稠油計(jì)量站單螺桿泵定子磨損規(guī)律與基本參數(shù)匹配實(shí)際工況,可將單螺桿泵定、轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)副之間的磨損視為磨礪性磨損,因此,其磨損量在相同時(shí)間內(nèi)正比于相對滑動(dòng)速度及法向正壓力的大小。其相對滑動(dòng)速度的大小由單螺桿泵自身的運(yùn)動(dòng)形式及參數(shù)的匹配所決定,法向正壓力的大小決定于離心力、軸向力等工作壓力。
完全與相吻合。所以定性地代表了定、轉(zhuǎn)子副間運(yùn)動(dòng)形式所造成的磨損規(guī)律。
長期以來人們對單螺桿泵定子的磨損機(jī)理與規(guī)律缺乏全面統(tǒng)一的分析與解釋。目前,許多單螺桿泵廠家在設(shè)計(jì)生產(chǎn)其產(chǎn)品時(shí),在定子的生產(chǎn)工藝和橡膠的配方上花費(fèi)了相當(dāng)大的人力和物力,卻忽視了單螺桿泵本身幾個(gè)重要參數(shù)的匹配,如名義圓直徑D、偏心e、導(dǎo)程T及轉(zhuǎn)速n等。
以克拉瑪依六、九區(qū)為例,單螺桿泵輸送介質(zhì)*稠油的粘度為2000~50000mPa*s,其攜砂能力較強(qiáng),輸送液中含砂量為0.5%~3%,大多為粉砂巖和細(xì)砂巖,砂體硬度較高。
基于稠油地面輸送泵的生產(chǎn)實(shí)際工況,可將單螺桿泵定、轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)副之間的磨損視為磨礪性磨損,因此,其磨損量在相同時(shí)間內(nèi)正比于相對滑動(dòng)速度及法向正壓力的大小。其相對滑動(dòng)速度的大小由單螺桿泵自身的運(yùn)動(dòng)形式及參數(shù)的匹配所決定,法向正壓力的大小決定于離心力、軸向力等工作壓力。
自身結(jié)構(gòu)參數(shù)對定子磨損的影響
運(yùn)動(dòng)形式對定子磨損的影響根據(jù)定子與轉(zhuǎn)子間接觸點(diǎn)相對線速度大小得出的磨損規(guī)律見??梢钥闯?點(diǎn)與4點(diǎn)磨損最大,7點(diǎn)與3點(diǎn)磨損最小。
從現(xiàn)場磨損的定子中拓繪了大量的定子截面圖,經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析后得出如下結(jié)論:在除去人為因素造成損害的情況下,定子產(chǎn)生的磨礪性磨損形式通過論證得出在泵的排量Q、導(dǎo)程T、轉(zhuǎn)速n一定時(shí),且d/e=4時(shí)泵的磨損速度最?。╠為轉(zhuǎn)子截面直徑)
離心力所造成的定子磨損規(guī)律離心力不但是造成許多單螺桿泵泵體振動(dòng)的主要原因,而且也是定子所受法向壓力的主要來源之一,因此不容忽視離心力對定子的磨損損害作用。
離心力作用點(diǎn)沿軸向展開,同一瞬時(shí)其作用力方向一致。在沿軸向的0、n/2、3n/2、2n四個(gè)截面上只產(chǎn)生擠壓應(yīng)力,在其余截面上則可分解為正擠壓應(yīng)力和側(cè)切應(yīng)力,其數(shù)值大小不同。在單一截面上正擠壓應(yīng)力分布如所示。側(cè)切應(yīng)力分布規(guī)律如所示,此作用力分布在垂直于軸向的橫截面內(nèi),對定子橡膠產(chǎn)生剪切應(yīng)力。
正擠壓應(yīng)力分布側(cè)切應(yīng)力分布作用于定子型腔上的離心力除對定子產(chǎn)生上述剪切應(yīng)力外,還將產(chǎn)生一個(gè)附加的軸向力,使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個(gè)軸向的運(yùn)動(dòng)趨勢,它和其它軸向力一起對定子產(chǎn)生一個(gè)軸向剪切應(yīng)力。
綜上所述,離心力的作用加重了定子型腔的受力與磨損。筆者通過對4種泵的近百個(gè)定子進(jìn)行分析證明:在定子使用到中后期時(shí),隨著定、轉(zhuǎn)子過盈量的減小,離心力對定子造成的磨損逐漸占主導(dǎo)地位。
通過分析,可得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識:
(1)對于排量一定的實(shí)心轉(zhuǎn)子單螺桿泵,加大導(dǎo)程T可減小離心力的損害作用。
?。?)改變轉(zhuǎn)速n將線性地影響離心力的變化。
?。?)對于排量一定的空心轉(zhuǎn)子單螺桿泵,轉(zhuǎn)速是影響離心力的主要因素,且為線性關(guān)系。
?。?)空心轉(zhuǎn)子單螺桿泵相對實(shí)心轉(zhuǎn)子單螺桿泵更容易優(yōu)化結(jié)構(gòu),實(shí)踐中應(yīng)大力推廣。
工作載荷造成的定子磨損規(guī)律工作壓力越高,定子受擠壓力越大,在多個(gè)導(dǎo)程的泵中,越接近出水段的導(dǎo)程,其受壓力影響越大。它一方面減弱了定子橡膠的退讓能力和欠藏能九間接地力P速了定子的磨損;另一方面,在同一截面的不同部位,不同程度地加大了法向壓力,直接影響著定子磨損速度的大小。
在稠油地面輸送泵的實(shí)際工作中,軸向力很高,其結(jié)果將推動(dòng)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生后竄趨勢。此力除被偏心聯(lián)軸節(jié)水平分力平衡大部分外,其余部分均作用于定子沿軸線的一連續(xù)點(diǎn),這是造成定子橡膠撕裂、脫膠、掉塊的主要原因之一,這種現(xiàn)象主要發(fā)生在定子股線上。
通過上述分析可知:①對于單螺桿泵,T/e的值與泵受軸向力的危害程度成反比;②定子橡膠的硬度過高,不但會加速泵的正常磨損,而且還易于造成定子像膠的脫膠、撕裂、掉塊等現(xiàn)象發(fā)生。
現(xiàn)場使用分析以上從單螺桿泵的運(yùn)動(dòng)速度、離心力、軸向力三個(gè)方面討論了T、d、e及n的不同而造成的對定、轉(zhuǎn)子磨損的影響。下面針對稠油開發(fā)中常用的幾種地面輸送用泵做一簡單的綜合分析,見表1.表1對稠油開發(fā)中常用的幾種地面輸送泵的綜合分析項(xiàng)目泵A泵B泵C泵D理想泵虛擬磨損量軸向應(yīng)力比磨損形式正常磨損1正常磨損2局部撕裂掉塊正常磨損同B正常磨損平均壽命(h)振動(dòng)大一般偏大小
結(jié)論
?。?)對于同樣的輸送介質(zhì)在同樣的工況下,由于泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)的不同,其磨損形式與規(guī)律截然不同,壽命也有很大變化。
?。?)針對稠油油藏原油輸送用泵及對于輸送含水量有磨炷的、粘度比較高、潤滑性較差介質(zhì)的單螺桿泵,建議n取值<3⑴1/mind/e取值3.(3)理論與實(shí)踐證明,空心轉(zhuǎn)子單螺桿泵推廣前景更為良好。