稠油计量站单螺杆泵定子磨损规律与基本参数匹配

　　稠油计量站单螺杆泵定子磨损规律与基本参数匹配王力兴王卓飞（新疆油田重油开发公司新疆克拉玛依市834000）高毅（大庆油田景山实业公司黑龙江省大庆市163000）际工况，可将单螺杆泵定、转子运动副之间的磨损视为磨砺性磨损，因此，其磨损量在相同时间内正比于相对滑动速度及法向正压力的大小。其相对滑动速度的大小由单螺杆泵自身的运动形式及参数的匹配所决定，法向正压力的大小决定于离心力、轴向力等工作压力。

　　完全与相吻合。所以定性地代表了定、转子副间运动形式所造成的磨损规律。

　　长期以来人们对单螺杆泵定子的磨损机理与规律缺乏全面统一的分析与解释。目前，许多单螺杆泵厂家在设计生产其产品时，在定子的生产工艺和橡胶的配方上花费了相当大的人力和物力，却忽视了单螺杆泵本身几个重要参数的匹配，如名义圆直径D、偏心e、导程T及转速n等。

　　以克拉玛依六、九区为例，单螺杆泵输送介质*稠油的粘度为2000~50000mPa*s，其携砂能力较强，输送液中含砂量为0.5~3，大多为粉砂岩和细砂岩，砂体硬度较高。

　　基于稠油地面输送泵的生产实际工况，可将单螺杆泵定、转子运动副之间的磨损视为磨砺性磨损，因此，其磨损量在相同时间内正比于相对滑动速度及法向正压力的大小。其相对滑动速度的大小由单螺杆泵自身的运动形式及参数的匹配所决定，法向正压力的大小决定于离心力、轴向力等工作压力。

　　1.自身结构参数对定子磨损的影响1.1运动形式对定子磨损的影响根据定子与转子间接触点相对线速度大小得出的磨损规律见。可以看出6点与4点磨损大，7点与3点磨损小。

　　从现场磨损的定子中拓绘了大量的定子截面图，经过统计分析后得出如下结论：在除去人为因素造成损害的情况下，定子产生的磨砺性磨损形式通过论证得出在泵的排量Q、导程T、转速n一定时，且d/e=4时泵的磨损速度小（d为转子截面直径）1.2离心力所造成的定子磨损规律离心力不但是造成许多单螺杆泵泵体振动的主要原因，而且也是定子所受法向压力的主要来源之一，因此不容忽视离心力对定子的磨损损害作用。

　　离心力作用点沿轴向展开，同一瞬时其作用力方向一致。在沿轴向的0、n/2、3n/2、2n四个截面上只产生挤压应力，在其余截面上则可分解为正挤压应力和侧切应力，其数值大小不同。在单一截面上正挤压应力分布如所示。侧切应力分布规律如所示，此作用力分布在垂直于轴向的横截面内，对定子橡胶产生剪切应力。

　　正挤压应力分布侧切应力分布作用于定子型腔上的离心力除对定子产生上述剪切应力外，还将产生一个附加的轴向力，使转子产生一个轴向的运动趋势，它和其它轴向力一起对定子产生一个轴向剪切应力。

　　综上所述，离心力的作用加重了定子型腔的受力与磨损。笔者通过对4种泵的近百个定子进行分析证明：在定子使用到中后期时，随着定、转子过盈量的减小，离心力对定子造成的磨损逐渐占主导地位。

　　通过分析，可得出以下几点认识：（1）对于排量一定的实心转子单螺杆泵，加大导程T可减小离心力的损害作用。

　　（2）改变转速n将线性地影响离心力的变化。

　　（4）对于排量一定的空心转子单螺杆泵，转速是影响离心力的主要因素，且为线性关系。

　　（6）空心转子单螺杆泵相对实心转子单螺杆泵更容易优化结构，实践中应大力推广。

　　1.3工作载荷造成的定子磨损规律工作压力越高，定子受挤压力越大，在多个导程的泵中，越接近出水段的导程，其受压力影响越大。它一方面减弱了定子橡胶的退让能力和欠藏能九间接地力P速了定子的磨损；另一方面，在同一截面的不同部位，不同程度地加大了法向压力，直接影响着定子磨损速度的大小。

　　在稠油地面输送泵的实际工作中，轴向力很高，其结果将推动转子产生后窜趋势。此力除被偏心联轴节水平分力平衡大部分外，其余部分均作用于定子沿轴线的一连续点，这是造成定子橡胶撕裂、脱胶、掉块的主要原因之一，这种现象主要发生在定子股线上。

　　通过上述分析可知：①对于单螺杆泵，T/e的值与泵受轴向力的危害程度成反比；②定子橡胶的硬度过高，不但会加速泵的正常磨损，而且还易于造成定子像胶的脱胶、撕裂、掉块等现象发生。

　　2现场使用分析以上从单螺杆泵的运动速度、离心力、轴向力三个方面讨论了T、d、e及n的不同而造成的对定、转子磨损的影响。下面针对稠油开发中常用的几种地面输送用泵做一简单的综合分析，见表1.表1对稠油开发中常用的几种地面输送泵的综合分析项目泵A泵B泵C泵D理想泵虚拟磨损量轴向应力比磨损形式正常磨损1正常磨损2局部撕裂掉块正常磨损同B正常磨损平均寿命（h）振动大一般偏大小3.结论（）对于同样的输送介质在同样的工况下，由于泵的结构参数的不同，其磨损形式与规律截然不同，寿命也有很大变化。

　　（2）针对稠油油藏原油输送用泵及对于输送含水量有磨炷的、粘度比较高、润滑性较差介质的单螺杆泵，建议n取值<3⑴1/mind/e取值3.（3）理论与实践证明，空心转子单螺杆泵推广前景更为良好。

　　于石油大学矿场机械专业。目前在中国集团工程设计有限责任公司所属北京迪威尔石油天然气开发技术有限公司从事工程技术工作。近年来，先后组织参与完成了六、九区油藏齐古组层位接替研究、稠油油藏高温化学采油技术研究与应用、重油公司生产决策地理信息系统、稠油集输与处理工艺技术研究与应用等多项科研任务，并在《油气田地面工程》及《新疆石油地质》等刊物上发表了多篇涉及石油工程、石油机械等多方面的文章。王力兴现为《油气田地面工程》杂志特约作者。

　　（2001-02-10编辑樊韶华）