全金屬螺桿泵機(jī)械特性與節(jié)能分析

鄭磊 ，吳曉東 ，韓國慶 ，張恒 ，朱志勇 ，王晗路

（1.中國石油大學(xué)（北京）石油工程教育部重點(diǎn)實驗室，北京 102249；2.中國石油大學(xué)-鹽城世宏石油裝備有限公司采油裝備聯(lián)合研究中心，北京 102249）

0 引言

傳統(tǒng)橡膠定子螺桿泵對稠油舉升具有較好的適應(yīng)性［1-6］，由于稠油熱采井溫度高達(dá)200℃以上，對橡膠定子的耐溫性能提出了極大挑戰(zhàn)，新型的全金屬螺桿泵逐漸受到關(guān)注［7-12］。橡膠定轉(zhuǎn)子由特殊金屬材料制成，采用合理的間隙配合，此特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計可有效解決螺桿泵應(yīng)用于熱采高溫井的技術(shù)瓶頸。前人通過室內(nèi)實驗或數(shù)值模擬研究了全金屬螺桿泵的工作特性［13-19］，但多針對排量特性分析，在機(jī)械特性方面還有待深入研究。目前，過盈配合方式下傳統(tǒng)螺桿泵的機(jī)械特性已得到較好認(rèn)識［20-22］，由于配合方式以及定子材質(zhì)的差異，研究成果無法適用于全金屬螺桿泵。本文結(jié)合室內(nèi)實驗與理論分析，研究不同工作條件下全金屬螺桿泵的負(fù)載扭矩、軸功率、效率等機(jī)械特性，進(jìn)一步分析其節(jié)能效果。

1 技術(shù)特點(diǎn)

全金屬螺桿泵的工作原理與傳統(tǒng)螺桿泵相似，通過定轉(zhuǎn)子間的嚙合運(yùn)動在泵內(nèi)形成多個腔室，流體隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動連續(xù)沿軸向推移，完成泵內(nèi)機(jī)械能與液體能的相互轉(zhuǎn)化，從而實現(xiàn)流體的舉升過程。全金屬螺桿泵突出特點(diǎn)是將傳統(tǒng)的橡膠定子改為全金屬定子，具有更強(qiáng)的耐磨、耐腐蝕、耐高溫等性能，且工作壽命更長［10-12］。工作過程中定轉(zhuǎn)子處于間隙配合狀態(tài)，泵內(nèi)摩擦情況相對較弱，泵啟動更容易，運(yùn)行更節(jié)能。……