螺杆泵性能检测试验台总体设计.pdf

大 庆 石 油 学 院 学 报 JOURNAL OF DAQING PETROLEUM INSTITUTE 第 27卷 第 2期 2003年 6月 Vo1．27 No．2 Jun． 2003 螺杆泵性能检测试验台总体设计 宋玉杰，韩 国有，杨静源，叶卫东 (大庆石油学院 机械科学与工程学院，黑龙江 大庆 163318) 摘 要：应用机械、电气 、液压一体化技术和计算机数据采集 、控制技术 ，研制了螺杆泵性能检测试验装置，设计了该 装置的流程，包括清洗 、正常试验和加热试验 3部分．该装置能够消除螺杆泵转子的行 星运动对其高压密封性能和数据 采集精度的影响，通过实时采集螺杆泵的工作压力、流量、转矩和转速，计算出螺杆泵工作时的输入功率、输出功率、容积 效率和井下综合泵效 ，从而确定螺杆泵的综合水力特性．螺杆泵的现场应用为进一步的科学研究提供 了依据． 关 键 词 ：螺杆泵；性能检测；总体设计 中围分类号：TH873．7 文献标识码：A 文章编号：10OO一1891(2003)02—0105-03 0 引言 地面驱动井下单螺杆抽油泵(以下简称螺杆泵)是一种新型采油设备，近几年来在 国内外得到广泛应 用．它既能用于低黏度原油的开采，又适用于稠油、高凝固点油、高含蜡油、高含砂油及高含气油的开采，具 有其它举升设备所不可替代的优越性．为了更科学地使用螺杆泵 ，笔者研制了螺杆泵性能检测试验台． 螺杆泵性能检测 试验台被用于检测螺杆泵的综合水力特性．该试验系统集机械 、液压、电气、计算机 数据采集和控制于一体，通过模拟螺杆泵的实际工况，对螺杆泵的容积效率及井下泵效进行检测． 1 试验流程 螺杆泵性能检测试验台的试验流程包括清洗流程、正常试验流程和加热试验流程，见图 1． ZF8 I奎I 1 螺杆 泵试 验 台试 验流 程 清洗流程的作用是在检测前对螺杆泵进行清洗 ，为系统中各种仪表的正常工作和试验系统的正常运 行提供保证．运行该流程需要将阀门 ZF1和 ZF2关闭．螺杆泵工作时，从清洗油箱吸油，油液经过螺杆泵 的出口进入清洗油箱．清洗油箱的隔层结构能够保证经过沉淀后的油液进入吸油端，管线上的过滤器能够 保证螺杆泵吸人清洁的油液 ，这样 ，不断有干净的试验介质油经过螺杆泵，经过一段时间的运行 ，达到清洗 螺杆 泵的 目的． 收 稿 日期 ：20O3一O2—27；审稿 人 ：王 金东 作者简介：宋玉杰(1968一)，男 ，讲师 ，现主要从事机械制造及 自动化方面的研究 ． 乱 一 鞠陛潼撬羲 维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第 27卷 2003年 正常试验流程的功能主要有：通过调节入 口压力 ，模拟螺杆泵工作 时的不同沉没度 ，实现在不同工况 下进行试验的 目的；通过调节出口压力，实时采集螺杆泵工作时的流量、输入转矩、转速 ，并计算螺杆泵的 输入功率、输出功率和容积效率，从 而完成螺杆泵水力特性 的检测．运行该流程需要关闭阀 f-I ZF3和 ZF4．如果需要设定入口压力 ，则启动补油泵，螺杆泵工作时，从加热油箱吸油 ，油液经过螺杆泵的出口、电 动调节阀、流量计 ，再回到加热油箱．出口处的压力 由压力变送器计量，流量 由萝茨流量计计量 ，根据螺杆 泵流量的大小，可选取 1#、2#和 3#流量计．系统分别采集压力变送器输出的模拟信号和萝茨流量计输 出的脉冲信号，然后转换成对应的压力值和流量值． 加热试验流程的功能是通过设置试验介质的温度，模拟不同的井下工况温度，对螺杆泵的水力特性进 行检测．加热试验流程的工作过程与正常试验流程相似 ，所不同的是通过加热油箱将试验介质加热到需要 的温度．冷却水箱里的水对试验介质冷却 ，由温控仪控制试验介质的温度在一定范围内变动 ，确保试验温 度的稳定性．流程经由 ZF6和冷却水箱 ，把出口压力直接引入到入 1：1，克服了在设定入口压力时需要使用 大流量齿轮泵的缺点．把螺杆泵工作过程中消耗的一部分能量转化为设定入口压力所需的能量，可以在试 验过程 中节约能源． 2 机械传动 螺杆泵性能检测试验台的机械传动原理见图 2，变频器控制电机的工作频率 ，从而控制电机的输出转 速 ；电机和减速器之间设置皮带传动，通过更换皮带轮可以得到 4种传动 比，将运动传递到减速器和转矩 转速传感器；转矩转速传感器通过动密封装置和转子连接器把运动传递到螺杆泵的转子 ；螺杆泵的定子通 过夹紧装置固定在底座上． 一 I ]输入功 -]mli~[ 壅翠 弹性 弹茬———广 弹 性 一 I出油口 可调 可调 萆二 ]—f＼J-_{蔓雪牵口—f＼ —匪妾孽茎垂巫】-f＼Jl_￡五垂亘 }_上 ={嘉 }=；==={嘉 }= —— 底 座 底 座 图 2 螺 杆 泵试 验 台机械 传 动原 理 2．1