软柱塞密封泵的研制与应用

针对机采井检泵作业成本高,工序复杂的问题,开展了软密封柱塞抽油泵研制,探索降低作业及抽油泵成本新思路。软密封柱塞抽油泵主要特点在材质的优选上,通过大量的室内实验,优选出了一种耐磨、耐压、耐热、抗老化性能好的材质聚醚醚酮,用它作为柱塞泵密封环,将常规柱塞泵活塞与泵筒的钢体之间的硬摩擦转变成了密封环与泵筒的软摩擦,大大减少了柱塞往复运动时对泵筒的磨损;在结构设计上,应用图版法设计软柱塞密封泵的允许最大间隙,再以铜体泵的标准精确设计柱塞与泵筒之间的间隙,到达了软密封的效果。     

井口回压对抽油井泵效影响规律研究

研究了井口回压对抽油井泵效的影响。计算泵效时考虑了抽油杆-油管的弹性伸缩、抽油泵漏失、抽油泵充满程度等因素,利用编制的抽油井泵效与井口回压关系计算程序,对葡北的11口油井进行了计算。结果表明：葡北地区泵效与井口回压基本成线性关系,井口回压每增加1Mpa,泵效降低1％～2％。     

利用气液旋流提高抽油泵泵效的实验研究

为解决大庆外围部分区块油井井下气液分离问题和抽油泵的泵效,提高整个油井系统的工作效率,利用室内模拟抽油机井实验装置,模拟采油八厂芳48区块抽油机井系统的井底流动状态,并以水和空气作为流动介质,用优选出的螺旋气锚与现场采油抽油泵进行组合,设计出泵外和泵下两种防气装置,在不同冲次、不同排量、气液比为20 m3/t～8000 m3/t条件下,对两种工艺设计的气液分离效果进行比较。防气装置设计中将进液孔同时作为分离气的排气孔,在泵外防气装置衬管环空顶部产生“气帽”效应,抑制气体进入防气装置,有效提高旋流分离的分气效率,实验结果表明安装泵外防气装置的泵效要明显优于安装泵下防气装置的泵效,为现场应用提供了可靠的依据。     

在井斜60°以上井段实现有杆泵抽油

常规球阀类有杆抽油泵在井斜角大于42°时,球阀的工作稳定性将会消失.随着定向井、水平井的广泛应用,在井斜60°以上井段实现有杆泵抽油成为当前急待解决的问题.文中介绍了一种用于大斜度井抽油泵的结构及工作原理、论述了泵阀及弹簧的设计原则、推导了扶正器合理配置间距的计算公式.对乐安油田稠油热采60口水平井的现场使用跟踪分析表明,由于泵挂加深,沉没度加大,应用后平均日产液由19.6 t上升至48.2 t,日产油由6.4 t提高到15.0 t,产出液温度由46 ℃上升到53 ℃,泵效由20.2%提高到54.6%.     

在井斜60°以上井段实现有杆泵抽油

常规球阀类有杆抽油泵在井斜角大于 4 2°时 ,球阀的工作稳定性将会消失。随着定向井、水平井的广泛应用 ,在井斜 6 0°以上井段实现有杆泵抽油成为当前急待解决的问题。文中介绍了一种用于大斜度井抽油泵的结构及工作原理、论述了泵阀及弹簧的设计原则、推导了扶正器合理配置间距的计算公式。对乐安油田稠油热采 6 0口水平井的现场使用跟踪分析表明 ,由于泵挂加深 ,沉没度加大 ,应用后平均日产液由 19.6t上升至 4 8.2t,日产油由 6 .4t提高到 15 .0t,产出液温度由 4 6℃上升到 5 3℃ ,泵效由 2 0 .2 %提高到 5 4 .6 %。     

水平井抽油泵的研制及应用

介绍了三种结构的稠油水平井抽油泵:带液力平衡补偿液缸的水平井抽油泵、带导向功能固定阀的水平井抽油泵、带环形阀的大斜度抽油泵;在阐述抽油泵的工作原理和结构特点的基础上,研究了水平井抽油泵环隙漏失理论计算方法。通过现场试验分析,表明所研制的水平井抽油泵工作平稳、可靠、抽汲效果好,泵效达41%~43%以上。     

