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          螺桿泵前世今生-螺桿泵知識大全

          欄目:水泵知識 · 發布日期:2013年5月26日 · 作者:中成泵業

          引言:

          螺桿泵屬容積式轉子泵,誕生于1931年。由于結構獨特,有自吸能力、效率高、體積小、工作可靠,且可輸送粘度范圍寬廣的各種介質,螺桿泵被廣泛應用于石油化工、航運、電力、機械液壓系統、食品、造紙、污水處理等工業部門。

          作為節能和節材產品,螺桿泵在我國的應用范圍正在不斷擴大,需求量連年增長,越來越受到重視。雖然我國國內的螺桿泵與國外專業公司相比 還存在差距,但隨著我國螺桿泵科研力量的投入及應用實踐的增多,螺桿泵在替代原來傳統技術方面必將取得良好的使用效果,實現節能、節材效益。

           

          第一部分 螺桿泵的基本知識

          螺桿泵的家族雖然稱不上龐大,但是按照螺桿的標準,它也可以分為不同的類型。本文著重介紹最為常用的單螺桿泵、雙螺桿泵以及三螺桿泵。

          1、 單螺桿泵的介紹

          單螺桿泵是一種新型的內嚙合回轉式容積泵。主要工作部件是偏心螺桿(轉子)和固定的襯套(定子)。

          與其他泵相比,單螺桿泵有著自己獨特的優勢:

          和離心泵相比,單螺桿泵不需要裝閥門,而流量是穩定的線性流動。

          和柱塞泵相比,單螺桿泵具有更好的自吸能力。

          和隔膜泵相比,單螺桿泵可輸送各種混合雜質,含有氣體及固體顆?;蚶w維的介質,也可輸送各種腐蝕性物質。

          和齒輪泵相比,單螺桿泵可輸送高粘度的物質。

          與柱塞泵、隔膜泵及齒輪泵不同的是,單螺桿泵可用于藥劑填充和計量。

          2.雙螺桿泵的介紹

          單從結構上而言,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。在結構型式上雙螺桿泵也很齊全,有臥式、 立式、帶加熱套等各種類型,可以輸送有顆粒的低粘度或高粘度介質,根據顆粒大小調節螺桿間距,選用正確的材質,甚至可以輸送許多腐蝕性介質。

          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。這就要求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。

          雙螺桿泵獨特的結構使它可以實現無攪拌、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,因此雙螺桿泵有很強的自吸能力,且能汽液混輸。雙螺桿泵的特殊設計還保證了泵有高的吸入性能即很小的NPSHr值。

          雙螺桿泵又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則是工作腔同軸承 分開。這種泵的結構和螺桿間存在側間隙,獨立潤滑的外置軸承允許其輸送各種非潤滑性介質。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。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。

          外置軸承的雙螺桿泵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 (最高粘度可達3*106mm/s)的介質以及具有腐蝕性(酸、堿等性質),磨蝕性的液體;另外雙螺桿泵由于其恒定間隙的存在以及型線上的特點,其屬于非 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;雙螺桿泵還可干轉:由于運動部件在工 作時互不接觸,因此短時的干轉不會破壞泵元件,這種特點給自動控制的流程提供了極大的方便,但干運轉時間受多種因素限制,一般很短。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。

          外置軸承式雙螺桿泵的種種特性使它在油田化工和船舶工業中得到了廣泛的應用。它還可根據各種使用情況分別采用普通鑄鐵、不銹鋼等不同材料制造;輸送溫度可達250℃;而且具有不同方式的加熱結構,理論流量可達2000立方米/小時。

          3. 三螺桿泵的簡單介紹

          三螺桿泵是轉子式容積泵,它是利用螺桿嚙合原理,依靠旋轉的螺桿在泵套內相互嚙合。

          它主要是由固定在泵體中的襯套(泵缸)以及安插在泵缸中的主動螺桿和與其嚙合的兩根從動螺桿所組成。三根互相嚙合的螺桿,在泵缸內按每個導程形成為一個密封腔,造成吸排口之間的密封。

          三螺桿泵把被輸送的介質封閉在嚙合腔內,沿螺桿軸向連續勻速地推至排出口,為系統提供穩定的壓力。工作時,兩端分別作用液體的吸排壓 力,對螺桿產生軸向推力。此外,還通過主動螺桿的中央油孔將 高壓油引入各螺桿軸套的底部,從而在螺桿下端會產生一個與軸向推力方向相反的平衡推力。所以,對于壓差小于10千克力/cm2的小型泵,可以采用止推軸 承。

