等壁厚螺桿泵定子剪應變的有限元分析

摘 要：等壁厚螺桿泵解決了常規泵定子受力、散熱和溫脹等不均勻問題，改善了螺桿泵性能。利用有限元法對等壁厚螺桿泵定子剪應變進行研究，對比分析將位移約束施加在泵筒外層和襯套外層時定子的剪應變分布，并探討襯套彈性模量和泊松比對等壁厚螺桿泵定子剪應變分布的影響。結果表明：泵筒和襯套間的固定接觸作用對定子剪應變分布有一定影響；相同工況下，襯套彈性模量在4GPa到40GPa時，等壁厚螺桿泵定子具有更長的使用壽命和更好的工作性能；相同工況下，襯套泊松比越接近于0.5，等壁厚螺桿泵定子的使用壽命越長，工作性能越好。

關鍵詞：螺桿泵；等壁厚定子；剪應變；有限元分析

引言

螺桿泵屬于容積式泵，由轉子和定子組成。螺桿泵在石油工業領域因適宜于高粘度、高含砂量原油開采，同比采油量能耗低和設備制造成本低等優點[1]，應用規模逐年擴大。常規泵在工作時，產生熱量主要聚集在橡膠襯套最厚部分，熱效應會使內腔變小，摩擦損失增加，機械效率降低。為此，等壁厚螺桿泵應運而生。國外已經在稠油井中進行了現場試驗[2]。目前研究與應用證明，與常規泵相比其性能得到了改進[3]。國內已經具備獨立生產各型螺桿泵的條件，等壁厚螺桿泵也有了一定的現場使用[4]，但整體上與國外同型號產品相比還存在著較大的差距。為延長螺桿泵使用壽命，改善螺桿泵工作性能，還需要加強對等壁厚螺桿泵的研究。……