§6-4 往复泵的工作特性曲线

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1、§6-4往复泵的工作特性曲线一、往复泵的特性曲线二、往复泵的工况三、钻井泵的临界特性四、往复泵的流量调节一、往复泵的特性曲线往复泵的特性曲线主要表示泵的流量、输入功率及效率等与压力间的关系。往复泵的流量与压力间的关系：由公式可知，往复泵在单位时间内排出的液体体积取决于柱塞的截面面积F、冲程长度S、冲次n以及泵缸数i，而与压力无关。因此，若以横坐标表示泵的排出压力，纵坐标表示流量，在保持泵的冲次不变的条件下，泵的理论Q－p曲线应是垂直于纵坐标的直线。实际上，随着泵压的升高，泵的密封处（如活塞－缸套、柱塞－密封、活塞杆－密封之间）的漏失量将增加，所以，实际流量随着泵压的增高而略有减小。流量

2、不同，Q－p曲线的位置也不同。对于钻井泵，其压力是随着井深增加而加大的，因此，井的深度较大时，即使缸套与冲次不变，泵的流量也将稍有减小。§6-4往复泵的工作特性曲线一、往复泵的特性曲线二、往复泵的工况三、钻井泵的临界特性四、往复泵的流量调节二、往复泵的工况泵装置工作时，都必须和管路组成一定的输送系统，才能输送液体。在输送过程中，液体遵守质量守恒和能量守恒定律。质量守恒：指的是单位时间内泵所输送的液体量Q等于流过管线的液体量Q’，即Q＝Q’。能量守恒：指的是泵所提供给液体的能量H，全部消耗在克服管路的阻力损失及提高静压头上。设管路系统消耗及具有的总能量为H’，则有H＝H’。从泵的有效压头

3、公式可知，对于一定的管路系统，其中右端前三项为定值，称作固定压头，以Hst表示。又，从吸入和排出的全过程来看，管路中液体的惯性水头并不造成能量损失，因此只是吸入及排出管中的阻力损失：对于固定的管路系统，为常数。对于钻井泵来说，由于井深是不断变化的，所以排出管路的长度Ld也是变化的，故随井深不同而不同，即通常钻井泵的吸入池和排出池是共用的，因此，固定压头所以，管路系统所消耗的压力（压力降）为：式中为某一井深时的压力降系数，即管路特性曲线：以流量Q为横坐标，压力降为纵坐标，可以作出不同井深Ldi下的管路特性曲线。对于一定的井深Ldi，只要测量出某流量Q下的压力降，就可以求得该井深时的压力降

4、系数再根据压力降系数就可以求得该井深不同流量时的压力降，从而很方便地作出某井深下的管路特性曲线。泵与管路联合特性曲线：将泵的理论或实际Q－p特性曲线按同样的比例绘在管路特性曲线图上，即得到泵与管路联合特性曲线。由图可知，当泵的流量为Q1时，两种曲线分别交于A1，B1等各点。显然，只有在这些交点处，才能满足质量守恒和能量守恒条件，泵才能正常工作。这些交点称为泵的工况点。由图可以看出：在排出管长度即井深一定的情况下，泵的流量不同，管路消耗的压力不同。降低泵的流量可以使压力消耗减小，即压降减小。同样，在流量一定的情况下，井深增加，泵压升高。这说明，泵实际给出的工作压力总是与负载（此处指管路压

5、力）直接相关的，负载增大，泵压就升高，反之，泵压就下降。§6-4往复泵的工作特性曲线一、往复泵的特性曲线二、往复泵的工况三、钻井泵的临界特性四、往复泵的流量调节三、钻井泵的临界特性泵的冲次及压力限制泵的冲次n不能超过额定值在泵的冲程长度、活塞及活塞杆截面积一定的情况下，泵的流量Q与冲次n成正比。对钻井泵来说，冲次过高，不仅会加速活塞和缸套的磨损，使吸入条件恶化，降低使用效率，还会使泵阀产生严重的冲击，大大缩短泵阀寿命。对于同一台钻井泵，冲程长度和活塞杆截面积通常是不变的，因此，对于不同的活塞面积Fi，即不同的缸套面积，都具有一个相应的最大流量，即在某i级缸套下工作时，泵的流量不允许超过

6、Qi，否则，泵的冲次就可能超过允许值。泵的压力受限制（存在一个最大工作压力和极限泵压）因为泵的活塞杆和曲柄连杆机构等的机械强度是有限的，为了满足强度方面的要求，每一级缸套的最大活塞力应该不超过某一常数：即，每一级缸套都受到一个最大工作压力或极限泵压的限制。泵的临界工作特性曲线：钻井泵的临界特性曲线正是根据泵的冲次和压力的限制条件作出的。如图，以Q为横坐标，p为纵坐标的直角坐标上，分别作出了每一级缸套（共5级）下的泵特性曲线，并在其上标定各级缸套极限工作压力点1，2，…，5则折线1－1"－2－2"－3－3"－4－4"－5为该泵的临界工作特性曲线。临界工作特性曲线上通常还根据井身结构及钻具

7、组成绘制各种井深时的管路特性曲线。从临界工作特性曲线，可以看出：在机械传动的条件下，随着井深的增加，往复泵每级缸套的泵压近似地按垂直线变化。当钻至某井深使泵压达该级缸套的极限值时，必须更换较小直径的缸套，从较低的压力开始继续工作。例如，泵在第一级缸套下以流量Q1工作时，井深由L0增至L1，压力由pa增至p1；更换第二级缸套后，流量为Q2，在井深为L1时，泵压为pb′，随着井深的增加，泵压不断升高，一直到工作压力升到p2时才需要更换缸套。不论泵速