《螺杆泵工作原理及故障处理.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《螺杆泵工作原理及故障处理.ppt（93页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、螺杆泵的原理、故障分析及处理螺杆泵的原理、故障分析及处理 一、一、螺杆泵工作原理螺杆泵工作原理二、二、螺杆泵采油系统及配套技术螺杆泵采油系统及配套技术 三、三、螺杆泵常见故障原因分析螺杆泵常见故障原因分析四、螺杆泵应用及发展趋势四、螺杆泵应用及发展趋势 目目 录录 螺杆泵又叫渐进式容积泵，螺杆泵又叫渐进式容积泵，螺杆泵又叫渐进式容积泵，螺杆泵又叫渐进式容积泵，由定子和转子组成，两者的螺旋由定子和转子组成，两者的螺旋由定子和转子组成，两者的螺旋由定子和转子组成，两者的螺旋状过盈配合形成连续密封的腔体，状过盈配合形成连续密封的腔体，状过盈配合形成连续密封的腔体，状过盈配合形成连续密封的腔体，通过转
2、子的旋转运动实现对介质通过转子的旋转运动实现对介质通过转子的旋转运动实现对介质通过转子的旋转运动实现对介质的传输。的传输。的传输。的传输。什么是螺杆泵？什么是螺杆泵？什么是螺杆泵？什么是螺杆泵？采采油油用用螺螺杆杆泵泵是是单单螺螺杆杆式式水水力力机机械械的的一一种种，是是摆摆线线内内啮啮合合螺螺旋旋齿齿轮轮副副的的一一种种应应用用。螺螺杆杆泵泵的的转转子子、定定子子副副（也也叫叫螺螺杆杆衬衬套套副副）是是利利用用摆摆线线的的多多等等效效动动点点效效应应，在在空空间间形形成成封封闭闭腔腔室室，并并当当转转子子和和定定子子作作相相对对转转动动时时，封封闭闭腔腔室室能能作作轴轴向向移移动动，使使其其
3、中中的的液液体体从从一一端端移移向向另另一一端端，实实现现机机械械能能和和液液体体能能的的相相互互转转化化，从从而而实实现现举举升升作作用用。螺螺杆杆泵泵又有单头又有单头(或单线或单线)螺杆泵和多头（或多线）螺杆泵之分螺杆泵和多头（或多线）螺杆泵之分。1 11 1：2 22 2结构结构 2 22 2：3 33 3结构结构 3 33 3：4 44 4结构结构 4 44 4：5 55 5结构结构 采采采采油油油油用用用用螺螺螺螺杆杆杆杆泵泵泵泵是是是是单单单单螺螺螺螺杆杆杆杆式式式式水水水水力力力力机机机机械械械械的的的的一一一一种种种种，是是是是摆摆摆摆线线线线内内内内啮啮啮啮合合合合螺螺螺螺旋
4、旋旋旋齿齿齿齿轮轮轮轮副副副副的的的的一一一一种种种种应应应应用用用用。螺螺螺螺杆杆杆杆泵泵泵泵的的的的转转转转子子子子、定定定定子子子子副副副副（也也也也叫叫叫叫螺螺螺螺杆杆杆杆衬衬衬衬套套套套副副副副）是是是是利利利利用用用用摆摆摆摆线线线线的的的的多多多多等等等等效效效效动动动动点点点点效效效效应应应应，在在在在空空空空间间间间形形形形成成成成封封封封闭闭闭闭腔腔腔腔室室室室，并并并并当当当当转转转转子子子子和和和和定定定定子子子子作作作作相相相相对对对对转转转转动动动动时时时时，封封封封闭闭闭闭腔腔腔腔室室室室能能能能作作作作轴轴轴轴向向向向移移移移动动动动，使使使使其其其其中中中中的
5、的的的液液液液体体体体从从从从一一一一端端端端移移移移向向向向另另另另一一一一端端端端，实实实实现现现现机机机机械械械械能能能能和和和和液液液液体体体体能能能能的的的的相相相相互互互互转转转转化化化化，从从从从而而而而实实实实现现现现举举举举升升升升作作作作用用用用。螺螺螺螺杆杆杆杆泵泵泵泵又有单头又有单头又有单头又有单头(或单线或单线或单线或单线)螺杆泵和多头（或多线）螺杆泵之分。螺杆泵和多头（或多线）螺杆泵之分。螺杆泵和多头（或多线）螺杆泵之分。螺杆泵和多头（或多线）螺杆泵之分。1 11 1：2 22 2结构结构 2 22 2：3 33 3结构结构 3 33 3：4 44 4结构结构 4
6、44 4：5 55 5结构结构井下单螺杆泵由哪几部分组成？井下单螺杆泵由哪几部分组成？1-下接头；2-限位销；3-定子；4-转子；5-上接头 井下单螺杆泵由定子和转子组成。定子由钢制外套和井下单螺杆泵由定子和转子组成。定子由钢制外套和橡胶衬套组成，转子由合金钢的棒料经过精车、镀铬并抛橡胶衬套组成，转子由合金钢的棒料经过精车、镀铬并抛光加工而成。转子有空心转子和实心转子两种光加工而成。转子有空心转子和实心转子两种。螺螺杆杆泵泵定定子子是是用用丁丁腈腈橡橡胶胶衬衬套套浇浇铸铸粘粘接接在在钢钢体体外外套套内内而而形形成成的的一一种种腔腔体体装置。定子内表面呈双螺旋曲面，与转子外表面相配合。装置。定子
