往复泵的发展与展望_精品文档资料下载.pdf

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Reciprocatingpump，Cammechanism，Hydraullc-drivenactuating,Linearmotor1引言往复泵在石油矿场中广泛应用于石油钻井、酸化压裂、注水等生产中。

随着石油工业对往复泵的要求越来越高，往复泵向着输出压力高、流量大、制造和维修方便、流量压力脉动小、体积和重量小等方向发展。

2往复泵的发展t往复泵的结构随着世界科技的进步而不断改进，它的动力端由蒸汽机发展到电动机、液压系统等，传动端也有曲柄连杆、凸轮等多种形式。

发展历史较久技术较为成熟应用广泛的往复泵有蒸汽直接作用泵、旋转电机驱动的三缸单作用等。

传统的往复泵在技术日益成熟的同时也存在很多的问题，如三缸单作用往复泵存在流量压力波动大、易损件寿命低、质量大等缺点。

随着科学技术的发展，研究人员利用新技术、新工艺，以提高往复泵性能、可靠性、效率为目的研究出了几种新型的往复泵。

3几种新型的往复泵多年来，人们在对传统往复泵工作原理的研究逐步深入并取得了积极成果的同时，也开始认识到传统的曲柄连杆机构所决定的运动与动力特性局限了往复泵的应用范畴及其发展。

它无法实现往复泵的恒流量、无压力波动这种理想要求，新开发出的几种往复泵有效地改善了曲柄连杆机构的一些缺点。

31凸轮机构往复泵以凸轮传动机构为动力端的恒流量无压力波动的往复泵结构如图1所示，图1凸轮机构恒流量莓复琴1阀箱总成（液力端）2柱塞3介杆4左滚子5凸轮6左滚子架总成7复位框架总成（动力端）8泵壳总成该泵动力端采用特殊廓线的凸轮传动机构取代传统往复泵动力端的曲柄连杆机构，3个凸轮以相位角21r3装在传动轴上，每个凸轮与通过凸轮中心水平布置两个直径相同的滚轮对滚，两滚轮中心距为定值，其中一滚轮为复位滚轮，另一滚轮连接介杆、柱塞等往复运动件。

随着凸轮转动，带动复位框架、介杆、柱塞等运动件作往复运动，从而完成吸排液过程回。

与曲柄连杆机构往复泵相比，凸轮机构往复泵的柱塞运动规律是等加速一等速一等减速运动规律的组合。

能够实现恒流量输出。

无压力波动。

这是曲19万方数据柄连杆机构往复泵无法解决的问题。

但凸轮机构恒流量往复泵柱塞运动存在柔性冲击，加速度有突变，动力端凸轮机构存在高副易磨损，可靠性有待于进一步提高。

鉴于存在以上几个方面的问题，目前以凸轮机构为动力端的恒流量往复泵还只限于应用在中低压、小流量及功率不大的应用场合。

32液压驱动往复泵国外在20世纪80年代末90年代初开始研制液压钻井泵，并且有功率越来越大的发展趋势。

美国在1991年研制成功了1500W的液压钻井泵，用于深井钻井和井下动力钻具钻井，取得了较高的经济效益。

与机械传动往复泵一样，液压驱动往复泵按缸数可分为单缸、双缸和多缸等，按作用形式分有单作用和双作用等。

321单缸双作用液压驱动往复泵液压驱动的单缸双作用往复泵的动力端以液压泵和液压缸代替了机动往复泵的动力机和曲柄连杆机构。

理想状况下，单缸双作用液压驱动往复泵的理想流量图如图2所示。

在平稳段，泵流量基本恒定，而在换向段，由于活塞速度要经历从定值到零，再从零到定值的过程，使得泵流量发生较大波动，因此，需要在泵的出口安装稳压器来减少流量和压力的波动。

