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間隙自補(bǔ)償ATOS柱塞泵的研制
通過對抽油泵采油技術(shù)的調(diào)研,分析了國內(nèi)外抽油泵的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展方向。針對常規(guī)抽油泵應(yīng)用時存在的不適應(yīng)性入手,以降低柱塞與泵筒之間的摩阻、減少柱塞與泵筒的間隙漏失量、降低抽油泵成本和檢泵作業(yè)費(fèi)用為目的,研制了一種采用非金屬彈性材料作為抽油泵柱塞彈性元件的間隙自補(bǔ)償ATOS柱塞泵。

間隙自補(bǔ)償ATOS柱塞泵的研制
間隙自補(bǔ)償ATOS柱塞泵的結(jié)構(gòu)及工作原理,利用非線性有限元理論建立了抽油泵柱塞彈性元件的靜力學(xué)模型,采用ANSYS有限元分析軟件對彈性元件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。對抽油泵柱塞上的彈性元件材料進(jìn)行了綜合性能測試,并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了材料的摩擦磨損性能研究。針對ATOS柱塞泵工作容腔的氣穴現(xiàn)象,運(yùn)用Fluent軟件對ATOS柱塞泵工作容腔的氣穴流場進(jìn)行了數(shù)值模擬,采用了非平衡壁面函數(shù)的k-ε模型和帶有空化作用的多相流混合模型,得出了不同閥口開度和入口速度下ATOS柱塞泵工作容腔的氣穴流場的分布規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)方面,采用了不帶補(bǔ)油泵和帶補(bǔ)油泵兩套實(shí)驗(yàn)裝置來對比測試ATOS柱塞泵工作容腔的真空度大小。將仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,模擬得到的ATOS柱塞泵工作容腔的真空度和實(shí)驗(yàn)得到的真空度比較吻合,表明非平衡壁面函數(shù)的k-ε模型和帶有空化作用的多相流混合模型能夠有效地預(yù)測ATOS柱塞泵工作容腔氣穴流場的分布規(guī)律。分析了間隙自補(bǔ)償ATOS柱塞泵工作特性,并對間隙自補(bǔ)償ATOS柱塞泵柱塞與泵筒之間的摩阻和漏失量進(jìn)行了室內(nèi)測試研究。模擬試驗(yàn)表明:間隙自補(bǔ)償ATOS柱塞泵作為一種新型的節(jié)能抽油泵,其原理可行;上沖程,柱塞上的彈性元件在被提升的液體壓力作用下產(chǎn)生徑向變形,減小柱塞與泵筒的間隙,zui小間隙達(dá)到一級泵或二級泵的間隙。下沖程,彈性元件恢復(fù)原尺寸,柱塞與泵筒之間的間隙增大,從而實(shí)現(xiàn)上沖程減小泵漏失量,提高泵效,下沖程降低了柱塞與泵筒之間的摩阻。

間隙自補(bǔ)償ATOS柱塞泵的研制
所研究的間隙自補(bǔ)償ATOS柱塞泵,上沖程依靠柱塞內(nèi)外壓力差使柱塞彈性元件膨脹,實(shí)現(xiàn)柱塞與泵筒之間的zui小間隙,泵效高。柱塞彈性元件采用*高分子合金彈性材料,不易卡泵,摩擦系數(shù)低,耐磨性好。檢泵作業(yè)時只需更換新的彈性元件,降低了抽油泵成本,減少了抽油泵檢泵作業(yè)費(fèi)用。