          由于兩從動螺桿與主動螺桿左右對稱嚙合,三螺桿泵作用在主動螺桿上的徑向力完全平衡,主動螺桿不承受彎曲負荷。從動螺桿所受徑向力沿其 整個長度都由泵缸襯套來支承,不需要在外端另設軸承,基本上也不承受彎曲負荷。在運行中,螺桿外圓表面和泵缸內壁之間形成的一層油膜,可防止金屬之間的直 接接觸,使螺桿齒面的磨損大大減少。

          三螺桿泵和其它容積泵一樣,當泵的排出口完全封閉時,泵內的壓力就會上升到使泵損壞或使電動機過載的危險程度。所以,在泵的吸排口處,就必須設置安全閥。軸封通常采用機械軸封,并可根據工作壓力高低采取不同的形式。

          三螺桿泵顯著的特點是結構簡單、壓力脈動小、流量穩定、工作平穩可靠、允許高轉速、噪音低、效率高、壽命長,有自吸能力。根據所輸送介 質需要,螺桿泵裝置可提供加熱或冷卻結構。它適用于輸送各種無腐蝕性油類及類似油和潤滑性液體。輸送液體的粘度范圍一般為 3.0~760mm2/s(1.2~100°E),高粘度介質可通過加溫降粘后輸送,其溫度一般不超過150℃。其流量范圍一般為0.2~250m3 /h,最高工作壓力可達4MPa。

          目前,三螺桿泵廣泛應用于石油、化纖、冶金、機械、電力、機床、船舶、玻璃、公路等各行各業。三螺桿泵適用于輸送燃料油、潤滑油、液壓 油、原油、瀝青及其他類似油的潤滑性液體。三螺桿泵在工業領域中作潤滑泵,在液壓系統中作液壓泵,在燃油系統中作輸送及增壓泵;在輸油系統中作輸送及加油 泵。

           

          第二部分 螺桿泵的工作原理及性能

          雖然螺桿泵有著不同的類型,應用于不同領域螺桿泵的特點也不盡相同。但從根本而言,螺桿泵的基本工作原理是一致的。

          1、螺桿泵的基本工作原理

          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。

          各螺桿相互嚙合,螺桿與襯筒內壁緊密配合,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。這就是螺桿泵的基本工作原理。

          從上述工作原理可以看出,可以更清晰地了解螺桿泵的優點:

          壓力和流量范圍寬闊;運送液體的種類和粘度范圍寬廣;因為泵內的回轉部件慣性力較低,故可使用很高的轉速;吸入性能好,具有自吸能力;流量均勻連續,振動小,噪音低;與其它回轉泵相比,對進入的氣體和污物不太敏感;結構堅實,安裝保養容易。

          相應地,螺桿泵存在的缺點也比較明顯:螺桿的加工和裝配要求較高;泵的性能對液體的粘度變化比較敏感。

          2、螺桿泵的性能

          螺桿泵的性能參數有兩項:排量、功率。

          螺桿泵的理論排量可由下式計算:Qt=60Ftn m3/h;其內部泄漏量一般用Qs來表示:Qs=αp/σm。

          泵在壓送不同粘度的液體時,其排量會發生變化。

          排量和粘度的關系可由下式表示:Q2=Qt-(Qt-Q1)(σ1/σ2)m

          螺桿泵的軸功率一般為水功率、摩擦功率和泄漏損失功率這三部分的總和。

          水功率是指單位時間內泵傳給液體的能量,也稱輸出功率;摩擦功率是指液體粘性阻力產生的摩擦損失;泄漏損失是指液體從高壓處漏回低壓處所造成的功率損失。 當泵運送的液體粘度不同時,泵的軸功率也將不同。

           

          第三部分 螺桿泵的選型

          螺桿泵應用廣泛,有“螺桿泵可以輸送任何介質”的說法。但這不是說某一種螺桿泵可輸送所有的介質,而是根據介質的特性和性能參數數要求 可以選擇螺桿泵的不同類型。如果無意中挑選到不合適的泵螺桿泵,很有可能會帶來不必要的麻煩。單螺桿泵、雙、三和五螺桿泵,各有優點,在推廣應用螺桿泵時 必須有選擇,只有充分利用其各自的特點,才能更好的實現節能、節材、增效益或滿足某種特殊要求。下面以常見的單螺桿泵、雙螺桿泵以及三螺桿泵為例介紹一些 螺桿泵選型中的技巧。

          Ⅰ、單螺桿泵的選型要點

          單螺桿泵的選擇主要集中在以下幾個參數上:

