基于单质点法的大倾角螺旋输砂器理论建模与分析.pdf

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1、石油机械２０１５年第４３卷第１２期ＣＨＩＮＡＰＥＴＲＯＬＥＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ—７３—◀油气田开发工程▶∗基于单质点法的大倾角螺旋输砂器理论建模与分析１１１２１贾宏禹周思柱孙文斌秦伦吕志鹏（１?长江大学机械工程学院２?中石化石油工程机械有限公司第四机械厂）摘要：针对目前大倾角螺旋输砂器输砂量尚无明确计算公式的问题，在分析物料运移规律的基础上，采用单质点法建立理论模型，分析物料在稳定状态时的力学与运动规律，得到了螺旋输砂器的临界转速和临界转速下的输砂量与倾角、叶片表面摩擦因数、筒壁摩擦因数、填充量、密度等参数之间的理

2、论公式，提出在实物试验结果的基础上建立实际与临界状态下参数之间的函数关系，并以４５°倾角螺旋输砂器为例进行了分析和验证。分析结果表明，采用该方法可建立任意倾角时输砂量的理论公式。研究成果可为高效节能螺旋输砂器的设计与计算提供依据。关键词：大倾角螺旋输砂器；螺旋输送机；临界状态；输砂流量；理论公式中图分类号：ＴＨ２２４文献标识码：Ａｄｏｉ：１０?１６０８２／ｊ?ｃｎｋｉ?ｉｓｓｎ?１００１－４５７８?２０１５?１２?０１６ＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＬａｒｇｅＡｎｇｌｅＳｐｉｒａｌＳ

3、ａｎｄＣｏｎｖｅｙｏｒＢａｓｅｄｏｎＳｉｎｇｌｅＰａｒｔｉｃｌｅＭｅｔｈｏｄ１１１２１ＪｉａＨｏｎｇｙｕＺｈｏｕＳｉｚｈｕＳｕｎＷｅｎｂｉｎＱｉｎＬｕｎＬüＺｈｉｐｅｎｇ（１?ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＹａｎｇｔｚｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ；２?ＳＪＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙＣｏ?，ＳＩＮＯＰＥＣ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｐｅｃｉｆｉｃｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌａａｂｏｕｔｔｈｅｃｏｎｖｅｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｌａｒｇｅａｎｇｌｅｓｐｉｒａｌｓａｎｄｃｏｎｖｅｙｏｒｉ

4、ｓｓｔｉｌｌｎｏｔｆｏｕｎｄ?Ｂａｓｅｄｏｎａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｌａｗｏｆｍａｔｅｒｉａｌｍｏｖｅｍｅｎｔ，ａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎｓｉｎｇｌｅｐａｒｔｉｃｌｅｍｅｔｈｏｄｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄｍｏｖｅｍｅｎｔｌａｗｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｉｎｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅ?Ｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｓｐｅｅｄｏｆｒｅｖｏｌｕ⁃ｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｐｉｒａｌｓａｎｄｃｏｎｖｅｙｏｒｉｓａｔｔａｉｎｅｄ?Ｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｆｏｒｍｕｌａｏ

5、ｆｓａｎｄｃｏｎｖｅｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｗｉｔｈｔｈｅａｎｇｌｅ，ｔｈｅｂｌａｄｅｓｕｒｆａｃｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒｗａｌｌｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｆｉｌｌｉｎｇｖｏｌｕｍｅａｎｄｍａｔｅｒｉａｌｄｅｎｓｉｔｙｉｎｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｓｔａｔｅｉｓａｌｓｏｇｉｖｅｎ?Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎａｃｔｕａｌａｎｄｃｒｉｔｉｃａｌｓｔａｔｅｏｎｂａｓｅｏｆｔｈｅｔｅ

6、ｓｔｒｅｓｕｌｔｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｄｔｈｅｎａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙａ４５°ｓｐｉｒａｌｓａｎｄｃｏｎｖｅｙｏｒ?Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｖｅｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｆｏｒｍｕｌａｃａｎｂｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｆｏｒｓｐｉｒａｌｓａｎｄｃｏｎｖｅｙｏｒｗｉｔｈａｎｙａｎｇｌｅｕｓｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ?Ｔｈｅｓｔｕｄｙｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｂａｓｉｓｆｏｒｄｅｓｉｇｎａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃ

7、ｙａｎｄｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇｓｐｉｒａｌｓａｎｄｃｏｎｖｅｙｏｒ?Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｒｇｅａｎｇｌｅｓｐｉｒａｌｓａｎｄｃｏｎｖｅｙｏｒ；ｓｐｉｒａｌｃｏｎｖｅｙｏｒ；ｃｒｉｔｉｃａｌｓｔａｔｅ；ｓａｎｄｃｏｎｖｅｙｏｒｃａｐａｃｉｔｙ；ｔｈｅｏ⁃ｒｅｔｉｃａｌｆｏｒｍｕｌａ旋输砂器是一种大倾角螺旋输送机，是混砂车的关０引言键组成部件之一，输砂器的输送能力及压裂砂的计［３］量控制将直接影响到整个压裂作业的成败。其混砂车被广泛应用于石油、页岩气和煤层气等行主要工作指标有驱动功率、输砂量和输送效率。而［１］业，是

8、压裂成套设备的重要组成部分，其主要用于影响上述工作指标的参数主要有螺旋轴转速、螺旋［２］混合、搅拌和输送压裂作业需要的砂液等介质。螺叶片直径、螺距、螺旋轴直径和倾斜角度等。∗基金项目：国家科技重大专项“３０００型成套压裂装备研制及应用示范工程”（２０１１ＺＸ０５０４８－０８ＨＺ）；湖北省自然科学基金项目“颗粒物料在大倾角变径变螺距螺旋输送机中的