7、内表面呈双螺旋曲面，与转子外表面相配合。沿沿沿沿着着着着螺螺螺螺杆杆杆杆泵泵泵泵的的的的全全全全长长长长，在在在在转转转转子子子子外外外外表表表表面面面面与与与与定定定定子子子子橡橡橡橡胶胶胶胶衬衬衬衬套套套套内内内内表表表表面面面面间间间间形形形形成成成成多多多多个个个个密密密密封封封封腔腔腔腔室室室室；随随随随着着着着转转转转子子子子的的的的转转转转动动动动，在在在在吸吸吸吸入入入入端端端端转转转转子子子子与与与与定定定定子子子子橡橡橡橡胶胶胶胶衬衬衬衬套套套套内内内内表表表表面面面面间间间间会会会会不不不不断断断断形形形形成成成成密密密密封封封封腔腔腔腔室室室室，并并并并向向向向排排排排
8、出出出出端端端端推推推推移移移移，最最最最后后后后在在在在排排排排出出出出端端端端消消消消失失失失，油油油油液液液液在在在在吸吸吸吸入入入入端端端端压压压压差差差差的的的的作作作作用用用用下下下下被被被被吸吸吸吸入入入入，并并并并由由由由吸吸吸吸入入入入端端端端推推推推挤挤挤挤到到到到排排排排出出出出端端端端，压压压压力不断升高，流量非常均匀力不断升高，流量非常均匀力不断升高，流量非常均匀力不断升高，流量非常均匀 。螺杆泵工作原螺杆泵工作原理是什么？理是什么？螺杆泵工作的过程本质上也就是密封腔室不断形成、推移和消失的过程。螺杆泵工作的过程本质上也就是密封腔室不断形成、推移和消失的过程。螺杆泵有
9、哪些结构参数？螺杆泵有哪些结构参数？螺杆泵有哪些结构参数？螺杆泵有哪些结构参数？e e 转子偏心距，转子偏心距，mmmm；D D 转子截圆直径，转子截圆直径，mmmm；T T 定子导程，定子导程，mmmm。螺杆泵三个重要的结构参数：螺杆泵三个重要的结构参数：在螺杆泵参数设计过程中，这在螺杆泵参数设计过程中，这三个基本结构参数的合理选择及相三个基本结构参数的合理选择及相互之间的合理配比显得尤为重要，互之间的合理配比显得尤为重要，它们直接影响着螺杆泵的工作特性它们直接影响着螺杆泵的工作特性和使用寿命。和使用寿命。TDe GLB500-14K为空心转子螺杆泵，每转排量为空心转子螺杆泵，每转排量500
10、毫升，级数毫升，级数14；GLB120-27(2:3)为为多多头头螺螺杆杆泵泵，转转子子与与定定子子头头数数比比为为2:3，每每转转排排量量 120毫升，级数毫升，级数27。例例如如螺杆泵规格型号是如何规定的？螺杆泵规格型号是如何规定的？螺杆泵规格型号是如何规定的？螺杆泵规格型号是如何规定的？空心转子用空心转子用“K”；实心省略；等壁厚定子用；实心省略；等壁厚定子用“D”；金属定子用；金属定子用“J”转子与定子头数比，用阿拉伯数字表示，单头省略转子与定子头数比，用阿拉伯数字表示，单头省略泵的总级数泵的总级数泵的几何排量，泵的几何排量，ml/r 单螺杆抽油泵单螺杆抽油泵,“螺螺”和和“泵泵”两字
11、汉语拼音第一个字母两字汉语拼音第一个字母泵泵的的驱驱动动方方式式：抽抽油油杆杆地地面面驱驱动动，用用“杆杆”字字汉汉语语拼拼音音第第一一个个字字母母G表表示示；潜油电机井下驱动，用潜油电机井下驱动，用“潜潜”字汉语拼音第一个字母字汉语拼音第一个字母Q表示表示LB ()现场应用中，根据选用泵的型号可计算出理论排量，现场应用中，根据选用泵的型号可计算出理论排量，公式如下：公式如下：式中：Q螺杆泵理论排量，m3/d；q螺杆泵每转排量，ml/r；n转子转速，r/min。螺杆泵理论排量如何计算螺杆泵理论排量如何计算螺杆泵理论排量如何计算螺杆泵理论排量如何计算？理论排量公式如下：理论排量公式如下：螺螺螺螺
12、杆杆杆杆泵泵泵泵综综综综合合合合了了了了柱柱柱柱塞塞塞塞泵泵泵泵和和和和离离离离心心心心泵泵泵泵的的的的优优优优点点点点，即即即即在在在在不不不不同同同同的的的的压压压压力力力力条条条条件件件件下流量改变很小，而且流量非常均匀；下流量改变很小，而且流量非常均匀；下流量改变很小，而且流量非常均匀；下流量改变很小，而且流量非常均匀；无无无无阀阀阀阀，对对对对气气气气的的的的适适适适应应应应性性性性好好好好，不不不不会会会会产产产产生生生生“气气气气锁锁锁锁”现现现现象象象象（柱柱柱柱塞塞塞塞泵泵泵泵）和和和和 “气蚀气蚀气蚀气蚀”现象（离心泵）；现象（离心泵）；现象（离心泵）；现象（离心泵）；结结
