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單螺桿泵文獻(xiàn)綜述
摘要：單螺桿泵性能優(yōu)越，被廣泛應(yīng)用于食品、冶金、造紙、印染、化工、化肥、制藥等工業(yè)部門螺桿泵屬容積式轉(zhuǎn)子泵，誕生于1931年。由于結(jié)構(gòu)獨(dú)特，有自吸能力、效率高、體積小、工作可靠，且可輸送粘度范圍寬廣的各種介質(zhì)，螺桿泵被廣泛應(yīng)用于石油化工、航運(yùn)、電力、機(jī)械液壓系統(tǒng)、食品、造紙、污水處理等工業(yè)部門。作為節(jié)能和節(jié)材產(chǎn)品，螺桿泵在我國的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大，需求量連年增長，越來越受到重視。雖然我國國內(nèi)的螺桿泵與國外專業(yè)公司相比還存在差距，但隨著我國螺桿泵科研力量的投入及應(yīng)用實(shí)踐的增多，螺桿泵在替代原來傳統(tǒng)技術(shù)方面必將取得良好的使用效果，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)材效益。
關(guān)鍵字:性能優(yōu)越 節(jié)能 節(jié)材
一、工作原理
單螺桿泵是一種內(nèi)嚙合回轉(zhuǎn)式容積泵，當(dāng)單線螺旋的轉(zhuǎn)子在雙線的螺旋的定了孔內(nèi)繞定子軸線作行星回轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子——一定子付之間形成的密閉腔就連續(xù)的、勻速的、容積不變的將介質(zhì)從吸入端輸送到輸出端。
二、螺桿泵應(yīng)用領(lǐng)域
石油工業(yè)：油田中原油、稠油、氣、砂等混合物的抽取及輸送。
化學(xué)工業(yè)：合成纖維液、粘膠液、油墨、尼龍粉液、懸浮液、乳濁液、聚合物、絮凝劑、沉淀劑、石灰乳的輸送。
造紙工業(yè)：輸送不同濃度的紙漿、棉漿、草漿，各種涂料，白液、黑液及堿回收中的重油。
非金屬礦：陶瓷工業(yè)生的中漿液、瓷油、耐火粘土懸浮液的輸送。高領(lǐng)土生產(chǎn)中的原料 漿液的輸送。
食品工業(yè)：輸送食品的原料、醬類、乳類物料，果汁、果醬，碳酸飲料及調(diào)料。啤酒廠中硅藻土、麥牙漿以及酒糟、濾泥各種液體的輸送。
其他工業(yè)：船舶中輸送燃油，掃倉，清除海上浮油，排放污水，污油至岸上及裝卸各種物料。建筑業(yè)中灰漿、灰膏、涂料的輸送。環(huán)保行業(yè)污泥輸送。
三、螺桿泵特性
1. 輸送范圍廣泛：從含固量60%的物料，且粘度高達(dá)1，000，000CPS的物料均可有效輸送。
2. 機(jī)械振動(dòng)及噪聲低，運(yùn)行中物料沒有攪動(dòng)、剪切、湍流和攪拌。
3. 自吸能力強(qiáng)，吸上真空高度可達(dá)8.5米（28英尺）。
4. 由鋼性的轉(zhuǎn)子與彈性的定子組成的特殊結(jié)構(gòu)使其具有能輸送含固體顆粒的物料。
5. 被輸送物料的溫度最高可達(dá)到攝氏120度，流量最高可達(dá)260m3/h。壓力可達(dá)0.6，1.2，1.8，2.4,……9.6MPa。
6. 流量與轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系，可以方便的能過調(diào)整轉(zhuǎn)速來控制流量，通?？勺饔?jì)量泵用。
7. 不銹鋼（304，316，316L，904，329J1等）轉(zhuǎn)子，表面經(jīng)過特殊工藝物化處理，表面硬度可達(dá)HRC55-60，耐腐耐磨。
四、螺桿泵前景
單螺桿泵結(jié)構(gòu)簡單，不怕砂和雜質(zhì)，特別適用于高粘度、高固相原油及油氣水多相輸送?？招霓D(zhuǎn)子螺桿泵的問世不僅為采油提供了更好更多的便利，也是螺桿泵向前發(fā)展的重要一步。
空心轉(zhuǎn)子螺桿泵采油系統(tǒng)主要由地面部分、電控部分、井下泵及配套工具等4部分組成，其中地面部分、電控部分與常規(guī)螺桿泵采油系統(tǒng)相同，配套工具包括與空心轉(zhuǎn)子配套用的熱洗閥、測壓閥等；不同的是井下泵由定子和空心轉(zhuǎn)子組成，空心轉(zhuǎn)子采用彎曲型材的模具和設(shè)備將等厚壁空心管一次拉制成型，中心形成與外壁型線相同的通道。此通道對(duì)開辟螺桿泵新的應(yīng)用領(lǐng)域至關(guān)重要，它既可作為壓力測試傳壓通道，還可作為清防蠟熱洗通道。
