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1、一、 螺杆泵采油工艺简介2二螺杆泵的分类22.1 单螺杆泵 22.2 双螺杆泵和多螺杆泵22.3 排量32.4 功率3三、螺杆泵的基本工作原理以及结构43.1 43.2 53.3 6四、 螺杆泵性能特点6五螺杆泵在污水处理中的选用及应用过程 85.1、螺杆泵的转速选用85.2、螺杆泵的品质85.3、确保杂物不进入泵体95.4、避免断料95.5、保持恒定的出口压力9六、单螺杆泵输送脱水干污泥的应用实例106.1 两个工程实例106. 2 泵的选用126.3 输送管道 136. 4 寿命与经济性146.5 前景瞻望15七、螺杆泵采油故障原因分析15八、对策17摘要介绍了螺杆泵的分类、结构、工作原理
2、和特点。螺杆泵在污水处理中的选用及应用过 程。分析了大排量螺杆泵井杆、管磨损原因，即主要由螺杆泵在运转过程中油管弯曲、 工作参数不合理及转子离心惯性力和倾倒力矩产生的杆管接触载荷造成的，并提出了优 化下泵参数、杆泵优化匹配及全井扶正技术，采取井下安装单流阀、井口安装放气阀等 技术措施，是解决抽油杆反转造成杆脱的有效方法，可降低杆、管磨损发生几率，应用 效果明显。对其在古城油矿使用过程中出现的问题进行分析，并提出相应的对策。 关键词：螺杆泵；原理；故障分析；对策一、螺杆泵采油工艺简介螺杆泵作为一种油田采输工艺技术，是一种行之有效的采输手段，广泛应用于采油 生产，而且被广泛应用于油田地面油气集输系
3、统。这一切均取决于其对于输送介质物性 有着优越的适应性，尤其是对于气液混合物的输送，能很好的解决普通容积泵所面临的 气蚀、气锁、砂卡问题，达到很高的效率。二螺杆泵的分类螺杆泵按螺杆数量分为 。单螺杆泵 单根螺杆在泵体的内螺纹槽中啮合转动的泵。 双螺杆泵由两个螺杆相互啮合输送液体的泵。2.1 单螺杆泵是一种单螺杆式输运泵 ,它的主要工作部件是偏心螺旋体的螺杆（称转子）和 内表面呈双线螺旋面的螺杆衬套（称定子）。其工作原理是当电动机带动泵轴转 动时,螺杆一方面绕本身的轴线旋转 ,另一方面它又沿衬套内表面滚动 ,于是形成泵 的密封腔室。螺杆每转一周 ,密封腔内的液体向前推进一个螺距 ,随着螺杆的连续
4、转 动,液体螺旋形方式从一个密封腔压向另一个密封腔 ,最后挤出泵体。螺杆泵是一种 新型的输送液体的机械 ,具有结构简单、工作安全可靠、使用维修方便、出液连续 均匀、压力稳定等优点。一种利用螺杆的旋转来吸排液体的泵，它最适于吸排黏 稠液体。多螺杆泵 由多个螺杆相互啮合输送液体的泵。2.2 双螺杆泵和多螺杆泵下面以三螺杆为例：它主要是由固定在泵体中的衬套 （泵缸）以及安插在泵缸中的主动螺杆和与其啮合的两根从动螺杆所组成。三根互相 啮合的螺杆，在泵缸 内按每个导程形成为一个密封腔，造成 吸排口之间的密封。泵工作时，由于两从动螺杆与主动螺杆左右对称啮合， 故作用在主动螺杆上 的径向力完全平衡，主动螺杆
5、不承受弯 曲负荷。从动螺杆所受径向力沿其整个长 度都由泵缸衬套来支承，因此，不需要在外端另设 轴承，基本上也不承受弯曲负 荷。在运行中，螺杆外圆表面和 泵缸内壁之间形成的一层油膜，可防止金属之间 的直接接触，使螺杆齿面的磨损大大减少。螺杆泵工作时，两端分别作用着液体的吸排压力，因此对螺杆要产生轴向推 力。对于压差小于 10 千克力 /cm2 的小型泵，可以采用止推轴承。此外，还通过 主动螺杆的中央油孔将 高压油引入各螺杆轴套的底部，从而在螺杆下端产生一个 与轴向推力方向相反的平衡推力。螺杆泵和其它容积泵一样，当泵的排出口完全封闭时，泵内的压力就会上升 到使泵损坏或使电动机过载的危险程度。所以，