          1.單螺桿泵的壓力確定:

          單螺桿泵最大輸出壓力是根據襯套級數即襯套(定子)的導程數來確定:

          1級:最高工作壓力為0.6 MPa;

          2級:最高工作壓力為1.2 MPa;

          4級:最高工作壓力為2.4 MPa;

          由于輸送介質情況不同,對于含有嚴重磨損性的介質,根據輸送壓力要求來選擇合適的定子級數。

          2.單螺桿泵轉速的選擇:

          單螺桿泵由于其結構特點,大部分使用在輸送較高粘度的液體及含有顆粒的液體,因此其轉數的選擇非常關鍵。對于單螺桿泵轉速的選擇則主要依據介質的磨損性以及介質粘度。

          以下兩個列表僅供參考:

          磨損性

          介質名稱

          轉速(rpm)

          淡水、促凝劑、油、漿汁、肉沫、油漆、肥皂水、血液、甘油

          400-1000

          一般

          泥漿、懸浮液、工業廢水、油漆顏料、廢絲水(糖)、灰漿、魚、麥麩、菜籽油過濾后的沉積物

          200-400

          嚴重

          石灰漿、粘土、灰泥、陶土

          50-200

           

          介質粘度(cst)

          1-1000

          1000-10000

          10000-100000

          100000-

          1000000

          轉速(rpm)

          400-1000

          200-400

          <200

          <100

           

          3.單螺桿泵襯套橡膠材料的選擇:

          單螺桿泵襯套為橡膠制品,也是單螺桿泵的一個易損件,它的選擇好壞,直接影響襯套的壽命,一般正常情況下襯套的壽命為3-6個月,如果選用不當,襯套可能從鋼管中脫落或橡膠掉塊。

          4.材料組合選擇:

          輸送不同性質的介質,需不同材料組合。

          5.性能:

          一般單螺桿泵的性能表或特性曲線都是以20℃清水為介質(粘度為1cst)時的數據,對于輸送不同粘度下的流量與軸功率不同。

          6.軸封:

          根據需要和輸送介質,可采用機械密封和填料密封兩種,且這兩種結構具有互換性。

          7.泵的驅動方式:

          由于單螺桿泵為低速泵,泵的驅動方式較多,一般有低速電機直聯(6級、8級)、齒輪減速電機驅動、無級變速電機驅動等方式。

          Ⅱ、雙螺桿泵選型技巧

          雙螺桿泵、三螺桿泵統稱為多螺桿泵。多螺桿泵發明以來,已廣泛用于泵送原油、燃料油、潤滑油、動力液、食品、化學劑及合成纖維漿。目前全球約有上百萬臺多螺桿泵在運轉。應用如此廣泛的多螺桿泵在選擇上當然也很為慎重。

          對于雙螺桿泵的選擇也即是對其性能參數的選擇:

          1.流量:

          作為容積式泵,影響雙螺桿泵流量的因素主要有轉速、壓力以及介質的粘度。

          螺桿泵在工作時,兩螺桿及襯套之間形成密封腔,螺桿每轉動一周便由進口向出口移出一個密封腔,即一個密封腔體積的液體被排出去。在泵內部不出現泄漏的理想狀態下,泵的流量與轉速成正比。

          但實際工作過程中,泵的密封腔有一定的間隙,且密封腔前、后存在壓差,因此,有一部分液體回流,即存在泄漏。隨著密封腔前、后壓差升高,泄漏量逐漸增大。對于不同型線和結構,影響大小也各不相同。

          對于雙螺桿泵,粘度大的流體比粘度小的液體的泄漏要小,泄漏量與介質粘度有一定的比例關系。

          2.壓力:

          雙螺桿泵的工作壓力由出口負載決定,即出口阻力來決定。出口阻力與泵的出口處的壓力是匹配的,出口阻力越大,工作壓力也越大。若想知道壓力,則需要用流體力學的知識對出口阻力精確的計算。

          3.軸功率:

          泵的軸功率分為兩部分,即:液壓功率(壓力液體的能量)和摩擦功率。 對于確定的壓力和流量,其液壓功率是一定的,因此影響軸功率的因素為摩擦率。

          摩擦功率是由于運動部件的摩擦而消耗的那部分功率。顯然摩擦功率是隨著工作壓差的增加而增加的,并且介質粘度的增加也會引起液體摩擦功率的增加。因此在選擇配套電機時,介質的粘度也是一個非常重要的參考數據。尤其在輸送高粘度介質時,需要作比較精確的計算。

          4.吸上性能:

          泵工作分為以下幾個階段:吸入,此時液體連續不斷地沿吸入管道移動;旋轉的螺桿把能量傳給工作液體;壓出,此時液體帶有克服壓出管道系統所有阻力所必需的壓力從泵中排出。

          在以上三個階段中,最為重要的階段是必須保證泵的吸上條件,泵才能正常工作,這是泵工作的重要條件,否則就會發生氣蝕,即引起振動,噪音等問題。

          5.汽蝕余量:

          泵的汽蝕余量與泵的轉速,導程以及泵所輸送介質的粘度等因素都有關系,它隨軸向流速,工作粘度的增大而增大。在吸入條件不好的情況下,宜選擇小導程的雙螺桿泵。這在選型時是很重要的。

          6.雙螺桿泵的轉速選擇常牽涉以下問題:

          通過選擇合適的泵轉速,以達到適當的性能參數如流量等。

          隨著粘度的不同,泵的轉速亦應有所改變。

          轉速的選擇實質也是吸上性能的問題,尤其是在高粘度的情況下,如果轉速選得過高,就會引起吸入不足,從而產生噪音和振動等問題。因此需遵照有關原則選擇轉速。

          綜上所述,要綜合地考慮以上各種因素,通過一系列的計算才能精確地知道泵的實際流量是否符合工況要求。

          Ⅲ、三螺桿泵的選型常識

          盡管三螺桿泵有諸多優勢,但若選型不當,則不僅得不到滿意的運行效果,而且會導致泵的噪音和振動,甚至嚴重損壞泵的內部零件,使泵系統不能正常工作,因此,選型人員應多方慎重考慮,合理選型,必要時應向有關技術人員咨詢。

          三螺桿泵選型時,要盡可能詳盡地了解泵的使用條件,除了運行參數,如流量,壓力需要清楚以外,輸送介質的特性如介質的腐蝕性,含汽量,含固溶物的比率及固體顆粒的大小,以及介質的工作溫度,粘度,比重,對材料的腐蝕性等和泵裝置的吸入條件,安裝條件均要了解。

          類似于單螺桿泵和雙螺桿泵,三螺桿泵的選擇也主要從性能參數上去考慮。

          泵轉速的選擇主要是依據被輸送介質粘度和規格來確定其范圍。

          輸送高粘度介質時,泵應選低轉速,若粘度較低,相應可選擇高轉速:介質粘度>20°E時,對于大規格的泵(主桿外徑60mm以上),轉 速以970rpm或720rpm為宜,如果粘度更高(粘度〉80°E)如粘膠液,可降低轉速使用,推薦200-500rpm;對于小規格的泵,介質粘度〉 20°E時,轉速以1450rpm或970rpm為宜,如果粘度更高(粘度〉80°E),可降低轉速使用,推薦300-600rpm;

          由于泵的轉速越高,在相同性能參數下,泵的體積就越小,但由于轉速高,摩擦功率高,泵的磨損就大,壽命就短,如果輸送介質的潤滑性比較差或含有微量雜質,應選擇較低轉速,以使泵保持較長的壽命,推薦在1450rpm以下。

          結構的選擇可根據泵的安裝和使用條件參考三螺桿泵的系列和型式來進行,這其中又有四個可參考的原則:輸送潤滑性油類,溫度在80℃以下 選擇內置軸承結構的泵;溫度超過80℃或輸送介質潤滑性差時,選擇外置軸承結構的泵;輸送流動性差,粘度較高的介質或需要所輸送介質進行加熱或保溫時選擇 雙層加熱泵體結構的泵;高溫輸送時,應選擇耐高溫的材料所制成的泵。

          另外,根據不同的情況,要綜合考慮泵的材料組合、吸入能力、配套電機的選配的因素。只要選型得當,維護合理,三螺桿泵就可保證令人滿意的運行。

           

          第四部分 螺桿泵的應用

          對螺桿泵的選型有了一定的掌握,我們可以從具體領域中螺桿泵的應用來熟悉一下螺桿泵在實際應用中需要注意的因素。我們以其污水處理領域及石油機械領域為例來具體了解一下螺桿泵的應用。

          Ⅰ、螺桿泵在污水處理領域的應用

          螺桿泵因其有可變量輸送、自吸能力強、可逆轉、能輸送含固體顆粒的液體等特點,在污水處理廠中,廣泛地被使用在輸送水、濕污泥和絮凝劑 藥液方面。螺桿泵選用應遵循經濟、合理、可靠的原則。如果在設計選型方面考慮不周,會給以后的使用、管理、維修帶來麻煩,所以選用一臺按生產實際需要,合 理可靠的螺桿泵既能保證生產順利進行,又可降低修理成本。