煤层气井气体对有杆泵排采的影响

依据气液两相流理论,建立煤层气井气水两相井液进泵运动规律的数学模型,给出适应于煤层气井泵充满度的算法,通过求解井液进泵的数值模型及仿真分析,得到煤层气井不同工况下抽油泵内液面和泵充满度的瞬时动态变化规律,以及泵充满度与冲次、泵入口气液比、泵入口压力等参数间的相互关系。利用余隙容积系数与泵内压强的关系和气体压缩膨胀的多变特性,分析出低沉没度下泵发生气锁的条件并给出预防措施。结果表明:降低冲次、减小余隙容积和泵入口气液比以及增大沉没压力可以有效提高泵的充满度,而且泵入口气液比对泵效的影响尤为显著;考虑抽油泵余隙内自由气体的作用后,随着余隙容积系数的增加,泵的充满度逐渐降低。     

泵示功图的凡尔开闭点位置研究

针对有杆抽油系统的泵示功图识别及产液量计算问题,以地面示功图为基础,结合抽油泵的工作原理,借助泵示功图,研究一种能较为准确定位抽油泵游动、固定凡尔开闭点的方法,并用其确定以任何形式呈现的泵示功图的凡尔开闭点位置.实际数据检测结果表明,该方法能够满足抽油井产液量计量的要求.     

新型小直径抽油泵带槽间隙密封性能研究

新型小直径抽油泵是一种针对低产井的产品,解决常规抽油泵低产时效率低、偏摩和泄漏大的问题。新型泵在泵柱塞表面设置矩形槽,与泵筒配合形成迷宫密封,这样可以调大柱塞与泵筒的配合间隙,减少了间隙泄漏及摩阻。为揭示此种迷宫密封结构的"增阻减漏"的机理,应用CFD技术对间隙密封结构进行了流体动力学特性仿真研究。计算表明,带槽间隙密封结构对泄漏流的流动起到阻碍作用,矩形槽具有耗散能量减小流压的作用。随着矩形槽个数增加,平均泄漏率呈递减规律,但当矩形槽个数达到一定值时,间隙泄漏率的减少并不明显。矩形槽开设在抽油泵进口附近时,密封效果更明显。笔者完善了抽油泵泄漏密封理论,为小直径抽油泵合理优化设计提供了科学指导方法。     

微型泵半开式离心叶轮的空化性能

为了解空化性能对微型泵运行可靠性的影响,对两个半开式离心叶轮进行了空化实验。两试验叶轮在断面上具有相同的叶片型线,其中一个为二维叶片,另一个为倾斜叶片。为了与实验对比,在每个叶轮最佳效率点附近,基于标准k-ε模型和VOF空化模型进行微型泵内三维紊流计算。研究揭示了所试验的微型泵具有与常规尺寸离心泵相当的空化性能;随着叶尖轴向间隙增大,微型泵的空化性能下降;对半开式叶轮,采用倾斜叶片,既可提高微型泵的水力性能,还能提高其空化性能。研究显示叶轮进口流动均匀是空化性能得到改善的重要原因。     

一种双吸式血液泵水力设计

为了更好地满足体外循环装置和人工心脏的运行要求,该文采用RANS方法和SSTk-ω湍流模型对一种双吸式血液泵进行了三维定常湍流计算;在详细分析血液泵内部流动特征的基础上,对泵的水力部件如叶轮及压水室进行了设计优化,并探讨了各种设计对血液泵主要运行参数的影响。结果表明:压水室隔舌附近的流道容易出现较大的局部壁面剪切应力,是泵内血细胞容易受到损伤的危险区域;适当增大压水室断面面积有利于提高泵的水力效率;选择较大的叶片出口安放角时血液泵可获得较高的扬程,但采用径向叶片叶轮(出口叶片安放角为90°)时须设法控制流动扩散及其对泵性能的影响;所设计叶轮的平均壁面剪切应力为20～26 Pa,小于损伤血细胞的临界值。     

泵及泵用作透平时的数值模拟与外特性实验

针对泵及泵用作透平时的内部流动规律等问题展开了研究,并建立了一种开式泵用作透平时的实验台,同时对一单级单吸离心泵的正反工况进行了外特性实验研究,从而得到了相应比转速的泵在正反工况下的外特性曲线,进而验证了泵在反运转时可用作透平且具有较高的效率.采用全流场和结构化网格技术对泵及泵用作透平时进行了数值计算,计算结果与实验结果吻合良好;对泵及泵用作透平时的内部速度场和压力场进行了分析.     