13、结结构构构构方方方方面面面面的的的的特特特特点点点点：运运运运动动动动件件件件很很很很少少少少（只只只只有有有有转转转转子子子子一一一一个个个个运运运运动动动动件件件件）、流流流流道道道道短而且简单，过流面积大，油流扰动小，因此携带能力强；短而且简单，过流面积大，油流扰动小，因此携带能力强；短而且简单，过流面积大，油流扰动小，因此携带能力强；短而且简单，过流面积大，油流扰动小，因此携带能力强；对砂、蜡的适应性好，能够在高粘原油中以较高的效率工作；对砂、蜡的适应性好，能够在高粘原油中以较高的效率工作；对砂、蜡的适应性好，能够在高粘原油中以较高的效率工作；对砂、蜡的适应性好，能够在高粘原油中以较高
14、的效率工作；螺螺螺螺杆杆杆杆泵泵泵泵的的的的各各各各种种种种优优优优点点点点是是是是相相相相对对对对而而而而言言言言的的的的，对对对对于于于于一一一一些些些些特特特特殊殊殊殊介介介介质质质质，也也也也会会会会对对对对螺螺螺螺杆杆杆杆泵泵泵泵的的的的水水水水力力力力特特特特性性性性产产产产生生生生一一一一定定定定程程程程度度度度的的的的影影影影响响响响，但但但但相相相相对对对对抽抽抽抽油油油油机机机机和和和和电电电电泵泵泵泵而而而而言言言言，敏感性较小。敏感性较小。敏感性较小。敏感性较小。A AB BC CD DE E螺螺杆杆泵泵的的特特点点及及优优点点是是什什么么螺螺杆杆泵泵的的特特点点及及优
15、优点点是是什什么么？二、二、螺杆泵采油系统及配套技术螺杆泵采油系统及配套技术本章主要讲解的内容：本章主要讲解的内容：地面驱动单螺杆泵采油系统 潜油电机驱动单螺杆泵采油系统（二）地面驱动单螺杆泵采油系统组成及功能（二）地面驱动单螺杆泵采油系统组成及功能（二）地面驱动单螺杆泵采油系统组成及功能（二）地面驱动单螺杆泵采油系统组成及功能 1 1电控箱；电控箱；2-2-电机；电机；3-3-皮带；皮带；4-4-方卡子；方卡子；5-5-光杆；光杆；6-6-减速箱；减速箱；7-7-专用井口；专用井口；8-8-抽油杆；抽油杆；9-9-抽油杆扶正器；抽油杆扶正器；10-10-油管扶正器；油管扶正器；11-11-油
16、管；油管；12-12-螺杆泵；螺杆泵；13-13-套管；套管；14-14-定位销；定位销；15-15-防脱装置；防脱装置；16-16-筛管筛管51236789101112131415161、组成：分为地面和井下两、组成：分为地面和井下两大部分。地面部分包括大部分。地面部分包括:驱动驱动头和控制柜头和控制柜，井下部分包括：，井下部分包括：井下泵、抽油杆、油管、配井下泵、抽油杆、油管、配套工具（如锚定工具、扶正套工具（如锚定工具、扶正器）等。器）等。见左图。见左图。5 5 5 5个优点个优点个优点个优点结构简单结构简单 维护方便维护方便 节能效果节能效果明明 显显 一次性一次性投资少投资少 地面驱
17、动螺杆泵采油地面驱动螺杆泵采油适应性强适应性强 地地地地面面面面驱驱驱驱动动动动螺螺螺螺杆杆杆杆泵泵泵泵采采采采油油油油技技技技术术术术以能有效降低采油成本提高采油效益诸如抽油机柱塞泵、潜油电泵、水力活塞泵等机采方式无法比拟的优点而倍受国内外油田重视，并有望成为油田主要的机采方式之一。1、螺螺 杆杆 泵泵 采采 油油 系系 统统 的的 电电 控控 部部 分分 电电控控箱箱是是螺螺杆杆泵泵井井的的控控制制部部分分，控控制制电电机机的的启启、停停。该该装装置置能能自自动动显显示示、记记录录螺螺杆杆泵泵井井正正常常生生产产时时的的电电流流、电电压压等等，有有过过载载、欠欠载载自自动动保保护护功功能能
18、，确确保保生生产产井井正正常常生产。生产。电控箱的功能是什么？电控箱的功能是什么？电控箱的功能是什么？电控箱的功能是什么？它具有对电机作过载、断相、过压、漏电、堵转及三相电流它具有对电机作过载、断相、过压、漏电、堵转及三相电流严重不平衡自动的保护功能。严重不平衡自动的保护功能。电控箱设计结构合理，前门设有安全门锁，箱门处用反边折电控箱设计结构合理，前门设有安全门锁，箱门处用反边折扣，具有防风沙、防雨、防盗的特点。扣，具有防风沙、防雨、防盗的特点。箱门的电压表、电流表、可直观的反映电网电压及螺杆泵的箱门的电压表、电流表、可直观的反映电网电压及螺杆泵的工作情况。工作情况。集成化的电脑综合保护器，具
