淺談雙螺桿泵在油田地區的應用

趙鈺婷 高英晗

摘要：螺桿泵又叫漸進式容積泵，由定子和轉子組成，兩者的螺旋狀過盈配合形成連續密封的腔體，通過轉子的旋轉運動實現對介質的傳輸。它具有結構簡單、尺寸小、流量均勻、擾動小、攜帶能力強、不會形成乳化液等優點。本文主要對螺桿泵的基本結構和工作原理方面進行介紹，分析螺桿泵在集輸系統的應用前景。

關鍵詞：螺桿泵;油田;應用

一、雙螺桿泵工作原理

雙螺桿泵是利用螺桿的回轉來吸排液體的。中間螺桿為主動螺桿，由原動機帶動回轉，兩邊的螺桿為從動螺桿，隨主動螺桿作反向旋轉。主、從動螺桿的螺紋均為雙頭螺紋。由于各螺桿的相互嚙合以及螺桿與襯筒內壁的緊密配合，在泵的吸入口和排出口之間，就會被分隔成一個或多個密封空間。隨著螺桿的轉動和嚙合，這些密封空間在泵的吸入端不斷形成，將吸入室中的液體封入其中，并自吸入室沿螺桿軸向連續地推移至排出端，將封閉在各空間中的液體不斷排出，猶如螺母在螺紋回轉時被不斷向前推進的情形那樣，這就是螺桿泵的基本工作原理。

雙螺桿泵是由主從動軸上相互嚙合的螺旋套和泵體或襯套間形成一個容積恒定的密封腔室，介質隨螺桿軸的轉動分別被送到泵體中間，兩者匯合在一起，最終送達泵的出口，從而實現泵輸送的目的。

雙螺桿泵可分為內置軸承和外置軸承兩種形式。在內置軸承的結構型式中軸承由輸送物進行潤滑。外置軸承結構的雙螺桿泵工作腔同軸承是分開的。由于這種泵的結構和螺桿間存在的側間隙，它可以輸送非潤滑性介質。此外，調整同步齒輪使得螺桿不接觸，同時將輸出扭矩的一半傳給從動螺桿。正如所有螺桿泵一樣，外置軸承式雙螺桿泵也有自吸能力，而且多數泵輸送元件本身都是雙吸對稱布置，可消除軸向力，也有很大的吸高。

二、雙螺桿泵的特點

雙螺桿泵是外嚙合的螺桿泵，它利用相互嚙合，互不接觸的兩根螺桿來抽送液體。雙螺桿泵作為一種容積式泵，泵內吸入室應與排出室嚴密地隔開。因此，泵體與螺桿外圓表面及螺桿與螺桿間隙應盡可能小些。同時螺桿與泵體、螺桿與螺桿間又相互形成密封腔，保證密閉，否則就可能有液體從間隙中倒流回去。

雙螺桿泵結構簡單，體積小，重量輕，運轉平穩，噪聲小，壽命長，流量均勻，自吸能力強，容積效率高，無困油現象，無攪拌、無脈動、平穩的輸送各種介質，由于泵體結構保證泵的工作元件內始終存有泵送液體作為密封液體，所有的泵有很強的自吸能力，且能汽液混輸。采用獨立潤滑的外置軸承，允許輸送各種非潤滑性介質。臥式、立式、帶加熱套等各種結構型式齊全，可以輸送各種清潔的不含固體顆粒的低粘度或高粘度介質。

三、雙螺桿泵的優點

1、輸送液體平穩、流量均勻連續、無脈動、無攪拌、振動小、噪音低。

2、運送液體的種類和粘度范圍寬廣，吸入性能好，有很強的自吸能力。

3、外置軸承結構，采用獨立潤滑，可以輸送各種非潤滑性介質。

4、采用同步齒輪驅動，二轉子之間不接觸，即使短時間空轉也無妨。

5、泵體帶有加熱套，可以輸送各種清潔或含有固體小顆粒的低粘度或高粘度介質（一般顆粒直徑小于0.12-0.2mm），與其它回轉泵相比，對進入的氣體和污物不太敏感。

6、正確的選用材料，甚至可以輸送很多有腐蝕性的介質。

7、雙吸式結構，轉子上沒有軸向力，泵內的回轉部件慣性力較低，故可使用很高的轉速。

8、軸端采用機械密封或波紋管機械密封，結構堅實，安裝保養容易，具有壽命長、泄漏少、適用范圍廣的特點。

這些優點也使得雙螺桿泵具有潛在的使用發展前景。

四、雙螺桿泵的用途

由雙螺桿泵的原理知道，對于外置軸承的雙螺桿泵，通過軸承定位，兩根螺桿在襯套中互不接觸，齒側之間保持恒定的間隙（其間隙值由工況及泵本身規格決定），螺桿外圓與襯套內圓面也保持恒定的間隙不變。兩根螺桿的傳動由同步齒輪完成。齒輪箱中有獨立的潤滑，與泵工作腔隔開。這種結構的優點大大拓寬了雙螺桿泵的使用范圍，即：除了輸送潤滑性良好的介質外，還可輸送大量的非潤滑性介質，各種粘度的介質以及具有腐蝕性（酸、堿等性質），磨蝕性的液體。

雙螺桿泵屬于非密封型容積泵，因此除了輸送純液體外，還可輸送氣體和液體的混合物，即汽液混輸，這也是雙螺桿泵非常獨特的優點之一。

雙螺桿泵由于結構的獨特設計，可以自吸而無須專門的自吸裝置，而且由于軸向輸送軸流速度較小而具備很強的吸上能力。

另外雙螺桿泵在輸送過程中無剪切，無乳化作用，因此不會破壞分子鏈結構和工況流程中所形成的特定的流體性質，并且由于傳動依靠同步齒輪，泵運轉噪音低，振動小，工作平穩。

五、雙螺桿泵在油田的發展趨勢

在輸送原油方面，以往我國輸送原油主要采用離心式輸油泵，泵型單一，泵效不高，對輸送介質的適應性差，產品可靠性也不理想。而國外輸油泵除離心式輸油泵外，則大力發展和采用多螺桿泵。由于螺桿泵體積小，質量輕，可靠性高，特別適合于高溫、高粘度、含固相原油的輸送及原油、水、天然氣多相流體輸送，尤其是多螺桿泵。

螺桿泵在原油輸送中具有許多其它類型輸油泵無可比擬的優點，在國外已得到了廣泛的發展和應用，積累了豐富的經驗。當然，不同類型的螺桿泵在原油輸送方面也存在著不可避免的缺陷，這就要求視具體情況揚長避短，選擇不容類型的螺桿泵。

雙螺桿混輸泵式從輸送液體的普通雙螺桿泵經過特殊設計發展出來的一種油氣水混輸泵，設計原理與普通雙螺桿泵沒有本質的區別，但其在設計中巧妙的利用了普通雙螺桿泵中存在的螺桿間隙和氣體的可壓縮性，借助于結構上的特殊設計保證泵內間隙的液態密封，真正實現了油氣水多相混輸。且螺桿泵揚程高、效率高、噪聲低，適用于在高壓下輸送粘稠性液體。

作者單位：西北油田分公司采油三廠