的油液以后剩余油液占总油液的比例。由室内模拟试验得知影响泵漏失的主要因素有工作压差,定、转子间的过盈量,转子转速,油液温度和油液粘度等。工作压差太大将加大泵全部漏失的可能性,降低泵效;当转速增加和举升介质粘度的增加都能够有效减少漏失,提高泵效。


采油杆柱在工作过程中绕中心轴进行旋转,油液包围在杆柱与油管的环形空间内。现有研究表明,流体在旋转采油杆柱及油管之间的环形空间流动的情况比较复杂,这种采油杆柱旋转的环空管内流动存在4个流动区域:层流、层流+Taylor涡流、紊流+Taylor涡流、紊流。当转速较低时,环空间隙内为层流;当转速达到某一值(临界转速)时,流动将出现不稳定,此时环空间隙将出现轴对称的二次流,即Taylor涡流,流动为层流+Taylor涡流,随着转速的继续升高,流动状态会依次经历紊流+Taylor涡流、紊流,因而细长的采油杆柱在运转的过程中承受较为复杂的受力情况。不仅要承受轴向载荷,还要承受周向载荷和横向载荷。管道泵轴向作用力有自身重力、浮力等,扭矩主要由驱动扭矩和阻力矩,横向作用力主要有惯性力和迎流阻力。

图1:地面驱动螺杆泵系统采油杆柱力学模型

地面驱动螺杆泵系统采油杆柱力学模型

ca88手机版厂研究采油杆柱的横向振动特性,而且是考虑轴向分布力和轴端集中力的情况,因而,对于环境载荷主要围绕轴向和横向这两部分进行。

在分析杆柱所受载荷之前,先进行如下假设

(1)井筒内流体为牛顿流体;

(2)杆柱为均质杆;

(3)杆柱变形为小变形,不考虑杆柱扭转振动和纵向振动;

(4)杆柱与油管之间的环空内不存在结蜡现象;

(5)忽略温度变化对杆柱结构带来的影响。


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点击次数:  更新时间:2018-04-04 09:35:57  【打印此页】  【关闭