目前,油井上使用最多的是撞击泄油器,而撞击泄油器的可靠性是由它本身结构与密封方式决定的,主要失效形式有空心销钉剪切腐蚀穿孔、密封圈老化失效、螺纹松动导致密封失效等,同时撞击泄油器在螺杆泵这种有杆且旋转运动的油井中无法使用,考虑到螺杆泵起井作业时,井液对井场地面环境造成污染,我们进行了一种新型泄油器的研制,以消除此类污染隐患,实现了螺杆泵采油系统的安全环保运转,并满足国内外油田用户的需求。

涂胶密封工序一直以来都是飞行器装配过程中的重要环节,但目前该工作通常由人工进行,为解决人工涂胶的诸多弊端,对自动化涂胶所使用螺杆泵的涂胶性能进行研究。针对涂胶过程的高精度控制要求,基于运动学特性建立边界条件,使用Fluent软件的重叠网格技术对螺杆泵进行流场仿真以研究转速对泵内流速和出口流量的影响,得到了螺杆转速与管内流速、流量波动的关系,以及最佳转子转速区间为20~80 r/min。通过对比得出,重叠网格相对于传统动网格在仿真的精度和速度都有了很大的提升,并搭建实验平台证实仿真的可靠性,为自动化涂胶密封使用螺杆泵的运行参数提供了理论依据。

为避免类椭圆型采油螺杆泵转子轮廓出现尖点,首先对类椭圆型螺杆泵的不过切条件进行了分析,给出了螺杆泵合理设计条件,并对螺杆泵的结构参数——偏心距与过流面积的关系进行了分析,得到偏心距是影响过流面积最主要因素的结论。然后通过对定转子线型进行分析得到了理论过流面积计算公式,并得到不同偏心距与过流面积的关系曲线。最后通过关系曲线结合不同偏心距的定转子形状,优选出偏心距的取值范围。

螺杆泵转子在定子型腔中与定子型腔接触时包括圆弧段接触和直线段接触,不同的接触段转子的受力不同。建立了螺杆泵转子与定子型腔直线段接触的动力学模型,通过数值仿真,分析了转子转速对系统响应的影响规律。结果表明转子与定子型腔一直存在接触碰摩,随着转子转速的增加,转子回转中心的回转半径在一定范围内呈周期性变化。

通过搭建试验台对两种不同流量的三螺杆泵进行模拟试验,对不同工况下三螺杆泵产生气蚀和自激振动的机理进行了分析。试验表明,自激振动引起的振动和噪声远大于气蚀产生的振动和噪声,且自激振动会引起系统流量和压力的剧烈波动。文中指出增加泵出口压力有利于降低气蚀影响。通过对某核电机组自激振动案例的分析,提出了配备安全阀的容积式泵避免自激振动的措施。

螺杆泵驱动装置停机时,在杆柱扭转势能和液柱压差的双重作用下,抽油杆柱反向加速转动,若此时驱动装置反转制动失效,高速旋转产生的离心力容易使方卡子和光杆从上支撑套甩出,对油井周围的人员或建筑物造成严重的损伤。针对这种安全隐患,对光杆防飞结构进行优化设计,消除此类事故隐患,减少伤人事故发生,实现了螺杆泵采油系统的安全运转。

某核电站密封油泵采用三螺杆泵,长期存在异音及振动大的问题,严重威胁系统的安全运行。为了查找导致该问题的具体原因,对相关的系统和设备进行理论计算及现场排查,最终发现导致该问题的根本原因为泵的汽蚀余量不足,在系统中其他因素的扰动下,发生汽蚀和吸空现象。现场通过调整密封油泵上游真空箱的真空度,增加真空箱的液位高度,来增大泵的汽蚀余量;并通过减少泵入口气泡、整定泵出口压力、提高泵的介质温度等工作,来降低外部扰动和提高泵的自吸能力,从而解决了密封油泵的汽蚀问题。

采油螺杆泵工作时,定子在高温介质作用下发生温胀和溶胀,使定子脆化、膨胀等,降低螺杆泵密封性能。通过试验测得橡胶材料体积热膨胀系数及水浸和油浸时的溶胀参数,推导橡胶定子自由膨胀变形量表达式;对定子温胀变形进行有限元计算,使用温度当量法分析定子溶胀特性,耦合温胀与溶胀载荷进行有限元计算,得到型线的温胀与溶胀耦合作用变形规律。结果表明:定子发生温胀与溶胀变形时,定子型腔内表面变形量与壁厚成比例,最大变形出现在定转子接触位置;溶胀产生的变形量远高于温胀变形量。对螺杆泵密封特性进行有限元分析,得到定转子间密封带接触应力随温度与过盈量变化规律。结果表明:接触应力随温度和过盈量的增大而增大,油浸时最大接触应力高于水浸。

某海上油田两台混输螺杆泵在上游平台增产后随之提速,而后泵用双端面机械密封开始频繁出现泄漏失效等问题。通过大量拆解故障机械密封发现,失效的机械密封存在以下问题:介质侧摩擦副崩边或碎裂,大气侧摩擦副结焦、积碳、磨损以及碎裂,传动螺钉脱落、变形或断裂,防转销偏磨,补偿弹簧断裂,骨架密封烧熔等。通过探究密封失效原因,提出混输泵供液流程优化、机械密封结构及材质优化升级、密封油工艺流程优化等解决措施,最终达到延长机械密封使用寿命和保持混输泵稳定运转的目的。

本文通过使用不同缆膏填充泵将缆膏填充至缆芯间隙,再经光缆的渗水试验及样品解剖,分类统计缆芯内缆膏膨胀终止位置(堵住水位置),缆膏膨胀距离(缆芯入水长度),以及入水长度内换向点数等,以研究两种不同缆膏填充泵对光缆渗水结果的影响。