          一、螺桿泵的轉速選用

          螺桿泵的流量與轉速成線性關系,相對于低轉速的螺桿泵,高轉速的螺桿泵雖能增加了流量和揚程,但功率明顯增大,高轉速加速了轉子與定子間的磨耗,必定使螺桿泵過早失效,而且高轉速螺桿泵的定轉子長度很短,極易磨損,因而縮短了螺桿泵的使用壽命。

          通過減速機構或無級調速機構來降低轉速,使其轉速保持在每分三百轉以下較為合理的范圍內,與高速運轉的螺桿泵相比,使用壽命能延長幾倍。

          二、螺桿泵的品質

          現在市場上的螺桿泵的種類較多,相對而言,進口的螺桿泵設計合理,材質精良,但價格較高,服務方面有的不到位,配件價格高,訂貨周期長,可能影響生產的正常運行。

          國內生產的大都仿制進口產品,產品質量良莠不齊,在選用國內生產的產品時,在考慮其性價比的時候,選用低轉速,長導程,傳動量部件材質優良,額定壽命長的產品。

          三、確保雜物不進入泵體

          濕污泥中混入的固體雜物會對螺桿泵的橡膠材質定子造成損壞,所以確保雜物不進入泵的腔體是很重要的,很多污水廠在泵前加裝了粉碎機,也有的安裝格柵裝置或濾網,阻擋雜物進入螺桿泵,對于格柵應及時清撈以免造成堵塞。

          四、避免斷料

          螺桿泵決不允許在斷料的情形下運轉,一經發生,橡膠定子由于干磨擦,瞬間產生高溫而燒壞,所以,粉碎機完好,格柵暢通是螺桿泵正常運轉 的必要條件之一,為此,有些螺桿泵還在泵身上安裝了斷料停機裝置,當發生斷料時,由于螺桿泵其有自吸功能的特性,腔體內會產生真空,真空裝置會使螺桿泵停 止運轉。

          五、保持恒定的出口壓力

          螺桿泵是一種容積式回轉泵,當出口端受阻以后,壓力會逐漸升高,以至于超過預定的壓力值。此時電機負荷急劇增加。傳動機械相關零件的負 載也會超出設計值,嚴重時會發生電機燒毀、傳動零件斷裂。為了避免螺桿泵損壞,一般會在螺桿泵出口處安裝旁通溢流閥,用以穩定出口壓力,保持泵的正常運 轉。

          Ⅱ、螺桿泵在石油機械領域內的應用和發展

          螺桿泵應用的另外一個重要領域就是石油機械。

          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。

          多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。目前我國多螺桿泵的 制造技術雖然與國外仍有一定的差距,制造的多螺桿泵基本上是引進或仿造國外泵,但應該說也已達到一定水平。由于多螺桿泵制造技術復雜,加工精度高,而且多 螺桿泵用于原油輸送才起步不久,加強多螺桿泵的設計理論研究以及制造技術研究、借鑒國外的先進技術和成功經驗推動我國多螺桿輸油泵的發展還是很有必要的。

          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。

          一般而言,單螺桿泵結構簡單,不怕砂和雜質,特別適用于高粘度、高固相原油及油氣水多相輸送。

          多螺桿泵輸油的優勢則存在于:①輸送流體做連續勻速直線運動,不產生流量脈動和壓力脈動;②無閉死容積,不會產生困油現象,運轉平穩, 噪音??;③能耗小,機械效率高;④工作可靠,壽命長。由于多螺桿泵中各個相對運動接觸面的摩擦磨損很小,故壽命較其它泵長得多,一般可達30000h以 上。⑤轉速高,體積較小。由于多螺桿泵中螺桿受到的液壓力平衡或近于平衡,再加上螺桿容易實現動平衡,螺桿泵轉速可以很高(通常為950~2 90Of/rain),一般僅受吸人條件限制,體積不大的多螺桿泵可以達到很高的流量;⑥多螺桿泵可輸送稠油和含固體顆粒的原油,含砂量可達5% 。雙螺桿泵對輸送原油中的氣和水有較強的適應性,可以作為多相泵使用。

