轉子式油氣混輸泵出口單向閥特性分析與研究.pdf

1、油氣混輸是油田開采的先進工藝之一，該工藝對于提高我國石油開采水平，降低工程投資和油氣開采成本，增產(chǎn)原油，回收天然氣，保護環(huán)境等具有重要意義。
　　 轉子式油氣混輸泵是實現(xiàn)油氣混輸工藝的關鍵設備，該泵在出口增設了一組單向球閥，具有內壓縮功能和良好的性能。鑒于目前尚無轉子式油氣混輸泵的設計理論與技術報道，本文以轉子式油氣混輸泵出口球閥為研究對象，分別對球閥滯后角、運動微分方程、閥內流場等進行理論分析與數(shù)值模擬，初步得到了該閥的工作特

2、性。為該泵球閥的進一步分析及優(yōu)化設計提供了技術支撐。本文的主要研究工作和成果如下:
　　 1.建立了求解滯后角的關系式。本文通過分析影響滯后角的因素，利用幾何學與工程熱力學理論，推導并建立了求解滯后角的公式。以該式為基礎，分析了氣液比對滯后角的影響，進而得到滯后角與氣液比成正比例關系，比例系數(shù)由泵的轉子尺寸、球閥尺寸、閥球密度、泵進出口壓力及氣體介質的比熱比確定的結論。同時分析了壓縮比對滯后角的影響。由分析可知:適當降低該泵的壓

3、縮比可減小氣液比對滯后角影響。以上結論為減小轉子式油氣混輸泵出口球閥滯后角提供了參考。
　　 2.推導了轉子泵耗功量的計算式。借助工程熱力學理論分析并推導了轉子泵耗功量的計算式。以該式為基礎，分析了轉子式油氣混輸泵壓縮過程的耗功量，得到了不同壓縮比對泵耗功量的影響，為該泵壓縮比的合理選擇提供了理論依據(jù)。
　　 3.建立了球閥運動微分方程。根據(jù)轉子式油氣混輸泵的工作原理，借助往復泵球閥理論，推導了該泵出口單向球閥在純液工況

4、下的運動微分方程。并進行了實例分析，利用MATLAB軟件得到了閥球的升程曲線和速度曲線，為分析球閥在氣液兩相復雜工況下的運動特性提供基礎。
　　 4.對球閥內部流場時行了數(shù)值模擬。應用CFD軟件對該泵閥內的流場進行了數(shù)值模擬，得到了穩(wěn)態(tài)流動條件下球閥內部壓力場、速度場及氣液相態(tài)分布規(guī)律，分析了不同開啟高度與不同氣液比對閥隙流速的影響。并且進一步，對閥內非定常流場進行了動態(tài)模擬，得到不同材質閥球的瞬時所受液動力變化曲線，為今后分析