19、有功能全、稳定性好，响应动集成化的电脑综合保护器，具有功能全、稳定性好，响应动作快的特点。作快的特点。有的电控箱还可以连续记录工作运行电流，为螺杆泵泵况分有的电控箱还可以连续记录工作运行电流，为螺杆泵泵况分析提供依据。析提供依据。1 12 23 34 45 5 地地面面驱驱动动装装置置是是螺螺杆杆泵泵采采油油系系统统的的主主要要地地面面设设备备，是是把把动动力力传传递递给给井井下下泵泵转转子子，使使转转子子实实现现行行星星运运动动，实实现现抽抽汲汲原原油油的的机机械械装装置置。从从传传动动形形式式上上分分，有有液液压压传传动动和和机机械械传传动动；从从变变速速形形式式上上分分，有有无无级级调调
20、速速和有级调速。和有级调速。螺杆泵驱动装置的螺杆泵驱动装置的螺杆泵驱动装置的螺杆泵驱动装置的种类种类机械驱动装置机械驱动装置 液压驱动装置液压驱动装置 2、螺螺杆杆泵泵采采油油系系统统的的地地面面驱驱动动部部分分 机械驱动装置传动部分是由电动机和减速器等组成，其优点是设备简单，价格低廉，容易管理并且节能，能实现有级调速且比较方便。其缺点是不能实现无级调速。液压驱动装置是由原动机，液压电机和液压传动部分组成。其优点是可实现低转速启动；转速可任意调节；因设有液压防反转装置，减缓了抽油杆倒转速度。其缺点是在寒冷季节地面液压件和管线保温工作较难，且价格相对较高，不容易管理。螺螺 杆杆 泵泵 驱驱 动动
21、 装装 置置 螺杆泵地面驱动装置一般指的是套管井口法兰面以上螺杆泵地面驱动装置一般指的是套管井口法兰面以上螺杆泵地面驱动装置一般指的是套管井口法兰面以上螺杆泵地面驱动装置一般指的是套管井口法兰面以上与套管井口、地面输油管线相连接的那部分设备的总称。与套管井口、地面输油管线相连接的那部分设备的总称。与套管井口、地面输油管线相连接的那部分设备的总称。与套管井口、地面输油管线相连接的那部分设备的总称。狭义的讲它主要由原动机、减速系统、防反转机构、密封狭义的讲它主要由原动机、减速系统、防反转机构、密封狭义的讲它主要由原动机、减速系统、防反转机构、密封狭义的讲它主要由原动机、减速系统、防反转机构、密封系
22、统、支撑系统和安全防护系统等部分组成，广义的讲还系统、支撑系统和安全防护系统等部分组成，广义的讲还系统、支撑系统和安全防护系统等部分组成，广义的讲还系统、支撑系统和安全防护系统等部分组成，广义的讲还包括螺杆泵专用井口、地面电控箱，它是螺杆泵采油系统包括螺杆泵专用井口、地面电控箱，它是螺杆泵采油系统包括螺杆泵专用井口、地面电控箱，它是螺杆泵采油系统包括螺杆泵专用井口、地面电控箱，它是螺杆泵采油系统中的动力输出部分。根据不同的分类原则，螺杆泵地面驱中的动力输出部分。根据不同的分类原则，螺杆泵地面驱中的动力输出部分。根据不同的分类原则，螺杆泵地面驱中的动力输出部分。根据不同的分类原则，螺杆泵地面驱动
23、装置有不同的种类：动装置有不同的种类：动装置有不同的种类：动装置有不同的种类：螺杆泵地面驱动装置的种类、组成及工作原理螺杆泵地面驱动装置的种类、组成及工作原理螺杆泵地面驱动装置的种类、组成及工作原理螺杆泵地面驱动装置的种类、组成及工作原理 什么是螺杆泵地面驱动装置，它主要由几部什么是螺杆泵地面驱动装置，它主要由几部分组成？分组成？2 2、螺杆泵采油系统的地面驱动部分、螺杆泵采油系统的地面驱动部分螺杆泵地面驱动装置主要功能是什么？螺杆泵地面驱动装置主要功能是什么？螺杆泵地面驱动装置主要功能是什么？螺杆泵地面驱动装置主要功能是什么？为井下螺杆泵提供动力和合适的转速；为井下螺杆泵提供动力和合适的转速
24、；为井下螺杆泵提供动力和合适的转速；为井下螺杆泵提供动力和合适的转速；承受杆柱的轴向载荷；承受杆柱的轴向载荷；承受杆柱的轴向载荷；承受杆柱的轴向载荷；为油井产出液进入地面输油管线提供通道；为油井产出液进入地面输油管线提供通道；为油井产出液进入地面输油管线提供通道；为油井产出液进入地面输油管线提供通道；防止产出液渗漏到井场的密封功能；防止产出液渗漏到井场的密封功能；防止产出液渗漏到井场的密封功能；防止产出液渗漏到井场的密封功能；防止停机过程中杆柱的高速反转功能；防止停机过程中杆柱的高速反转功能；防止停机过程中杆柱的高速反转功能；防止停机过程中杆柱的高速反转功能；安全防护功能；安全防护功能；安全防
25、护功能；安全防护功能；测试、防盗等其它辅助功能。其中驱动装置的密封功能和测试、防盗等其它辅助功能。其中驱动装置的密封功能和测试、防盗等其它辅助功能。其中驱动装置的密封功能和测试、防盗等其它辅助功能。其中驱动装置的密封功能和防反转功能是该产品使用过程中暴露出问题最多的部分，影响产防反转功能是该产品使用过程中暴露出问题最多的部分，影响产防反转功能是该产品使用过程中暴露出问题最多的部分，影响产防反转功能是该产品使用过程中暴露出问题最多的部分，影响产品的长期可靠高效运行，制约螺杆泵采油技术的发展。品的长期可靠高效运行，制约螺杆泵采油技术的发展。品的长期可靠高效运行，制约螺杆泵采油技术的发展。品的长期可