          在采油方面,螺桿泵的作用更是不可小視。為了螺桿泵在采油實際運行中發揮更大的效用,很多人付出了大量的心血,改良或研制出很多新成果。例如,空心轉子螺桿泵。

          空心轉子螺桿泵的問世不僅為采油提供了更好更多的便利,也是螺桿泵向前發展的重要一步。

          空心轉子螺桿泵采油系統主要由地面部分、電控部分、井下泵及配套工具等4部分組成,其中地面部分、電控部分與常規螺桿泵采油系統相同, 配套工具包括與空心轉子配套用的熱洗閥、測壓閥等;不同的是井下泵由定子和空心轉子組成,空心轉子采用彎曲型材的模具和設備將等厚壁空心管一次拉制成型, 中心形成與外壁型線相同的通道。此通道對開辟螺桿泵新的應用領域至關重要,它既可作為壓力測試傳壓通道,還可作為清防蠟熱洗通道。

          與常規螺桿泵采油系統相比,空心轉子加工工藝簡單,生產效率高,成本低,不僅節約材料,減輕轉子質量,還提高了轉子的承載能力,增強了 系統的可靠性??招霓D子螺桿泵采油技術不僅繼承了常規螺桿泵的優點,還可實施大排量、快速熱洗清防蠟工藝,能實現壓力測試,具有抽油桿柱防脫扣功能。它的 開發應用提高了螺桿泵系統的工藝性能,降低了螺桿泵的費用,拓展了應用范圍。隨著配套技術的日益完善,空心轉子螺桿泵有望在剖面測試、同井注采等領域得到 廣泛應用。

          除了空心轉子泵,近年來,在吸收國內外井下驅動螺桿泵系統研究和試驗成果的基礎上,我國還成功研制出了具有國際先進水平和自主知識產權的QLB井下驅動螺桿泵系統。

          國外開展井下驅動螺桿泵系統研究工作最早的是前蘇聯和法國,并有產品在采油上使用,但范圍不大。近幾年來,美國也非常重視井下驅動螺桿泵的研究開發。

          在20世紀80年代中后期,我國也開展了井下驅動螺桿泵的研制工作,并申請了多項專利,但無產品在生產中應用。到20世紀末,勝利石油管理局高原泵業有限責任公司和勝利石油管理局無桿采油泵公司研究成功具有國際先進水平和自主知識產權的QLB井下驅動螺桿采油泵系統。

          與地面驅動螺桿泵相比,QLB井下驅動螺桿泵系統的優點是:(1)節能,抽汲連續平穩,尤其適用于斜井、定向井和水平井;(2)基本上 無地面設備,地面占用空間??;(3)加深下泵深度,可實現大泵深抽,提高產液量;(4)井下機組的發熱量可用來加熱井中原油。與電動潛油離心泵相 比,QLB井下驅動螺桿泵系統的優點是:(1)在電動機功率相等,揚程和排量一樣的條件下,用電量比電潛泵小得多;(2)系統效率較高,用于原油粘度高的 油井效率更高;(3)通常,泵內自由氣含量超過15%就要加氣體分離器,而井下驅動螺桿泵在自由氣含量低于40%的條件下,不用考慮氣體分離。

          由室內試驗和現場試驗結果來看,QLB井下驅動螺桿泵系統,具有地面驅動螺桿泵和電動潛油泵所不具備的許多優點,特別適用于含砂油井,稠油重載荷油井采油,有可能替代現用地面驅動螺桿泵和電動潛油泵。隨著生產成本的逐步降低,有望擴大市場占有率,發展前景廣闊。

           

          第五部分 行業動態

          我國螺桿泵最早是從20世紀60年開始引進生產的,比起國外螺桿泵技術的發展晚了近20年,但是隨著螺桿泵不斷在各行業發揮不可替代的作用,我國越來越重視螺桿泵的研制開發,國內螺桿泵在發展方面也取得了不少的成果。我們在此匯總了國內外有關螺桿泵的資訊,以資共享。

          大慶采研院螺桿泵技術年創效2000萬元

          大慶油田公司采油工程研究院4輛裝有空心轉子螺桿泵的大貨車日前正式開赴蘇丹,這標志著該研究院與蘇丹簽訂的10套螺桿泵供貨合同已開始正式實行。截至目前,由這個研究院攻克并完善的螺桿泵采油配套技術年累計創效已高達2000余萬元。

          為了穩定、擴大國內市場,研究院堅持多管齊下,想用戶之所想,供用戶之所需。針對吉林油田對攜砂螺桿泵的需求,以及新疆油田高壓細分注 水等特殊井況和特殊要求,研究院主動出擊,積極與顧客溝通,探討技術改進方案,先后攻關并完善了大排量分層注水、防砂螺桿泵采油等5項技術。這些技術的完 善,不僅滿足了顧客的迫切需要,也使研究院的技術水平得以升級,新的技術服務項目得以迅速增加。研究院先后在吉林油田6個采油廠推廣、應用螺桿泵及配套工 具400余套,累計產值1800余萬元,由此穩住了東部油田市場。與此同時,為了擴大西部油田市場,研究院在青海、長慶、新疆、玉門等油田相繼組織開展螺 桿泵采油配套技術的應用、推廣,并成功進軍海洋油田市場,為中海油湛江油田海上大排量分層注水提供了技術服務。

