淺談雙螺桿泵在油田地區(qū)的應(yīng)用

趙鈺婷 高英晗

摘要：螺桿泵又叫漸進(jìn)式容積泵，由定子和轉(zhuǎn)子組成，兩者的螺旋狀過盈配合形成連續(xù)密封的腔體，通過轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)的傳輸。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、流量均勻、擾動(dòng)小、攜帶能力強(qiáng)、不會(huì)形成乳化液等優(yōu)點(diǎn)。本文主要對(duì)螺桿泵的基本結(jié)構(gòu)和工作原理方面進(jìn)行介紹，分析螺桿泵在集輸系統(tǒng)的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：螺桿泵;油田;應(yīng)用

一、雙螺桿泵工作原理

雙螺桿泵是利用螺桿的回轉(zhuǎn)來吸排液體的。中間螺桿為主動(dòng)螺桿，由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)，兩邊的螺桿為從動(dòng)螺桿，隨主動(dòng)螺桿作反向旋轉(zhuǎn)。主、從動(dòng)螺桿的螺紋均為雙頭螺紋。由于各螺桿的相互嚙合以及螺桿與襯筒內(nèi)壁的緊密配合，在泵的吸入口和排出口之間，就會(huì)被分隔成一個(gè)或多個(gè)密封空間。隨著螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)和嚙合，這些密封空間在泵的吸入端不斷形成，將吸入室中的液體封入其中，并自吸入室沿螺桿軸向連續(xù)地推移至排出端，將封閉在各空間中的液體不斷排出，猶如螺母在螺紋回轉(zhuǎn)時(shí)被不斷向前推進(jìn)的情形那樣，這就是螺桿泵的基本工作原理。

雙螺桿泵是由主從動(dòng)軸上相互嚙合的螺旋套和泵體或襯套間形成一個(gè)容積恒定的密封腔室，介質(zhì)隨螺桿軸的轉(zhuǎn)動(dòng)分別被送到泵體中間，兩者匯合在一起，最終送達(dá)泵的出口，從而實(shí)現(xiàn)泵輸送的目的。

雙螺桿泵可分為內(nèi)置軸承和外置軸承兩種形式。在內(nèi)置軸承的結(jié)構(gòu)型式中軸承由輸送物進(jìn)行潤(rùn)滑。外置軸承結(jié)構(gòu)的雙螺桿泵工作腔同軸承是分開的。由于這種泵的結(jié)構(gòu)和螺桿間存在的側(cè)間隙，它可以輸送非潤(rùn)滑性介質(zhì)。此外，調(diào)整同步齒輪使得螺桿不接觸，同時(shí)將輸出扭矩的一半傳給從動(dòng)螺桿。正如所有螺桿泵一樣，外置軸承式雙螺桿泵也有自吸能力，而且多數(shù)泵輸送元件本身都是雙吸對(duì)稱布置，可消除軸向力，也有很大的吸高。

二、雙螺桿泵的特點(diǎn)

雙螺桿泵是外嚙合的螺桿泵，它利用相互嚙合，互不接觸的兩根螺桿來抽送液體。雙螺桿泵作為一種容積式泵，泵內(nèi)吸入室應(yīng)與排出室嚴(yán)密地隔開。因此，泵體與螺桿外圓表面及螺桿與螺桿間隙應(yīng)盡可能小些。同時(shí)螺桿與泵體、螺桿與螺桿間又相互形成密封腔，保證密閉，否則就可能有液體從間隙中倒流回去。

雙螺桿泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，壽命長(zhǎng)，流量均勻，自吸能力強(qiáng)，容積效率高，無困油現(xiàn)象，無攪拌、無脈動(dòng)、平穩(wěn)的輸送各種介質(zhì)，由于泵體結(jié)構(gòu)保證泵的工作元件內(nèi)始終存有泵送液體作為密封液體，所有的泵有很強(qiáng)的自吸能力，且能汽液混輸。采用獨(dú)立潤(rùn)滑的外置軸承，允許輸送各種非潤(rùn)滑性介質(zhì)。臥式、立式、帶加熱套等各種結(jié)構(gòu)型式齊全，可以輸送各種清潔的不含固體顆粒的低粘度或高粘度介質(zhì)。

三、雙螺桿泵的優(yōu)點(diǎn)