26、靠高效运行，制约螺杆泵采油技术的发展。一是一是二是二是三是三是四是四是五是五是六是六是七是七是 螺螺杆杆泵泵地地面面驱驱动动装装置置主主要要功功能能之之一一是是动动力力传传递递，即即将将原原动动机机的的动动力力通通过过动动力力传传递递系系统统传传递递到到输输出出轴轴上上，输输出出轴轴再再将将动动力力通通过过方方卡卡传传递递到到连连接接在在杆杆柱柱的的的的光光杆杆上上，同同时时作作用用在在光光杆杆上上的的轴轴向向载载荷荷和和扭扭矩矩载载荷荷通通过过输输出出轴轴作作用用于于动动力力传传递递系系统统。对对于于一一般机械式螺杆泵地面驱动装置，其动力传递系统过程如下：般机械式螺杆泵地面驱动装置，其动力传
27、递系统过程如下：地面驱动装置的动力传递技术地面驱动装置的动力传递技术地面驱动装置的动力传递技术地面驱动装置的动力传递技术 电控箱电控箱 电动机电动机小带轮小带轮大带轮大带轮 方方 卡卡 输出轴输出轴大齿轮大齿轮齿齿轮轮轴轴光光 杆杆机械式螺杆泵地面驱动装置动力传递系统流程图 地面驱动装置的密封技术地面驱动装置的密封技术地面驱动装置的密封技术地面驱动装置的密封技术 地面驱动装置密封系统包括减速箱输入输出轴处的动地面驱动装置密封系统包括减速箱输入输出轴处的动密封、光杆与驱动装置之间的中低压动密封、井口静密封密封、光杆与驱动装置之间的中低压动密封、井口静密封系统，它们密封性能的好坏、寿命的长短直接影
28、响地面驱系统，它们密封性能的好坏、寿命的长短直接影响地面驱动装置的正常工作和采油系统的运转时率及成本。原油或动装置的正常工作和采油系统的运转时率及成本。原油或润滑油的泄漏不仅会造成浪费、污染环境，而且还会危及润滑油的泄漏不仅会造成浪费、污染环境，而且还会危及设备和人身的安全，所以在地面驱动装置设计和使用过程设备和人身的安全，所以在地面驱动装置设计和使用过程中必须重视密封技术的相关性能。中必须重视密封技术的相关性能。2 2、螺杆泵采油系统的地面驱动部分、螺杆泵采油系统的地面驱动部分A A A A、光杆盘根盒动密封系统光杆盘根盒动密封系统光杆盘根盒动密封系统光杆盘根盒动密封系统 填填料料装装入入驱
29、驱动动装装置置密密封封腔腔后后，经经压压盖盖对对它它做轴向压缩。做轴向压缩。地面驱动装置的光杆密封技术地面驱动装置的光杆密封技术填料密封机理示意图填料密封机理示意图填料密封机理示意图填料密封机理示意图1-光杆;2螺栓;3压盖;4盘根;5盘根盒;6螺栓;7井口。地地面面驱驱动动装装置置的的密密封封原原理理光杆盘根盒动密封系统光杆盘根盒动密封系统光杆盘根盒动密封系统光杆盘根盒动密封系统 螺螺杆杆泵泵停停机机后后或或卡卡泵泵时时，贮贮存存在在杆杆柱柱中中的的弹弹性性变变形形能能会会快速释放，使杆柱快速反转。快速释放，使杆柱快速反转。停停机机后后，在在油油管管及及外外输输管管线线内内的的液液体体与与套
30、套管管内内井井液液压压差差作作用用下下，螺螺杆杆泵泵会会变变成成液液压压马马达达，使使转转子子及及连连接接的的杆杆柱柱快快速速反反转转。油油套套压压差差越越大大，杆杆柱柱反反转转速速度度越越快快，持持续续时时间间越越长长，直直到到油油套套压差恢复平衡为止。压差恢复平衡为止。地面驱动装置防反转及安全防护技术地面驱动装置防反转及安全防护技术地面驱动装置防反转及安全防护技术地面驱动装置防反转及安全防护技术螺杆泵系统反转原因及危害螺杆泵系统反转原因及危害螺杆泵系统反转原因及危害螺杆泵系统反转原因及危害停停机机反反转转的的原原因因分分析析2 2、螺杆泵采油系统的地面驱动部分、螺杆泵采油系统的地面驱动部分
31、 螺螺杆杆泵泵的的反反转转会会使使杆杆柱柱脱脱扣扣、光光杆杆甩甩弯弯，地地面面驱驱动动装置零部件装置零部件损损坏；坏；螺螺杆杆泵泵的的反反转转不不仅仅会会危危及及设设备备的的安安全全，还还会会危危及及现现场维护场维护操作人操作人员员的安全，成的安全，成为为生生产产事故的事故的隐隐患。患。螺杆泵采油系统停机反转会有什么危害？螺杆泵采油系统停机反转会有什么危害？A AB B地面驱动装置防反转及安全防护技术地面驱动装置防反转及安全防护技术地面驱动装置防反转及安全防护技术地面驱动装置防反转及安全防护技术 地面驱动装置防反转结构形式及工作特点地面驱动装置防反转结构形式及工作特点地面驱动装置防反转结构形式
