單螺桿泵在油田鉆井、采油及輸油等方面正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。單螺桿泵工作時(shí)，經(jīng)常遇到調(diào)節(jié)泵流量問(wèn)題。對(duì)于這種體積式泵，其流量的調(diào)節(jié)方法常用的有兩 種。一是改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；二是改變排出管線或吸入管線結(jié)構(gòu)（通常是改變排出口閥門(mén)或吸入口閥門(mén)的開(kāi)啟度）?，F(xiàn)文主要討論第2種方法。然而，管線結(jié)構(gòu)的改變除 了改變泵的壓力、流量外，對(duì)泵的能耗、效率將產(chǎn)生多大程度的影響?改變泵出口閥門(mén)開(kāi)啟度與改變泵吸入口閥門(mén)開(kāi)啟度對(duì)泵特性的影響有何不同?針對(duì)這些問(wèn)題， 我們進(jìn)行了以下2項(xiàng)室內(nèi)試驗(yàn)。 

a）　單螺桿泵流量、泵軸力矩、效率等參數(shù)隨出口壓力變化的特性試驗(yàn)。 
b）　單螺桿泵流量、泵軸力矩、效率等參數(shù)隨吸入口真空度變化的特性試驗(yàn)。 

1　試驗(yàn)方法及試驗(yàn)結(jié)果 

圖 1為單螺桿泵特性試驗(yàn)的試驗(yàn)臺(tái)原理圖。試驗(yàn)介質(zhì)為清水、室溫。試驗(yàn)用單螺桿泵結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：螺桿直徑φ42mm，襯套導(dǎo)程241mm，螺桿偏心距 7.1mm，額定揚(yáng)程500mm。試驗(yàn)分兩種情況，一是將吸入口閥門(mén)12全部開(kāi)啟，改變排出口閥門(mén)7的開(kāi)啟度，同時(shí)測(cè)試出口壓力、流量、泵軸力矩、轉(zhuǎn)速和 吸入口真空度這些參數(shù)，測(cè)試數(shù)據(jù)如表1；二是將吸入口閥門(mén)12全部開(kāi)啟，然后關(guān)小排出口閥門(mén)7，待出口壓力增至7.0MPa，排出口閥門(mén)7開(kāi)啟度固定不 動(dòng)，再逐漸關(guān)小吸入口閥門(mén)12，使吸入口真空度不斷增加，同時(shí)測(cè)試泵出口壓力、泵軸力矩、泵軸轉(zhuǎn)速及排出流量這些參數(shù)，測(cè)試數(shù)據(jù)如表2。分別以泵出口壓力 和吸入口真空度為橫坐標(biāo)，以流量、軸功率、效率為縱坐標(biāo)繪制泵特性曲線，如圖2、圖3所示。

  
1―電機(jī)；2―扭矩儀；3―軸承箱；4―三通；5―單螺桿泵；6―排出口壓力表；7―排出閥門(mén)； 
8―排出管線；9―計(jì)量罐；10―放水閥門(mén)；11―水箱；12―泵吸入閥門(mén)；13―吸入管線；14―吸入口真空表 
圖1　單螺桿泵試驗(yàn)臺(tái)工作原理

表1　改變單螺桿泵出口壓力的特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2　改變單螺桿泵吸入口真空度的特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)

p―N曲線：出口壓力與泵軸功率關(guān)系曲線
p―Q曲線：出口壓力與實(shí)際流量關(guān)系曲線
p―η曲線：出口壓力與泵效率關(guān)系曲線
圖2　改變泵出口壓力的特性試驗(yàn)

Hs―N曲線：真空度與泵軸功率關(guān)系曲線
Hs―Q曲線：真空度與實(shí)際流量關(guān)系曲線
Hs―η曲線：真空度與泵效率關(guān)系曲線
圖3　改變泵吸入口真空度的特性試驗(yàn)