與常規(guī)螺桿泵采油系統(tǒng)相比，空心轉(zhuǎn)子加工工藝簡單，生產(chǎn)效率高，成本低，不僅節(jié)約材料，減輕轉(zhuǎn)子質(zhì)量，還提高了轉(zhuǎn)子的承載能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性?？招霓D(zhuǎn)子螺桿泵采油技術(shù)不僅繼承了常規(guī)螺桿泵的優(yōu)點(diǎn)，還可實(shí)施大排量、快速熱洗清防蠟工藝，能實(shí)現(xiàn)壓力測試，具有抽油桿柱防脫扣功能。它的開發(fā)應(yīng)用提高了螺桿泵系統(tǒng)的工藝性能，降低了螺桿泵的費(fèi)用，拓展了應(yīng)用范圍。隨著配套技術(shù)的日益完善，空心轉(zhuǎn)子螺桿泵有望在剖面測試、同井注采等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
五、定子改進(jìn)
定子橡膠性能的改進(jìn)
采油螺桿泵定子所使用的傳統(tǒng)橡膠材料為丁腈橡膠(NBR)。因采油螺桿泵的工作條件十分苛刻，如高溫、高壓、工作時(shí)間長、磨蝕性介質(zhì)、受周期性擠壓力等，使傳統(tǒng)的定子橡膠已臨近其性能極限，發(fā)展新膠種已成為一種迫切的需求。目前配方主要有：
1、羧基丁腈橡膠(XNBR)：它是丁二烯、丙烯腈和有機(jī)酸單體的三元共聚物，其特點(diǎn)是：耐熱油；耐磨；水溶脹??；壓縮永久變形??；彈性高；抗撕裂強(qiáng)度高；易擠出，有利于注壓成型；動(dòng)態(tài)性能較好[6]。
2、丁腈橡膠與聚氯乙烯(PVC)，或羧基丁腈橡膠與聚氯乙烯的共混膠為橡塑混煉膠，與丁腈橡膠相比，有更好的擠出性能和耐油、耐化學(xué)藥品、耐溶劑性、耐水性和耐磨性，而且尺寸穩(wěn)定性較好，對(duì)定、轉(zhuǎn)子配合更易控制[7]。王霞、朱臣昌等[8]將不同PVC含量的橡膠試樣進(jìn)行耐稠油性能測試并進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，認(rèn)為PVC樹脂的加入不僅提高丁腈橡膠的硬度、耐磨性能，而且改善了丁腈橡膠的塑性和共混膠的擠出性能，從而克服了螺桿泵定子襯套的加工難度。
3、氫化高飽和丁腈橡膠是通過對(duì)丁腈橡膠鏈段上的丁二烯單元進(jìn)行選擇氫化，將不飽和雙鍵加氫反應(yīng)生成飽和碳—碳單鍵。氫化高飽和丁腈橡膠具有良好的耐熱和耐老化性能、耐腐蝕性能和耐低溫性能，還具有能在高溫下仍保持與常溫相當(dāng)?shù)奈锢頇C(jī)械性能的品質(zhì)。
4、在橡膠中加入填料可以改善橡膠的耐磨性、抗老化等各種性能。當(dāng)填料的結(jié)構(gòu)單元小到納米級(jí)時(shí)，材料的性質(zhì)發(fā)生了重大變化，不僅明顯改善了原有材料的性能，而且會(huì)有新的性能或效應(yīng)產(chǎn)生。納米材料與高分子材料大分子之間的接枝作用，不僅可顯著提高高分子材料的綜合性能，還可提高其熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和使用性能，進(jìn)而延長制品的使用壽命[9,10]。
金屬定子
傳統(tǒng)單螺桿泵以丁腈橡膠為襯套的定子，在工作中由于受井下油氣水等多種組分的侵蝕、轉(zhuǎn)子的沖擊和磨損、定子在井下溫度的熱老化作用等，導(dǎo)致定子損壞，其工作壽命為一年半左右。若以金屬材料制造單螺桿泵的定子，并對(duì)轉(zhuǎn)子加以改造，即在轉(zhuǎn)子表面掛一層橡膠、尼龍或其他材質(zhì)，則能很好地提高泵的性能。
1、金屬定子的優(yōu)越性表現(xiàn)在[5]：
(1).承壓能力強(qiáng)
(2).相同排量的螺桿泵，金屬定子的螺桿泵泵體要比橡膠定子的螺桿泵泵體小
(3).與橡膠相比，金屬定子散熱快，不存在疲勞溫升和老化問題，所以定子壽命長
(4).轉(zhuǎn)子橡膠層較薄，受力均勻，機(jī)械效率高
(5).轉(zhuǎn)子油脹、溫脹和氣侵問題不明顯，更適應(yīng)惡劣環(huán)境
(6).定、轉(zhuǎn)子可重復(fù)利用，降低了成本
2、應(yīng)用前景
金屬定子單螺桿泵除應(yīng)用于地面驅(qū)動(dòng)的常規(guī)方法外，還可應(yīng)用于潛油螺桿泵采油技術(shù)[5]。與橡膠定子螺桿泵相比優(yōu)勢(shì)較多，適用范圍廣，使用壽命長，效益高，收益好，前景廣闊。
六、單螺桿泵特點(diǎn):
1、能輸送高固體含量的介質(zhì)；
2、流量均勻壓力穩(wěn)定，低轉(zhuǎn)速時(shí)更為明顯；
3、流量與泵的轉(zhuǎn)速成正比，因而具有良好的變量調(diào)節(jié)性；
4、一泵多用可以輸送不同粘度的介質(zhì)；
5、泵的安裝位置可以任意傾斜；
6、適合輸送敏感性物品和易受離心力等破壞的物品；
7、體積小，重量輕、噪聲低，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。
七、螺桿泵發(fā)展動(dòng)態(tài)
大慶采研院螺桿泵技術(shù)年創(chuàng)效2000萬元
中原油田應(yīng)用螺桿泵技術(shù)節(jié)能降耗
勝利東辛采油廠螺桿泵連續(xù)桿工藝投產(chǎn)成功
投資半億 耐馳成亞太單螺桿泵制造中心
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