32、及工作特点地面驱动装置防反转结构形式及工作特点 为为了了解解决决螺螺杆杆泵泵采采油油系系统统停停机机反反转转造造成成系系统统故故障障，普普遍遍在在驱驱动动装装置置中中设设置置机机械械防防反反转转系系统统。防防反反转转系系统统可可以以装装在在输输出出轴轴或或输输入入轴轴上上，装装在在输输入入轴轴上上的的防防反反转转系系统统受受到到的的工工作作扭扭矩矩远远小小于于装装在在输输出出轴轴上上的的工工作作扭扭矩矩，但但装装置置横横向向尺尺寸寸也也相相应应变变大大。综综合合考考虑虑选选用用防防反反转转系系统统装装在在输入轴上的方案较好，易于调整维护。输入轴上的方案较好，易于调整维护。目目前前机机械械防防反
33、反转转系系统统主主要要有有棘棘轮轮、棘棘爪爪机机构构、摩摩擦擦式式防防反反转转装装置置、楔楔块块防防反反转转系系统统、液液压压防防反反转转系系统统和和电电磁磁式式防防反反转转装装置置等等方方式式。其其中中棘棘轮轮棘棘爪爪防防反反转转因因结结构构简简单单，而而且且能能够够释释放放贮贮存存在在光光杆杆及及装装置置上上的的反反转转扭扭矩矩，寿寿命命较较长长，现现场场也也可可以以随随时时更更换换，目目前前是是国内应用最多的一种防反转装置结构形式。国内应用最多的一种防反转装置结构形式。该防反转系统一般装在驱动装置输入轴上，依靠刹车带的摩擦力释放反转势能。当驱动装置工作时，棘爪在离心力的作用下与棘轮刹车带
34、脱离啮合，防反转系统不工作。当停机时，杆柱反转带动光杆反转，这时棘爪在重力和弹簧力作用下与棘轮刹车棘轮棘轮-棘爪式防反转装置棘爪式防反转装置带啮合，防反转系统工作，依靠摩擦力避免驱动装置高速反转。通过手动旋松扭矩释放螺栓，可以将贮存在杆柱中的反转扭矩释放掉，提高了驱动装置操作维护的安全性。不足不足 该系统不仅结构简单，成本低，而且能够释放贮存在光杆及装置上的反转扭矩，现场也可以随时更换。为保证防反转系统可靠工作，需要经常调整棘轮刹车带摩擦面的压为保证防反转系统可靠工作，需要经常调整棘轮刹车带摩擦面的压紧力。紧力。低速时，棘轮棘爪由于接触会产生噪音和磨损。低速时，棘轮棘爪由于接触会产生噪音和磨损
35、。刹车带摩擦面压紧力调整及反转扭矩释放都需要人为近距离操作，而且在刹车带摩擦面压紧力调整及反转扭矩释放都需要人为近距离操作，而且在扭矩释放过程中，杆柱还会以一定速度反转，如果人为操作不当或刹车带扭矩释放过程中，杆柱还会以一定速度反转，如果人为操作不当或刹车带摩擦面打滑，也会对操作者带来安全隐患。摩擦面打滑，也会对操作者带来安全隐患。1 12 23 3 该种防反转系统工作原理类同汽车刹车系统。当螺杆泵停机时，杆柱反转驱动液压马达，输出的液压油驱动摩擦块作用于刹车盘，缓慢释放掉弹性能。反转扭矩越大，摩擦力也越大，反转扭矩小，摩擦力也小。该种防反转系统可以完全释放掉杆柱弹性能，扭矩释放不需要人员参与
36、，可靠性较高。不足：价格较高，液压件要求具有较高的质量，对环境条件要求较高。液压防反转系统失效形式：失效形式：液压系统漏油，油品变质，液压马达损坏。液压系统漏油，油品变质，液压马达损坏。操作性：操作性：更换维护方便，需要有专业人员操作。更换维护方便，需要有专业人员操作。安全防护技术安全防护技术安全防护技术安全防护技术 螺杆泵驱动装置安全防护技术是为了防止螺杆泵驱动装置的零部件破螺杆泵驱动装置安全防护技术是为了防止螺杆泵驱动装置的零部件破损、松脱和损坏造成人员、设备伤害的技术。损、松脱和损坏造成人员、设备伤害的技术。驱动装置安全防护技术主要包括光杆方卡防护罩、加强型皮带罩和安全驱动装置安全防护技
37、术主要包括光杆方卡防护罩、加强型皮带罩和安全标识。标识。光杆方卡防护罩是在螺杆泵生产井上现场安装，套在光杆方卡外面，连光杆方卡防护罩是在螺杆泵生产井上现场安装，套在光杆方卡外面，连于螺杆泵驱动装置上端盖上，在生产中起到安全防护作用，防止方卡螺栓松于螺杆泵驱动装置上端盖上，在生产中起到安全防护作用，防止方卡螺栓松脱飞出、光杆甩弯伤人问题。脱飞出、光杆甩弯伤人问题。加强型皮带罩要求皮带罩有足够的结构强度，现场操作方便，能够避免加强型皮带罩要求皮带罩有足够的结构强度，现场操作方便，能够避免断裂的皮带、皮带轮损坏而带来的对操作人员的伤害，对于输入轴安装的棘断裂的皮带、皮带轮损坏而带来的对操作人员的伤害
