單螺桿泵屬于轉子式容積泵,它是依靠螺桿與襯套相互嚙合在吸入腔和排出腔產(chǎn)生容積變化來(lái)輸送液體的。它是一種內嚙合的密閉式螺桿泵,主要工作部件由具有雙頭螺旋空腔的襯套(定子)和在定子腔內與其嚙合的單頭螺旋螺桿(轉子)組成。當輸入軸通過(guò)萬(wàn)向節驅動(dòng)轉子繞定子中心作行星回轉時(shí),定子 — 轉子副就連續地嚙合形成密封腔,這些密封腔容積不變地作勻速軸向運動(dòng),把輸送介質(zhì)從吸入端經(jīng)定子 — 轉子副輸送至壓出端,吸入密閉腔內的介質(zhì)流過(guò)定子而不被攪動(dòng)和破壞。單螺桿泵分類(lèi):整體不銹鋼單螺桿泵,軸不銹鋼單螺桿泵。
螺桿具有單頭螺紋,其任意截面皆為半徑為R的圓,截面的中心位于螺旋線(xiàn)上且與螺桿的軸心線(xiàn)偏離一個(gè)偏心距e,繞軸旋轉且沿軸向移動(dòng)而形成的頭數比Lobes:螺桿的定子的頭數T1比轉子的頭數T2多一個(gè),即T1=T2+1。他們的比值成為頭數比。螺桿泵可以分為單頭(1:2)和多頭(2:3,3:4)等。
頭數比越多,螺桿泵的輸出扭矩越大,轉速越低。反之,輸出的扭矩越小,轉速越高。
襯套內表面具有雙螺紋,其任意截面為一長(cháng)圓,兩端是半徑為R(等于螺桿截面半徑)的半圓,中間是長(cháng)為4e的直線(xiàn)段。襯套的任意截面都是相同的長(cháng)圓,只是彼此互相錯開(kāi)一個(gè)角度。
螺桿裝入襯套后,螺桿表面與襯套內螺紋表面之間形成一個(gè)個(gè)封閉的腔室,同時(shí)任意截面也被分成上下兩個(gè)月牙形工作室。當螺桿旋轉時(shí),靠近吸入室的第一個(gè)工作室的容積逐漸增大,形成負壓,在壓差的作用下液體被吸入工作室。隨著(zhù)螺桿的繼續轉動(dòng),工作腔容積不斷增至最大后,這個(gè)工作室封閉,并將液體沿軸向推向壓出室。與此同時(shí)上下兩個(gè)工作室交替循環(huán)地吸入和排出液體,因此液體被連續不斷地從吸入室沿軸向推向壓出室。
單螺桿泵在抽一些井中的油時(shí)經(jīng)常會(huì )遇到的故障:桿斷脫、泵漏失、定子溶脹、定子脫膠、管漏失等,下面具體介紹下。
1、桿斷脫
由于單螺桿泵抽油桿負荷過(guò)大、磨損或誤操作等原因,引起抽油桿斷裂,脫扣或擼扣的情況,具體表現為:在短期內,泵效大幅度下降,動(dòng)液面迅速上升,電流下降甚至接近空載電流。扭矩和軸向力仍為平穩直線(xiàn),但由于缺少了井下泵的工作扭矩,光桿扭矩值遠小于正常工作范圍,軸向力缺少了液壓力對轉子產(chǎn)生的軸向力,因此也小于正常范圍,根據斷脫部位,桿柱自重產(chǎn)生的軸向力不同,據此可計算出桿柱斷脫深度。
2、泵漏失
由于單螺桿泵的定子橡膠磨損,造成定轉子過(guò)盈減小,泵承壓能力下降。因此,漏失量增加。具體表現為:泵效逐漸下降,動(dòng)液面逐漸上升,電流逐漸下降。由于漏失量加大,泵有功扭矩下降,扭矩低于正常范圍。由于液壓力產(chǎn)生的軸向力下降,軸向力低于正常范圍,但仍大于桿柱在采出液中的重量。
3、定子溶脹
由于采出液的作用。單螺桿泵的定子橡膠發(fā)生溶脹,造成定轉子過(guò)盈增加,泵效和動(dòng)液面正常,電流增加,由于過(guò)盈大,定轉子的初始扭矩增加,因此光桿扭矩增加,超過(guò)正常范圍,嚴重時(shí)會(huì )造成定轉子抱死,但軸向力正常。
4、定子脫膠
定子脫膠是由于定子粘接強度不夠造成。表現形式為泵效急劇下降,動(dòng)液面上升,電流下降并波動(dòng)。脫膠時(shí),泵有功扭矩為零,光桿扭矩下降很大。另外,由于脫膠后定轉子之間發(fā)生不規則摩擦。光桿扭矩會(huì )出現不規則液動(dòng)。液壓力產(chǎn)生的軸向力為零,因此,光桿軸向力低于正常范疇,但仍高于桿柱在采出液的重量。
5、管漏失
管漏失是由于油管壁上存在裂縫造成的?,F象為泵效下降,動(dòng)液面上升,電流減小。由于單螺桿泵工作壓差減小,泵有功扭矩下降,光桿扭矩低于正常范圍,液壓力產(chǎn)生的軸向力減小,光桿軸向力略低于正常范圍,但仍高于桿柱在液體中的重量。
這是單螺桿泵在抽井中的油時(shí)常遇到的故障類(lèi)型,在使用時(shí)一定要注意。