2　試驗(yàn)分析 

a）　單螺桿泵理論流量、泵效率、體積效率和機(jī)械效率分別采用以下各式計(jì)算： 

η=103ΔpQp／（1．44Ma．n）， 

Qt=1440×4eDTn， 

ηv=Qp／Qt， 

ηm=103QtΔp／（1．44Ma·n）， 

式 中，Qt為泵理論流量，m3/d；η為泵效率；ηv為泵體積效率；ηm為泵機(jī)械效率；Qp為泵實(shí)際流量，m3/d；Δp為泵出口與吸入口壓差，MPa；D 為螺桿斷面直徑，m；T為襯套導(dǎo)程，m；Ma為泵軸力矩，N．m；n為泵軸轉(zhuǎn)速，r．min－1；e為螺桿偏心距，m。 

依據(jù)以上各式及表1、表2測(cè)試數(shù)據(jù)，計(jì)算泵在不同工況下的泵軸功率、有效功率、泵效率、體積效率及機(jī)械效率。其計(jì)算值亦列于表1、表2中。 

b） 　由表1、圖2可以看出，隨著泵出口壓力的增加，泵的流量逐漸減小，泵效率變化呈拋物線形，有一zui率點(diǎn)。泵體積效率呈遞減趨勢(shì)，機(jī)械效率呈遞增趨勢(shì) （如圖4），這說(shuō)明隨出口壓力的增加，螺桿與襯套之間的間隙加大，螺桿在襯套內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力矩減小，導(dǎo)致機(jī)械效率增加；同時(shí)，高壓液體沿螺桿-襯套副 密封線的竄流現(xiàn)象加劇，導(dǎo)致泵體積效率的降低。由表1數(shù)據(jù)還可以看出，出口壓力在3.2～8.4MPa范圍內(nèi)變化時(shí)，效率zui大差值為6.73%。參考離心 泵的工作范圍［1］，也可以認(rèn)為該范圍即屬于螺桿泵工作范圍。當(dāng)然，具體的工作范圍應(yīng)視具體的泵而定。 

c）　關(guān)小吸入口閥 門(mén)相當(dāng)于人為降低泵的充滿度，這必將導(dǎo)致泵流量減小、泵吸入口真空度增加，這一點(diǎn)亦被試驗(yàn)所證實(shí)。由表2、圖3和圖5可以看出，隨著泵吸入口真空度的增 加，泵的流量、軸功率、效率、體積效率和機(jī)械效率均呈下降趨勢(shì)。但當(dāng)吸入口真空度在0.1～0.015MPa之間變化時(shí)，以上各參數(shù)均呈下降趨勢(shì)，但下降 幅度較小。這說(shuō)明，一定范圍內(nèi)吸入口真空度的變化對(duì)泵特性影響較??；而一旦超出該范圍，則各參數(shù)呈直線下降趨勢(shì)，泵的工作狀況大大惡化。因此，當(dāng)泵吸入口 真空度大于某一規(guī)定的值時(shí)，雖然泵的特性參數(shù)能得以大幅度提高，但由于泵機(jī)械效率、體積效率及總效率大大降低，因此應(yīng)禁止泵在此工況下長(zhǎng)期工作。 

圖4　出口壓力與機(jī)械效率、體積效率的關(guān)系曲線

圖5　真空度與機(jī)械效率、體積效率的關(guān)系曲線

3　結(jié)論 

1）　無(wú)論改變泵出口管線結(jié)構(gòu)還是改變泵吸入口管線結(jié)構(gòu)，都會(huì)對(duì)單螺桿泵的特性產(chǎn)生一定程度的影響。 
2）　改變泵排出口閥門(mén)開(kāi)啟度，在一定范圍內(nèi)達(dá)到改變泵特性參數(shù)的目的，而且泵具有較高的工作效率。 
3）　改變單螺桿泵吸入口閥門(mén)開(kāi)啟度，當(dāng)吸入口真空度較小時(shí)，泵特性參數(shù)變化不大，而當(dāng)吸入口真空度較大時(shí)，泵的工作狀況急劇惡化。因此，這種方法不宜作為單螺桿泵調(diào)整參數(shù)的手段。 文章來(lái)源：/news_view?id=110

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