38、，对于输入轴安装的棘轮棘爪系统同样起到防护作用。轮棘爪系统同样起到防护作用。安全标识主要是为操做人员提供安全警示。安全标识主要是为操做人员提供安全警示。（1 1）专专用用井井口口：简简化化了了采采油油树树，使使用用、维维修修、保保养养方方便便，同同时时增增强强了了井井口口强强度度，减减小小了了地地面面驱驱动动装装置置的的振振动动，起起到到保保护护光光杆杆和和换换盘盘根根时时密密封井口的作用。封井口的作用。（2 2）光杆：强度大、防断裂，光洁度高，有利于井口密封。）光杆：强度大、防断裂，光洁度高，有利于井口密封。（3 3）抽抽油油杆杆扶扶正正器器：避避免免或或减减缓缓杆杆柱柱与与管管柱柱的的磨磨
39、损损，使使抽抽油油杆杆在在油油管内居中，减缓抽油杆的疲劳。管内居中，减缓抽油杆的疲劳。（4 4）油管扶正器：减小管柱振动。）油管扶正器：减小管柱振动。（5 5）抽油杆防倒转装置：防止抽油杆倒扣。）抽油杆防倒转装置：防止抽油杆倒扣。（6 6）油管防脱装置：锚定泵和油管，防止油管脱落。）油管防脱装置：锚定泵和油管，防止油管脱落。（7 7）防蜡器：延缓原油中胶质在油管内壁沉积速度。）防蜡器：延缓原油中胶质在油管内壁沉积速度。（8 8）防防抽抽空空装装置置：地地层层供供液液不不足足会会造造成成螺螺杆杆泵泵损损坏坏，安安装装井井口口流流量量式或压力式抽空保护装置可有效地避免此现象的发生。式或压力式抽空保
40、护装置可有效地避免此现象的发生。（9 9）筛管：过滤油层流体。）筛管：过滤油层流体。3、螺螺杆杆泵泵采采油油系系统统的的配配套套技技术术、螺杆泵抽油杆的发展状况、螺杆泵抽油杆的发展状况、螺杆泵抽油杆的发展状况、螺杆泵抽油杆的发展状况 抽油杆是有杆抽油设备的重要部件，它将地面驱动装置的动力传递至井下，驱动转子旋转，实现抽汲运动。抽油杆的疲劳强度和使用寿命影响了整个螺杆泵采油系统的运转周期。抽油杆柱由数十根或数百根抽油杆通过接箍连接而成。在螺杆泵采油系统中，抽油杆柱承受拉、压及扭力等循环载荷的作用，其工作环境为含有一定腐蚀介质的原油。因此，抽油杆的故障形式为疲劳断裂或脱扣。抽油杆的断脱事故会严重影
41、响整个抽油系统的运转周期及原油产量，增加维护费用，提高采油成本。国内各大油田在螺杆泵抽油杆的断脱机理方面开国内各大油田在螺杆泵抽油杆的断脱机理方面开国内各大油田在螺杆泵抽油杆的断脱机理方面开国内各大油田在螺杆泵抽油杆的断脱机理方面开展了许多研究工作。通过对现场螺杆泵抽油杆故障类展了许多研究工作。通过对现场螺杆泵抽油杆故障类展了许多研究工作。通过对现场螺杆泵抽油杆故障类展了许多研究工作。通过对现场螺杆泵抽油杆故障类型分析，针对不同的断脱原因，采取了相应的解决措型分析，针对不同的断脱原因，采取了相应的解决措型分析，针对不同的断脱原因，采取了相应的解决措型分析，针对不同的断脱原因，采取了相应的解决措
42、施。如通过改变抽油杆接头形式，改善螺杆泵抽油杆施。如通过改变抽油杆接头形式，改善螺杆泵抽油杆施。如通过改变抽油杆接头形式，改善螺杆泵抽油杆施。如通过改变抽油杆接头形式，改善螺杆泵抽油杆螺纹受力状态；合理匹配泵杆，提高承载安全系数；螺纹受力状态；合理匹配泵杆，提高承载安全系数；螺纹受力状态；合理匹配泵杆，提高承载安全系数；螺纹受力状态；合理匹配泵杆，提高承载安全系数；改进加工工艺，提高抽油杆质量等。上述实验研究，改进加工工艺，提高抽油杆质量等。上述实验研究，改进加工工艺，提高抽油杆质量等。上述实验研究，改进加工工艺，提高抽油杆质量等。上述实验研究，对提高螺杆泵抽油杆产品质量和现场应用水平有了很对
43、提高螺杆泵抽油杆产品质量和现场应用水平有了很对提高螺杆泵抽油杆产品质量和现场应用水平有了很对提高螺杆泵抽油杆产品质量和现场应用水平有了很大的指导作用。大的指导作用。大的指导作用。大的指导作用。1 1、抽油杆的服役条件、抽油杆的服役条件、抽油杆的服役条件、抽油杆的服役条件 在螺杆泵采油系统井下部件中，由抽油杆组成的抽油杆在螺杆泵采油系统井下部件中，由抽油杆组成的抽油杆在螺杆泵采油系统井下部件中，由抽油杆组成的抽油杆在螺杆泵采油系统井下部件中，由抽油杆组成的抽油杆柱是全部的转动件，它受到拉、压、扭、磨、疲劳以及腐蚀柱是全部的转动件，它受到拉、压、扭、磨、疲劳以及腐蚀柱是全部的转动件，它受到拉、压、
44、扭、磨、疲劳以及腐蚀柱是全部的转动件，它受到拉、压、扭、磨、疲劳以及腐蚀介质腐蚀的联合作用，其服役条件是：介质腐蚀的联合作用，其服役条件是：介质腐蚀的联合作用，其服役条件是：介质腐蚀的联合作用，其服役条件是：一是：承受循环载荷的作用一是：承受循环载荷的作用二是：受腐蚀介质的侵蚀作用二是：受腐蚀介质的侵蚀作用 杆柱承受的载荷包括：抽油杆重量，液柱重量，抽油杆柱在运动中受到的摩擦阻力，驱动杆柱旋转所需要的扭矩作用，因杆柱旋转而引起的拉压作用。油井中含有的水、硫化氢、二氧化碳、硫酸盐、微生物等腐蚀性介质，这些腐蚀介质或腐蚀微生物的存在，大大降低了抽油杆的疲劳寿命。螺杆泵抽油杆受力分析螺杆泵抽油杆受力