          為了拓展、培育國際市場,研究院在已有市場上做精特色技術,并深入研究國際市場的新需求,鞏固、擴大市場份額。今年初,當得知哈薩克斯 坦艾旦油田在油田開發中需要測試油井油壓,常規螺桿泵不具備測試功能,而偏心測試螺桿泵技術可以解決這一問題時,該研究院抓住機遇,大力宣傳螺桿泵采油配 套技術。經過多次交流,使對方很快接受了這項技術。與此同時,研究院還與蘇丹簽訂了10套螺桿泵及其配件的供貨訂購合同,并于近日全部運往蘇丹六區油田, 隨后,研究院的技術服務人員將奔赴當地進行技術服務。

          中原油田應用螺桿泵技術節能降耗

          中國石化集團中原油田采油三廠積極推廣應用多種新技術,建設“節能型采油廠”,在結蠟井中推廣應用螺桿泵技術。螺桿泵技術是通過帶動井 下螺桿旋轉,將液體舉升至地面。它適用于5寸半套管,泵掛小于1600米、出砂、油稠、結蠟井。該技術自2005年5月份在明150井試驗以來取得了顯著 效果,與原來用抽油機采油相比,不僅每天可節約200余度電,而且采收率大大提高了,躺井周期也明顯減少。該廠下步還將在5口井上推廣應用該項技術。

          勝利東辛采油廠螺桿泵連續桿工藝投產成功

          2005年7月,勝利東辛采油廠螺桿泵連續桿工藝投產成功。辛東營組新區產能區塊工藝所技術人員對辛斜井運用螺桿泵連續桿采油工藝進行工藝設計優化,為采油廠運用該采油工藝開采稠油、出砂井斜這類油井開辟一條好路子。

          國際勢力也開始進入中國螺桿泵市場。

          國際一流工業泵生產企業科爾法落戶無錫

          國際一流工業泵生產企業——美國科爾法泵業集團無錫有限公司2005年10月19日建成投產。

          美國科爾法泵業集團是世界先進的工業泵和流體控制系統制造商,無錫科爾法泵業有限公司,是該集團在中國投資設立的第一家子公司,主要生產國際一流水平的船用、石油、天然氣、環境保護專用泵。

          投資半億 耐馳成亞太單螺桿泵制造中心

          2005年伊始,具有百年歷史的德國“老字號”家族企業—耐馳集團在中國建立的首家獨資企業耐馳(蘭州)泵業有限公司,在高新區圈地30畝,投資5000萬元,全面挺進高新區。

          據蘭州晨報報道,1月6日,耐馳(蘭州)泵業有限公司與蘭州高新區管委會舉行了正式的項目簽約儀式。

          據悉,此次該公司在蘭州高新區建成的企業,也將是德國耐馳集團在全世界的最大業務領域—亞太地區的產品生產基地以及亞太地區單螺桿泵制造中心。

          據了解,耐馳(蘭州)泵業有限公司主要從事單螺桿泵的設計、制造、銷售服務,它是中國單螺桿泵生產量最大的企業。

          預計2010年工程建成后,可實現銷售收入3億元。

          鮑諾曼泵業系統新公司在天津開發區開業

          2005年9月23日,鮑諾曼泵業系統(天津)有限公司開業慶典在開發區舉行。

          據了解,德國約翰和諾爾·鮑諾曼泵業有限公司始建于1853年,是目前世界上最大的雙螺桿泵生產商,產品包括單、雙、三螺桿泵。此外, 鮑諾曼公司還為用戶提供各種配套系統及附件產品的設計制造和安裝。2004年8月,鮑諾曼公司在天津開發區建立了中國第一家生產廠——鮑諾曼泵業系統(天 津)有限公司,該公司是鮑諾曼公司在國外成立的第一家生產型的全資子公司,目前主要為母公司配套,預計明年初生產成套泵及泵系統,以滿足國內市場和亞洲市 場的需要。