同时，可以尽量加大泵的冲程，使得平稳均匀段相对变长。

图2单缸双作用液压往复泵理论流量图322双缸单作用液压驱动往复泵双缸单作用液压驱动往复泵结构如图3所示。

通过换向控制系统调节两缸的活塞的运动规律，使一缸排出时另一缸吸入，并且使两缸衔接时泵流量尽量保持无波动流量曲线呈现图4所示的变化规律。

在图中，oabed是泵缸1的流量变化过程，efghik是泵缸2的流量变化过程。

在ab和hi段，活塞运动平稳，泵缸流量近似恒定Ea和bh段是两缸流量盈加段，此时流量一般会发生波动。

为了使得叠加结果尽量平稳，必须对换向控制系统精心设计。

图3液压往复泵示意图图4双缸单作用液压驱动往复泵理论流量图4现有往复泵存在的主要问题随着石油技术的发展，现有的几种往复泵尤其是几种新型的往复泵在一定条件下适应了发展的需要，改善了原有往复泵一些缺点的同时也产生了新的问题：

41曲柄连杆机构往复泵流量大、压力大，但冲程短、冲次大、压力流量脉动大，导致缸套寿命短，停机检修时间长，效率低。

42凸轮机构往复泵流量恒定、压力无波动，但凸轮易磨损，可靠性低，应用范围小。

43液压驱动往复泵流量大、压力大，但控制系统要求高，在恶劣环境下的可靠性需进一步提高。

5新型往复泵发展展望2001年8月，在华北油田分公司第一采油厂直线电机抽油机投入现场试验，这是国内外第1台应用于工业试验的直线电机抽油机。

该抽油机是一种新型的无游梁式抽油机，它彻底改变了传统抽油机的运动机理，直接利用直线电机的直线往复运动带动抽油杆上下运动，达到举升井内流体的目的。

直线电机抽油机的研发成功为开发新型的往复泵驱动系统提出了新的思路。

若往复泵动力端采用直线电机直接驱动做往复运动的活塞杆，可从理论上基本消除了往复泵输出流量和压力的脉动性，往复泵的结构也将大大简化。

一台直线电机推力达不到要求时可采用几台直线电机驱动的往复泵。

（下转第27页）万方数据业的现有的设备台帐信息、部门设备需求信息、扩大生产基本信息和设备维修信息，然后生成一组设备购买方案，以便为设备管理者提供决策支持；

也可以根据设备维修信息，生成设备维修方案。

图5设备台数配备分析结果4结束语本文研究与开发的设备管理信息系统能准确、高效地处理设备管理过程中的信息，做到设备的技术管理和经济管理相结合；

修理改造与更新相结合；

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维修与计划检修相结合。

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便于设备综合信息的查询，为企业正确决策提供科学依据。

参考文献【1】陈建国，白阳支持网络化制造的车间资源管理系统机电工程技术，2005（9），23242】钟茂生动态设备管理系统的设计与实现科技广场，2004（11），37-39【3】石建玲，宋海生，李金良基于Web制造执行系统的设备管理系统研究现代制造工程师，2003（8），1619【4】赵艳萍，新型生产方式下企业设备管理研究技术经济，2002（4），5758【5】袁明红Excel软件在设备管理中的应用设备管理与维修，1999（12），8-10嘞岛勘岛岛嘞粤爷岛勘粤脊铺嘞渤劫粤秽啄粤啤向嘞劫嘞向向嘞粤科唏物勘粤争嘞粤粤脊ls爷淬爷铺毒（上接第20页）采用直线电机驱动的往复泵有如下优点：

（1）中间环节少，传动效率高；

（2）结构简单，制造加工容易，维修保养简单；

（3）几台电机组合可实现恒流量排出，流量压力恒定；

（4）可实现长冲程低冲次，大大提高易损件寿命；

（5）依靠控制系统可实现排量的无级调节。

6结束语随着石油技术的提高，对往复泵的要求也越来越高。

高效节能、流量和压力脉动小、易损件寿命高，换向控制简单、可靠性高是现在往复泵设计的目标。

上文提出的采用直线电机驱动往复泵可有效地解决现有往复泵的一些缺点，并可实现现阶段对往复泵的设计要求，是一种发展前景广阔的新型往复泵。

参考文献：

1】沈学海钻井往复泵原理与设计北京：

机械工业出版社，199062董怀荣，张慧峰，裴峻峰凸轮机构3缸单作用恒流量往复泵特性分析江苏石油化工学院学报200263】贾光政，王宣银液压驱动往复泵的设计特点液压与气动20022【4】郭公喜，叶志强等直线电机驱动抽油机的试验研究石油矿场机械20054万方数据