45、分析螺杆泵抽油杆受力分析螺杆泵抽油杆受力分析 在螺杆泵抽油系统的井下部件中，抽油杆柱是全部在螺杆泵抽油系统的井下部件中，抽油杆柱是全部在螺杆泵抽油系统的井下部件中，抽油杆柱是全部在螺杆泵抽油系统的井下部件中，抽油杆柱是全部的转动件，受拉、压、扭、摩、疲劳等作用力的影响严的转动件，受拉、压、扭、摩、疲劳等作用力的影响严的转动件，受拉、压、扭、摩、疲劳等作用力的影响严的转动件，受拉、压、扭、摩、疲劳等作用力的影响严重，它是抽油系统中最关键的部分，也是问题最多的部重，它是抽油系统中最关键的部分，也是问题最多的部重，它是抽油系统中最关键的部分，也是问题最多的部重，它是抽油系统中最关键的部分，也是问题最
46、多的部分，研究抽油杆柱的受力状态是螺杆泵抽油理论的基础。分，研究抽油杆柱的受力状态是螺杆泵抽油理论的基础。分，研究抽油杆柱的受力状态是螺杆泵抽油理论的基础。分，研究抽油杆柱的受力状态是螺杆泵抽油理论的基础。因此，必须从受力、设计、保护等不同的角度对抽油杆因此，必须从受力、设计、保护等不同的角度对抽油杆因此，必须从受力、设计、保护等不同的角度对抽油杆因此，必须从受力、设计、保护等不同的角度对抽油杆进行研究。进行研究。进行研究。进行研究。2 2 2 2、螺杆泵抽油杆受力分析、螺杆泵抽油杆受力分析、螺杆泵抽油杆受力分析、螺杆泵抽油杆受力分析螺杆泵抽油杆受力分析螺杆泵抽油杆受力分析螺杆泵抽油杆受力分析
47、螺杆泵抽油杆受力分析1 1、螺杆泵井杆柱断裂原因分析、螺杆泵井杆柱断裂原因分析 1 1热处理质量热处理质量热处理质量热处理质量 为了保证抽油杆的综合性能，必须通过热处理使其获得为了保证抽油杆的综合性能，必须通过热处理使其获得为了保证抽油杆的综合性能，必须通过热处理使其获得为了保证抽油杆的综合性能，必须通过热处理使其获得一定的综合力学性能，既要有一定的强度，又要有一定的塑一定的综合力学性能，既要有一定的强度，又要有一定的塑一定的综合力学性能，既要有一定的强度，又要有一定的塑一定的综合力学性能，既要有一定的强度，又要有一定的塑性和韧性。性和韧性。性和韧性。性和韧性。抽油杆失效原因分析抽油杆失效原因
48、分析 抽油杆是细长杆，细长杆在热处理上存在两大难题：一是热处理质量沿轴向均匀性不容易保证；二是变形较大，引起头部或杆体弯曲。虽然我国抽油杆厂采用热拉伸校直来解决抽油杆的变形问题，但仍然难以从根本上消除。抽油杆头部或杆体弯曲会引起很大的附加弯矩，使抽油杆发生早期疲劳断裂。2 2加工方法自身缺陷加工方法自身缺陷加工方法自身缺陷加工方法自身缺陷 对于摩擦焊接式空心抽油杆，国内大部分厂家在杆体焊接对于摩擦焊接式空心抽油杆，国内大部分厂家在杆体焊接对于摩擦焊接式空心抽油杆，国内大部分厂家在杆体焊接对于摩擦焊接式空心抽油杆，国内大部分厂家在杆体焊接后都没有进行整体调质热处理，而只是进行局部热处理，因此后都
49、没有进行整体调质热处理，而只是进行局部热处理，因此后都没有进行整体调质热处理，而只是进行局部热处理，因此后都没有进行整体调质热处理，而只是进行局部热处理，因此焊口附近存在热影响区。另外，焊逢部位处理后存在凸台，会焊口附近存在热影响区。另外，焊逢部位处理后存在凸台，会焊口附近存在热影响区。另外，焊逢部位处理后存在凸台，会焊口附近存在热影响区。另外，焊逢部位处理后存在凸台，会引起应力集中。引起应力集中。引起应力集中。引起应力集中。虽然摩擦焊接式抽油杆热影响区，可以通过整体调质热处理方法虽然摩擦焊接式抽油杆热影响区，可以通过整体调质热处理方法来消除，但焊口附近的应力集中现象却很难避免，这是由摩擦焊接
50、式来消除，但焊口附近的应力集中现象却很难避免，这是由摩擦焊接式抽油杆加工方式本身所决定的。因为摩擦焊接方式是将杆体高速旋转，抽油杆加工方式本身所决定的。因为摩擦焊接方式是将杆体高速旋转，杆头固定在机床的尾架上，靠两端头的摩擦生热将金属融化然后冷凝杆头固定在机床的尾架上，靠两端头的摩擦生热将金属融化然后冷凝的方法，将杆体与接头焊接在一起。由于需要焊接的两部件内外径都的方法，将杆体与接头焊接在一起。由于需要焊接的两部件内外径都在一定的公差范围内变化，因此在焊接前两端尺寸就很难相同，同时在一定的公差范围内变化，因此在焊接前两端尺寸就很难相同，同时受到机床的精度及杆体旋转时震动的影响，摩擦焊接后很难保