热泵式和直燃式冷温水机组运行特性的比较研究

对热泵式和直燃式冷温水机组的动行特性进行对比研究，研究结果表明，按一次能源消比较，在供给运行时，热泵式机组的运行效率高于直燃式，在供热运行时则两者的差别不大。     

南水北调工程江都抽水站变角经济运行研究

针对江都抽水站泵站扬程经常变化的特点,提出了利用已有的叶片全调节功能实现泵站变角经济运行的方式,即在满足泵站所需抽水流量的前提下,根据实际扬程,以泵站装置效率最高为目标,确定水泵叶片角度和开机台数.江都抽水站实施变角经济运行后,泵装置效率提高最高可达6.84%.     

基于混合动力燃气热泵的独立供能系统

为了克服微型分布式供能系统空调负荷的不足和内燃机在低负荷工况下运行时效率低的缺陷,提出一种基于混合动力燃气热泵的独立供能系统.在分析冷热电(模式A)、热电(模式B)以及冷热(模式C)3种不同工作模式运行过程的基础上,分别建立了其动力系统的能量传送数学模型.模拟结果表明:动力系统在燃气机输出负荷率为70%~80%之间时,热效率较高;在3种不同的工作模式中,模式C的动力系统的热效率最高,最大值到达0.4以上,模式A的动力系统热效率次之,模式B的动力系统热效率最低;本系统在热泵空调模式(模式C)下运行时,比常规的单一燃气发动机驱动的热泵空调系统节能,动力系统的热效率总体提高约3.5%.     

轴流泵内部流动数值模拟中湍流模式可用性的研究

轴流泵内部流动是复杂的湍流流动.基于RANS方程,采用Standard k ε、RNGk ε和Realizable k ε 3种湍流模型,对ns=1000的模型轴流泵在不同工况下的内部流动进行了三维湍流数值模拟.计算了水泵的扬程和效率,并与试验值进行了对比和分析.计算结果表明,在水泵运行的高效段,3种湍流模型计算扬程的相对误差不大于4%,偏离最优工况时不同湍流模式表现出不同的特性.     

离心泵中的汽蚀及其防护技术

介绍了离心泵汽蚀发生的机理、条件和特征,对液面压力、输送的介质、泵的安装高度及泵的结构对汽蚀的影响作了分析。通过改进泵吸入口叶轮到叶片入口附近的结构设计、采用诱导轮或双吸叶轮及合适的叶片进口正冲角、采用抗汽蚀材料及改善吸入管路的特性等方法予以消除或改善汽蚀。介绍了化学涂层、表面化学热处理、焊层与补焊、合金粉末喷涂、合金粉末喷焊和高速火焰喷涂等抗蚀技术的进展。     

热力学法水泵效率测试仪的开发

热力学法水泵效率测试仪是根据热力学方法测量离心泵效率的原理设计的,通过测量离心泵的进、出口温差和压差,可测量出水泵的效率、扬程、流量,从而对水泵的工作状态和性能进行科学的诊断。     

叶片包角对组合叶轮离心泵工作特性的数值研究

为了获得某型组合式叶轮航空燃油离心泵不同叶片包角下的工作特性,对其内流场特性进行数值模拟研究。分别采用定点法和曲线拟合法建立了组合式叶轮的三维模型;利用Pump Linx软件对泵的内流场和出口工作压力特性进行数值仿真计算;在进行样机试验验证数值模拟方法准确性的基础上,基于原包角参数设计基础上增大和减小叶片包角下,进行离心泵的内流场及压力特性研究。仿真结果表明:随着包角增大,叶轮流道内摩擦力的升高导致离心泵增压能力下降;而叶片包角减小,叶轮出口相对速度液流角增大,对泵的增压能力产生积极作用。在叶轮基本外尺寸确定的情况下,必定存在使得泵性能最优的叶片包角,所给出数值模拟方法可用于指导离心泵的工程设计与优化。