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简要分析防煤粉旋转柱塞泵的制造方案和设计原

文章出处:admin 人气:发表时间:2018-11-07 21:25

  【导读】:旋转柱塞泵是一种新型容积泵。它是在利用柱塞旋转启闭进、出口通道的同时,精确同步地控制往复运动而造成液缸内容积的变化,达到吸、排液体介质,传递能量,输出高压的柱塞泵。
 

  煤层气是一种新型的清洁能源,开发利用它不仅可以缓解常规油气供应紧张的状况还可以保护大气环境,因此煤层气日益受到世界各国的重视。目前我国煤层气排采所用的抽水泵主要是移植常规油气开采所用的防砂泵,但所移植的防砂泵在实际使用中存在卡泵、漏失严重、泵效低等诸多问题,严重影响了煤层气的正常排采。所以本文就简要分析防煤粉旋转柱塞泵的制造方案和设计原理
 

简要分析防煤粉旋转柱塞泵的制造方案和设计原理

 

一、防煤粉旋转柱塞泵的结构和工作原理

 

  防煤粉旋转柱塞泵由旋转接头、旋转部件、泵筒、柱塞、近距离双游动阀、防砂固定阀等构成。

  防煤粉旋转柱塞泵的工作原理:

  1、固定阀12关闭,游动阀5和7打开。

  2、筒9内的水通过柱塞8内部空间和游动阀5和7向上流动,并通过上部的旋转部件4的螺旋槽流出。

  3、由于是螺旋形槽,水流出时,其向上流动的速度在这些螺旋槽的上边缘产生水平分速度,从而对旋转部件4产生转矩。

  4、当柱塞6和8向下运动时,螺旋槽向外排水,柱塞6和8与旋转部件4一起相对泵筒9转动,转动方向与螺旋槽的旋向有关。

  5、由于螺旋槽有较大的轴线长度,所以提供了较大面积的水流通道,对水流阻碍很小,不会对泵效产生明显影响[3]。

  

二、防煤粉旋转柱塞泵的制造方案

 

  为了使柱塞能够旋转,采用在常规柱塞上部接旋转部件的方法使柱塞在水流作用下旋转。本方案中设计了两种产生旋转的部件。下面分别进行介绍。

  

运行过程

 

  1、在下冲程,水向上流动通过柱塞6内部的通道11进入中空的阀罩4。

  2、阀旋转部件3外表面的螺旋槽8通过通道9与阀罩4的内部空间10相连通。在下冲程过程中,阀罩4内部的水通过通道9流入螺旋槽8,水向上的速度分量对槽的上边缘产生反作用力,从而对旋转部件3和阀罩4产生扭矩。

  3、抽油杆1通过一个旋转接头2与旋转部件3相连接。从阀罩4流出后,水通过旋转接头2与泵筒5及抽油杆1与泵筒5之间的空间7继续向上流动。

  4、在下冲程,柱塞6和阀罩4旋转,但抽油杆1不旋转。旋转使柱塞的磨损在柱塞圆周分布更加均匀,防止偏磨卡泵,因此大大延长了泵的使用寿命。

  5、在上冲程过程中,由于没有水流通过柱塞和阀罩,相应的没有扭矩产生。因此,柱塞只在在每个下冲程间歇性的旋转。同时,柱塞的间歇性单向旋转也能够磨碎进入泵筒和柱塞之间的煤粉,防止卡泵[4]。

  

方案一

 

  1、旋转部件3和抽油杆1之间有一个旋转接头2,以允许柱塞6能够相对抽油杆1旋转。

  2、柱塞6的的直径略小于泵筒5的直径,因此它远远大于位于泵下端的阀的进水口的直径。

  3、旋转部件3上面有一些螺旋槽,它们共同提供的横截面面积远远大于泵进水口的横截面面积,所以当水经过螺旋槽时不会受到明显限制。

  

方案二

 

  1、柱塞6,旋转接头2,泵筒5及抽油杆1与方案一中的是一样的,但旋转部件3和阀罩4是不一样的。

  2、下冲程水通过柱塞6内的通道12向上流动进入阀罩4,阀罩4上有通孔10,通过这些孔水向上流出到阀罩4与旋转部件3之间的空间9。

  3、旋转部件3牢固的与阀罩4相连接,阀罩4又牢固的与柱塞6相连接,因此这三个部件如同一个单件一起旋转。当水向上流过阀罩时必须经过旋转部件3外表面的螺旋槽8。

  4、水流经螺旋槽时给予旋转部件3一个水平速度分量,因此会产生扭矩,促使旋转部件3旋转。

  5、旋转部件3与抽油杆1通过旋转接头2连接,旋转接头2允许旋转部件3、阀罩4和柱塞6作为一个整体旋转,不会对抽油杆1施加实质上的扭矩。

  6、旋转使磨损更加均匀的分布在这些部柱塞外表面的圆周上,防止偏磨卡泵。同时,柱塞的间歇性单向旋转也能够磨碎进入泵筒和柱塞之间的煤粉,防止卡泵。

  7、旋转部件相连接的柱塞上加工有防煤粉槽。带防煤粉槽的柱塞如图1-4所示,在柱塞外表面加工防煤粉槽,容纳进入柱塞和泵筒间隙的煤粉等杂质,防止卡泵。

  

旋转接头

 

  转接头示意图如图1-7所示。在旋转柱塞防煤粉泵中,需要使柱塞在水流经螺旋槽时产生的扭矩的作用下旋转,与此同时,需要保证抽油杆不发生旋转。为了达到这个目的,采用旋转接头连接旋转部件和抽油杆。以保证柱塞发生旋转的同时,抽油泵不旋转。

  

三、结束语

 

  本文基于我国煤层特性和煤层气井排采工艺要求,针对煤层气井出煤粉和低沉没度的问题,对煤层气排采专用的防煤粉泵进行研究。本文中设计了一种防煤粉旋转柱塞泵,除此之外还采用防煤粉固定阀、近距离双游动阀、防煤粉槽等设计来防止煤粉卡泵、减少漏失、提高泵效。该防煤粉泵可以有效提高检泵周期,提升煤层气的开发效益。以上就是简要分析防煤粉旋转柱塞泵的制造方案和设计原理。

此文关键字:防煤粉旋转柱塞泵

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