泵阀弹簧对石油压裂泵性能影响的试验方案

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1、学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学报)2010年4月第32卷第2期JournalofOilandGasTechnology(J．JPI)Apr．2010Vo1．32No·2·385·泵阀弹簧对石油压裂泵性能影响的试验方案刘永华，雷江泉，石臻，文祥宇，徐梦婷(长江大学机械工程学院，湖北荆州434023)[摘要]泵阀作为压裂泵液力端的关键部件和易损部件，它工作的好坏直接影响到压裂泵的性能和使用寿命。弹簧是直接与压裂泵泵阀接触的重要部件。弹簧性能的好坏将对压裂泵的工作性能起到重要作用。通过试验方法测得弹簧与泵阀联合工作的特性，寻

2、找最佳的弹簧刚度对研究泵的吸入、排出性能具有非常重要的意义，提出了泵阀弹簧对石油压裂泵性能影响的试验方案，包括试验原理、试验方案和数据处理方法等。[关键词]压裂泵；泵阀；弹簧[中图分类号]TE934．2[文献标识码]A[文章编号]1000—9752(2010)02—0385—031试验的现实意义泵阀作为压裂泵液力端的关键部件和易损部件]，它的好坏直接影响到压裂泵的性能和使用寿命。近年来，随着钻井工艺的强化，泵压的升高，排量的增大，对泵阀性能的要求也越来越高j。对泵阀进行系统、深入的研究，改善泵阀的工作性能，提高其使用寿命，已势在必行。弹簧作为泵阀的重要组

3、成部分，其结构和性能对泵阀效率有着巨大影响。泵阀因作用不同，分为吸人阀和排出阀，现场实践表明，吸入阀的寿命比排出阀要低【3]。目前弹簧对压裂泵性能影响的研究很少，而弹簧作为压裂泵的重要组成，其性能在设计和分析压裂泵时有很高的参考价值。该试验旨在测绘压裂泵在额定转速下泵的排量，泵的输入、输出功率和效率与排出压力的关系曲线，以了解泵阀弹簧对石油压裂泵的性能影响。2试验流程及原理通过改变不同刚度的弹簧，测量相应的参数，如泵的转矩、流量和输出压力等，得到泵的输入和输出功率，最终得到泵的效率和泵的排量系数。试验装置见图1。2．1流量的测量Lw一15涡轮流量变送器及

4、XSF一40B流量积算仪配套使用，从而实现流量的测量。A．LW一15涡轮流量变送器由叶轮、导流体、壳体、前置放大器组成。它的工作原理是当被测液体流经变送器时，变送器内的叶轮借助流体的动能而旋转，叶轮则周期性地改变信号检测器中磁路的磁值，使通过线圈中的磁值发生变化而产生变化电脉冲信号，经前置放大器后，送至二次仪表实现流量的测量XSF一40B流量积算仪用于测量电频率讯号的瞬问值，当它与频率输出的流量变送器配套使用时，可测定流量的瞬时值，瞬时值最大满量程0．5L／s。2．2往复泵的转矩转速及轴功率的测量采用JC2B转矩转速传感器及配套的二次仪表JSGS—l数字

5、式转矩转速功率仪进行测量。JC2B传感器的基本原理是通过磁电变换，把被测转矩转换成具有相位差的2个电信号。这2个电信号的相位差的变化与被测转矩的大小成正比，把这2个电信号输入到转矩转速功率仪即显示出转矩、转速及功率的大小。JSGS一1转矩转速功率仪作为JC2B传感器的二次仪表，与传感器配套使用时，能将传感器送来的相[收稿日期]2009—12—04[基金项目]国家大学生创新性试验计划项目(2008030)o[作者简介]刘永华(1988一)，男，2006级学生，现主要从事石油机械专业的学习与研究。学兔兔www.xuetutu.com·386·石油天然气学报(

6、江汉石油学院学报)2010年4月8-温度传感器9一球阀1．调整2图1往复泵试验装置简图位差及电势频率信号进行相应的转换，并将结果用数字的形式显示出来，并根据P一117flM×10(M为JU转矩，N·m；”为转速，r／min)进行计算，从而直接显示轴功率(P)的大小。它的前面板上有3个显示窗LI，一个显示转矩量(kg·m)，用4位十进制的数来表示其测量结果；一个显示转速量(r／min)，也用4位十进制的数来表示其测量结果；一个显示功率(kw或hp)，用5位十进制数来显示其结果。只要正确地使用该仪表及其配套的传感器，就能对转矩、转速及功率进行精确测量。2．3

7、压力测量分别用真空表和压力表测量泵进出口处的压力值。3试试验方案按簧丝直径从1．8～2．2mm设计不同弹簧，计算刚度值。其他参数不变：有效圈数一4．5圈；自由高度H一34．5mm。中径(D)在25．5mm的基础上根据簧丝直径()改变：如1．8mm的簧丝中径为j2『25．3mm，刚度(K)控制应该在1．314～2．798N／mm之间。K一(G一730。。MPa；为弹簧直径；Dig3弹簧中径)。===一8mm，D一25．3mm，K=1．314N／mm．===．9mm，D一25．4mm，K一宴1．613N／mlTl一2．omm，D：25．smm，K一裴1．95

8、7N／mm一一2．mm，D一25．emm，K一2．351N／mm一一2．2mm，