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1、##石#油#机#械######2002年#第30卷#第1期CHINAPETROLEUMMACHINERY·37·▲应用技术"计算抽油泵充满系数的新方法$崔晓华#####董世民###(燕山大学机械工程学院)#(大庆石油学院机械系)####摘要#鉴于常用的计算抽油泵充满系数的公式没有考虑余隙容积内自由气体积的膨胀与压缩对充满系数的影响,提出了一种计算抽油泵充满系数的新方法。这种方法充分考虑了余隙容积对充满系数的影响,指出抽油泵的充满系数不仅取决于余隙容积系数与泵吸入口的气液比,而且还取决于压缩比。在压缩比一定的
2、条件下,抽油泵的充满系数随泵吸入口气液比和余隙容积系数的增加而降低;在泵吸入口气液比与余隙容积系数一定的条件下,充满系数随压缩比的减小而增加,即在排出压力一定的条件下,充满系数随沉没压力的增加而增加。##关键词#抽油泵#充满系数#计算方法#余隙容积#K---余隙容积系数。问题的提出由上式可见,式中没有考虑余隙容积内自由气体积的膨胀与压缩对充满系数的影响。为此,笔者众所周知,抽油泵的排量系数不仅是衡量抽油拟根据充满系数的定义,进一步研究抽油泵充满系泵工作性能的数量指标,而且也是评价有杆抽油系数的计算方法。统整
3、体工作性能的数量指标。在影响抽油泵排量系数的诸多因素中,最主要的是充满系数。目前广泛充满系数的计算公式[1,2]采用下式计算充满系数η充=(1-RK)/(1+R)(1)图1为抽油泵柱塞在不同冲程位置时,抽油泵式中#R---抽油泵吸入口的气液比;泵筒内的物性分布示意图。图1#抽油泵泵筒内物性分布示意图$董世民,教授,生于1962年,1983年毕业于大庆石油学院石油矿场机械专业,1986年毕业于石油大学石油机械工程专业,获硕士学位,1998年毕业于西南石油学院机械设计及理论专业,获博士学位。现从事教学和机械采油
4、系统工作理论与节能技术的研究工作。本刊特约通讯员。地址:(066004)河北省秦皇岛市。电话:(0459)4653256。(收稿日期:2001-02-22;修改稿收到日期:2001-06-09)·38·######石#油#机#械2002年#第30卷#第1期##图1a中抽油泵的余隙容积为V0,行程容积为V0V0g=(Vg-ΔVd)(4)Vp;图1b表示抽油泵柱塞上冲程结束时,泵筒内Vl+Vg-ΔVd自由气的体积为V,液体体积为V;图1c表示下##当柱塞上冲程运动到固定阀打开瞬时,余隙容gl积内残留的高压气体体
5、积由V膨胀到V,冲程开始初期,抽油泵固定阀关闭而游动阀打开之0g0g+ΔVs则ΔV可由下式计算前,泵筒内的自由气被压缩的过程,当泵内压力达s1到游动阀的开启压力时,泵筒内的自由气的体积为pdnΔVs=V0g[()-1](5)Vg-ΔVd;图1d表示柱塞到达下死点时,余隙容ps积内自由气的体积为V;图1e表示柱塞上冲程初##由式(3)、(4)与(5)可得0g1期,游动阀关闭而固定阀打开之前,余隙容积内自KRVppsnΔVs=1[1-()](6)pnpd由气体积膨胀而压力降低的过程,当泵筒内压力降s1+R()p
6、d低到固定阀开启压力时,固定阀打开,此时余隙容##将式(6)代入式(2),得到充满系数计算公式积内自由气的体积膨胀了ΔV;图1f表示吸入过s1KR程结束时,泵筒内实际吸入的液体体积为Vs,实η充={1-11+R1+R(ps/pd)n际吸入的气体体积为V。g'#1由充满系数的定义,可得计算充满系数的一般##[1-(ps/pd)n]}(7)#表达式为VsVsVs+Vg'计算结果与分析η充==VpVs+Vg'Vp1ΔVs=(1-)##(2)笔者分别根据式(1)与式(7)计算了抽油泵1+RVp在不同泵吸入口气液比、
7、沉没压力与余隙容积系数##根据余隙容积内残留自由气的体积变化规律,时的充满系数。图2a、b、c、d分别给出了充满系便可建立体积ΔV的计算方法。为便于研究,笔s数随泵吸入口气液比、沉没压力、余隙容积系数与者做以下几点假设:压缩比p/p的变化规律。图中沉没压力p(1)不考虑泵吸入阀与排出阀的水力损失;dss=3.0MPa,排出压力pd=10MPa,含水50%,生产(2)假设泵的吸入压力和排出压力为常数;气油比50,泵吸入口气液比R=1.0,余隙容积系(3)假设油气水三相均匀进泵和均匀排出;数K=0.2,图中“1
8、”表示目前常用公式的计算(4)假设余隙容积内自由气的膨胀和压缩为多结果,“2”表示笔者所给公式的计算结果。表1列变过程。出了部分参数条件下两种计算公式的对比结果。当柱塞上冲程结束时,泵筒内油气水混合物的压力为p,泵筒内自由气的体积为V,如图1b所sg示。在柱塞下冲程的固定阀关闭而游动阀打开之前,泵筒内自由气被压缩增压。当游动阀打开时,泵筒内油气水混合物的压力为p,泵筒内自由气d体积为V。由气体压缩的多变过程可得此
