單螺桿泵定子磨損規(guī)律與基本參數(shù)

　　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(duì)滑動(dòng)速度及法向正壓力的大小。其相對(duì)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(zhǎng)期以來(lái)人們對(duì)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(duì)滑動(dòng)速度及法向正壓力的大小。其相對(duì)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(duì)定子磨損的影響

運(yùn)動(dòng)形式對(duì)定子磨損的影響根據(jù)定子與轉(zhuǎn)子間接觸點(diǎn)相對(duì)線速度大小得出的磨損規(guī)律見(jiàn)。可以看出6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(chǎng)磨損的定子中拓繪了大量的定子截面圖，經(jīng)過(guò)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(guò)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)泵的磨損速度最小（d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(lái)源之一，因此不容忽視離心力對(duì)定子的磨損損害作用。

　　離心力作用點(diǎn)沿軸向展開(kāi)，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(duì)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(duì)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(shì)，它和其它軸向力一起對(duì)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(guò)對(duì)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(guò)盈量的減小，離心力對(duì)定子造成的磨損逐漸占主導(dǎo)地位。

通過(guò)分析，可得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

（1）對(duì)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。

　　（4）對(duì)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。

　　（6）空心轉(zhuǎn)子單螺桿泵相對(duì)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(shì)。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(guò)上述分析可知：①對(duì)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(guò)高，不但會(huì)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(chǎng)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(duì)定、轉(zhuǎn)子磨損的影響。下面針對(duì)稠油開(kāi)發(fā)中常用的幾種地面輸送用泵做一簡(jiǎn)單的綜合分析，見(jiàn)表1.表1對(duì)稠油開(kāi)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

　　（1）對(duì)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(duì)稠油油藏原油輸送用泵及對(duì)于輸送含水量有磨炷的、粘度比較高、潤(rùn)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。

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