1、輸送液體平穩(wěn)、流量均勻連續(xù)、無脈動(dòng)、無攪拌、振動(dòng)小、噪音低。

2、運(yùn)送液體的種類和粘度范圍寬廣，吸入性能好，有很強(qiáng)的自吸能力。

3、外置軸承結(jié)構(gòu)，采用獨(dú)立潤(rùn)滑，可以輸送各種非潤(rùn)滑性介質(zhì)。

4、采用同步齒輪驅(qū)動(dòng)，二轉(zhuǎn)子之間不接觸，即使短時(shí)間空轉(zhuǎn)也無妨。

5、泵體帶有加熱套，可以輸送各種清潔或含有固體小顆粒的低粘度或高粘度介質(zhì)（一般顆粒直徑小于0.12-0.2mm），與其它回轉(zhuǎn)泵相比，對(duì)進(jìn)入的氣體和污物不太敏感。

6、正確的選用材料，甚至可以輸送很多有腐蝕性的介質(zhì)。

7、雙吸式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上沒有軸向力，泵內(nèi)的回轉(zhuǎn)部件慣性力較低，故可使用很高的轉(zhuǎn)速。

8、軸端采用機(jī)械密封或波紋管機(jī)械密封，結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)，安裝保養(yǎng)容易，具有壽命長(zhǎng)、泄漏少、適用范圍廣的特點(diǎn)。

這些優(yōu)點(diǎn)也使得雙螺桿泵具有潛在的使用發(fā)展前景。

四、雙螺桿泵的用途

由雙螺桿泵的原理知道，對(duì)于外置軸承的雙螺桿泵，通過軸承定位，兩根螺桿在襯套中互不接觸，齒側(cè)之間保持恒定的間隙（其間隙值由工況及泵本身規(guī)格決定），螺桿外圓與襯套內(nèi)圓面也保持恒定的間隙不變。兩根螺桿的傳動(dòng)由同步齒輪完成。齒輪箱中有獨(dú)立的潤(rùn)滑，與泵工作腔隔開。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)大大拓寬了雙螺桿泵的使用范圍，即：除了輸送潤(rùn)滑性良好的介質(zhì)外，還可輸送大量的非潤(rùn)滑性介質(zhì)，各種粘度的介質(zhì)以及具有腐蝕性（酸、堿等性質(zhì)），磨蝕性的液體。

雙螺桿泵屬于非密封型容積泵，因此除了輸送純液體外，還可輸送氣體和液體的混合物，即汽液混輸，這也是雙螺桿泵非常獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)之一。

雙螺桿泵由于結(jié)構(gòu)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，可以自吸而無須專門的自吸裝置，而且由于軸向輸送軸流速度較小而具備很強(qiáng)的吸上能力。

另外雙螺桿泵在輸送過程中無剪切，無乳化作用，因此不會(huì)破壞分子鏈結(jié)構(gòu)和工況流程中所形成的特定的流體性質(zhì)，并且由于傳動(dòng)依靠同步齒輪，泵運(yùn)轉(zhuǎn)噪音低，振動(dòng)小，工作平穩(wěn)。

五、雙螺桿泵在油田的發(fā)展趨勢(shì)

在輸送原油方面，以往我國(guó)輸送原油主要采用離心式輸油泵，泵型單一，泵效不高，對(duì)輸送介質(zhì)的適應(yīng)性差，產(chǎn)品可靠性也不理想。而國(guó)外輸油泵除離心式輸油泵外，則大力發(fā)展和采用多螺桿泵。由于螺桿泵體積小，質(zhì)量輕，可靠性高，特別適合于高溫、高粘度、含固相原油的輸送及原油、水、天然氣多相流體輸送，尤其是多螺桿泵。

螺桿泵在原油輸送中具有許多其它類型輸油泵無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)外已得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)然，不同類型的螺桿泵在原油輸送方面也存在著不可避免的缺陷，這就要求視具體情況揚(yáng)長(zhǎng)避短，選擇不容類型的螺桿泵。

雙螺桿混輸泵式從輸送液體的普通雙螺桿泵經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)發(fā)展出來的一種油氣水混輸泵，設(shè)計(jì)原理與普通雙螺桿泵沒有本質(zhì)的區(qū)別，但其在設(shè)計(jì)中巧妙的利用了普通雙螺桿泵中存在的螺桿間隙和氣體的可壓縮性，借助于結(jié)構(gòu)上的特殊設(shè)計(jì)保證泵內(nèi)間隙的液態(tài)密封，真正實(shí)現(xiàn)了油氣水多相混輸。且螺桿泵揚(yáng)程高、效率高、噪聲低，適用于在高壓下輸送粘稠性液體。

作者單位：西北油田分公司采油三廠