6、在泵的吸排口处，就必须设置安 全阀。螺杆泵的轴封，通常采用机械轴封，并可根据工作压力的高低采取不同的形 式。1=|=螺杆泵的理论排量可由下式计算：Qt=60Ftn m3/h式中：F泵缸的有效截面积，cm2 ； t螺杆螺纹的导程，m； n主动螺杆的每分钟转数。螺杆泵的内部泄漏量 Qs：Qs=ap/om式中：p泵的工作压力；o所排送的液体的粘度；a与螺杆直径和有效 长度有关的系数； m=0.3-0.5 。泵在压送不同粘度的液体时，其排量会发生变化。排量和 粘度的关系可由下 式表示：Q2=Qt-(Qt- Q1)(o1/o2)m式中：Q1 粘度为o1时的排量；Q2粘度为o2时的排量。2.4 功率泵的轴
7、功率一般为水功率、摩擦功率和泄漏损失功率这三部分的总和。水功率 Nc 是指单位时间内泵传给液体的能量，也称输出 功率，可用下式计Nc=PQx10-3 千瓦式中：P泵的排出压力和吸入压力之差，帕；Q泵的实际排量，m3/s。摩擦功率是指液体粘性阻力产生的摩擦损失，可由下式表示：Nf=K n1.5D2 am 千瓦式中：n转速；D主动螺杆的外径；一粘度；K与螺杆长度有关的系数； m=0.3-0.5 。由上可见，当泵运送的液体粘度不同时，泵的轴功率也将不同。 泄漏损失是指液体从高压处漏回低压处所造成的功率损失。 所以，当计算泵的轴功率时，如采用理论排量，则泵的轴功率由下式表示：N=NfPQt10-3 千
8、瓦三、螺杆泵的基本工作原理以及结构3.1 螺杆泵的基本工作原理螺杆泵是利用螺杆的回转来吸排液体的。 由于各螺杆的相互啮合以及螺杆与衬筒内壁的紧密配合，在泵的吸入口和排出口之间， 就会被分隔成一个或多个密封空间。随着螺杆的转动和啮合，这些密封空间在泵的吸入 端不断形成，将吸入室中的液体封入其 中，并自吸入室沿螺杆轴向连续地推移至排出 端，将封闭在各空间中的液体不断排出，犹如一螺母在螺纹回转时被不断向前推进的 情形那样，这就是螺杆泵的基本工作原理。螺杆与壳体之间的密封面是一个空间曲面。在这个曲面上存在着诸如ab或de之类的 非密封区，并且与螺杆的凹槽部分形成许多三角形的缺口 abc、def。这些三
9、角形 的缺 口构成液体的通道，使主动螺杆凹槽A与从动螺杆上的凹槽B、C相连通。而凹槽B、C 又沿着自己的螺线绕向背面，并分别和背面的凹槽D、E相连通。由于在槽D、E与槽F 相衔接的密封面上，也存在着类似于正面的三角形缺口 a b，C,所以D、F、E也将 相通。这样，凹槽ABCDEA也就组成一个“a”形的密封空间。不难想象，在这样的螺 杆上，将形成许多个独立的“a”形密封空间，每一个密封空间所占有的轴向长度恰好 等于累杆的导程T。因此，为了使螺杆能吸、排油口分隔开来，螺杆的螺纹段的长度至 少要大于一个导程。从上述工作原理可以看出，螺杆泵有以下优点：1）压力和流量范围宽阔。压力约在3.4-340千
10、克力/cm 2,流量可达18600cm3/分;2）运送液体的种类和粘度范围宽广；3）因为泵内的回转部件惯性力较低,故可使用很高的转速;4）吸入性能好,具有自吸能力;5）流量均匀连续,振动小,噪音低;6）与其它回转泵相比,对进入的气体和污物不太敏感;7）结构坚实,安装保养容易。 螺杆泵的缺点是,螺杆的加工和装配要求较高;泵的性能 对液体的粘度变化比较敏感。3.2 三螺杆泵的结构它主要是由固定在泵体中的衬套以及安插在泵缸中的主动螺杆和与其啮合的两根从 动螺杆所组成。三根互相 啮合的螺杆,在泵缸内按每个导程形成为一个密封腔,造成 吸 排口之间的密封。泵工作时,由于两从动螺杆与主动螺杆左右对称啮合,