          美國CAN機械采油系統公司雙螺桿泵技術

          美國CAN機械采油系統公司生產了幾種地面和井下雙螺桿泵:井下電動潛油雙螺桿泵,其規格有直徑137毫米、171毫米、197毫米及 以上;頂部驅動井下雙螺桿泵,適用于高溫環境,規格同上;渦輪原動機或雙螺桿原動機,適用于218℃~350℃高溫,目前正處于實驗階段;地面活動雙螺桿 多相泵;水下雙螺桿高壓多相泵。

          它們是容積式泵,可使介質在直線通道中軸向運動,比任何一種工業泵的剪切速率都低,因此產生乳化的可能性最小。此外,所要求的吸入壓力 也很低。其設計工作溫度為350℃,可在氣液比高達95%時正常使用。它采用絕熱壓縮,可在低粘度和高含氣量的極限情況下大幅度節能。專有井下模塊技術和 獨特的泵-壓縮機/泵螺桿設計技術,可使泵內壓差高達24.1兆帕。

          該系列雙螺桿泵均為最低漏失螺桿設計,可在低黏度和高黏度下可靠工作。對于高含氣量,因其功耗與泵的波及體積和壓力增量成正比,它在小排量舉升時可節能。因此,其吸入端為高排量泵級,排出端為低排量泵級,并在兩級泵級間安裝旁通閥。

          Rietschle Thomas推出新型干式螺桿真空泵

          線性的還是非線性的,這是行家們經常詢問的問題。為什么提這種問題呢?這是有關真空螺桿泵齒形的問題。Rietschle Thomas 公司的發明給出了明確的答案:非線性的螺桿泵更好。

          在過去的一年中,許多重要的真空場合都采用了干式螺桿真空泵。尤其是在化學工業、制藥業等工業企業中更是如此。這種螺桿泵的設計原理非 常簡單:兩個螺桿轉子在泵體中相對轉動,將吸入的空氣壓縮并推向出口。這種螺桿泵嚙合的齒形為線性。如果人們仔細地觀察一下機床的熱動態工作狀態,就可以 容易地發現:大部分壓縮功是在螺桿的后三分之一長度上完成的。這一情況使得螺桿壓縮時的表面溫度可達250℃,因此,在壓縮某些有爆燃危險的氣體時,使用 的安全性往往是一個大問題。

          經過Rietschle Thomas公司的辛勤研究和努力工作,在新系列Twister 螺桿泵中采用了一種新的螺桿齒形,這種齒形在其壓縮工作區內的升程不是線性的,這種螺桿齒形的優點是:壓縮時的溫度較低 、節省了大量的驅動能源、 結構緊湊。

          由于對結構設計進行了改進,提高了這種真空泵的基本性能,它可以單級壓縮得到很高的真空度,而不像以前那樣需要二級壓縮中間冷卻,它具有很好的液體兼容性,結構簡單,可完全實現干式運行。

          為了使這種真空泵也能用于普通的工作場合,Rietschle Thomas公司將這種非線性螺桿真空泵設計出了不同規格大小的系列產品,例如規格為100,200 ,320,430,800等等。這些規格型號都以歐洲真空技術標準最終壓力時的吸氣量為標準,該新型螺桿泵最終壓力≤0.3mbar。

          較低的最終壓力以及持久的連續工作,使該泵適合于在下列領域中使用:稀釋劑回收,干燥處理,除氣處理,蒸發鍍膜,連續殺菌消毒或斷續殺菌消毒,真空包裝,原料添加和涂層加工工序等等。

           

          第六部分 螺桿泵標準匯總

          標準編號

          標準中文名稱

          標準英文名稱

          GB/T10886-2002

          三螺桿泵

          Three screw pumps

          GB/T10831-1989

          船用電動單螺桿泵

          Marine electric eccentric screw pump

          GB/T11035-1989

          船用電動雙螺桿泵

          Marine electric two spindle screw pump

          GB/T11705-1989

          船用電動三螺桿泵試驗方法

          Testing methods for marine electric three-spindle screw pump

          JB/T50099-1997

          潛水螺桿泵 產品質量分等

           

          JB/T8645-1997

          潛水螺桿泵

           

          JB/T8091-1998

          螺桿泵試驗方法

           

          JB/T8644-1997

          單螺桿泵

           

          JB/T53303-1999

          單螺桿泵 產品質量分等

           

          JB/T53302-2000

          三螺桿泵 產品質量分等

           

          DIN 1184-4-1992

          泵站.螺桿泵(螺桿水泵)設計指南

          (Pumping stations; archimedian screw pumps; directives for planning)

          JIS B8312-2002

          齒輪泵和螺桿泵.水力性能驗收試驗

          (Gear pumps and screw pumps ## Hydraulic performance acceptance tests)

           


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