11、故作用在主 动螺杆上的径向力完全平衡,主动螺杆不承受弯曲负荷。从动螺杆所受径向力沿其整个 长度都由泵缸衬套来支承,因此,不需要在外端另设 轴承,基本上也不承受弯曲负荷。 在运行中,螺杆外圆表面和 泵缸内壁之间形成的一层油膜,可防止金属之间的直接接 触,使螺杆齿面的磨损大大减少。螺杆泵工作时,两端分别作用着液体的吸排压力,因 此对螺杆要产生轴向推力。对于压差小于1 0千克力/ c m2 的小型泵,可以采用止推轴承。 此外,还通过主动螺杆的中央油孔将 高压油引入各螺杆轴套的底部,从而在螺杆下端 产生一个与轴向推力方向相反的平衡推力。螺杆泵和其它容积泵一样,当泵的排出口完 全封闭时,泵内的压力就会上
12、升到使泵损坏或使电动机过载的危险程度。所以,在泵的 吸排口处,就必须设置安全阀。螺杆泵的轴封,通常采用机械轴封,并可根据工作压力 的高低采取不同的形式。3.3螺杆泵的管理1 、起动螺杆泵应在吸排停止阀全开的情况下起动，以防过载或吸空。螺杆泵虽然具有干吸能力， 但是必须防止干转，以免擦伤工作表面。假如泵需要在油温很低或粘度很高的情况下起 动，应在吸排阀和旁通阀全开的情况下起动，让泵起动时的负荷最低，直到原动机达到 额定转速时，再将旁通阀逐渐关闭。当旁通阀开启时，液体是在有节流的情况下在泵中 不断循环流动的，而循环的油量越多，循环的时间越长，液体的发热也就越严重，甚至 使泵因高温变形而损坏，必须引
13、起注意。2 、运转螺杆泵必须按既定的方向运转，以产生一定的吸排。泵工作时，应注意检查压力、温度 和机械轴封的工作。对轴封应该允许有微量的泄漏，如泄漏量不超过 20-30秒/滴，则 认为正常。假如泵在工作时产生噪音，这往往是因油温太低，油液粘度太高，油液中进 入空气，联轴节失中或泵过度磨损等原因引起。3 、停车泵停车时，应先关闭排出停止阀，并待泵完全停转后关闭吸入停止阀。4 、螺杆泵因工作螺杆长度较大，刚性较差，容易引起弯曲，造成工作失常。对轴系的 连接必须很好对中；对中工作最好是在安装定位后进行，以免管路牵连造成变形；连接 管路时应独立固定，尽可能减少对泵的牵连等。此外，备用螺杆，在保存时最好
14、采用悬 吊固定的方法，避免因放置不平而造成的变形。四、 螺杆泵性能特点螺杆泵因其可变量输送、自吸能力强、可逆转、能输送含固体颗粒的液体等特点， 在污水处理厂中，广泛地被使用在输送水、湿污泥和絮凝剂药液方面。螺杆泵选用应遵 循经济、合理、可靠的原则。如果在设计选型方面考虑不周，会给以后的使用、管理、 维修带来麻烦，所以选用的一台按生产实际需要，合理可靠的螺杆泵既能保证生产顺利 进行，又可降低修理成本。4.1、螺杆泵的转速选用螺杆泵的流量与转速成线性关系，相对于低转速的螺杆泵，高转速的螺杆泵虽然能 增加了流量和扬程，但功率明显增大，高转速加速了转子与定子间的磨耗，必定使螺杆 泵过早失效，而且高转速
15、螺杆泵的定转子长度很短，极易磨损，因而缩短了螺杆泵的使 用寿命。通过减速机或无级调速机构来降低转速，使勘转速保持在每分三百转以下较为合理 的范围内，与高速运转的螺杆泵相比，使用寿命能延长几倍。4. 2、螺杆泵的品质现在市场上的螺杆泵的种类较多，相对而言，进口的螺杆泵设计合理，材质精良， 但价格较高，服务方面有的不到位，配件价格高，订货周期长，可能影响生产的正常运 行。国内生产的大都仿制进口产品，产品质量良莠不齐，在选用国内生产的产品时，在考虑 其性价比的时候，选用低转速，长导程，传动量部件材质优良，额定寿命长的产品。4. 3、确保杂物不进入泵体湿污泥中混入的固体杂物会对螺杆泵的橡胶材质定子造成损坏，所以确保杂物不进 入泵的腔体是很重要的，很多污水厂在泵前加装了粉碎机，也有的安装格栅装置或滤网， 阻挡杂物进入螺杆泵，对于格栅应及时清捞以免造成堵塞。4.4、避免断料螺杆泵决不允许在断料的情形下运转，一经发生，橡胶定子由于干磨擦，瞬间产生 高温而烧坏，所以，粉碎机完好，格栅畅通是螺杆泵正常运转的必要条件之一，为此， 有些螺杆泵还在泵身上安装了断料停机装置，当发生断料时，由于螺杆泵其有自吸功能 的特性，腔体内会产生真空，真空装置会使螺杆泵停止运转。4.5、保持恒定的出口压力螺杆泵是一种
