深井潜水泵运动规律
在试验中发现,深井泵泵阀的运动规律和以住人们对它的认识不完全相同,它的运动除了有垂直方向的直线运动,还伴随有两种旋转运动。当柱塞运动速度较小时,阀球绕水平轴上下旋转;当柱塞运动速度较大时,阀球绕竖直轴水平自转并且沿阀座内孔边角即阀座孔圆心轴公转。其旋转角速度与柱塞的运动速度有关,柱塞运动速度越大,阀球旋转角速度就越大。阀球的特殊运动形式主要与阀球、阀座结构的特殊性及流体的冲击有关。深井泵泵阀是一个球形阀件,当流体绕过它流动时,在其后部将发生附面层的脱离现象,同时产生一个横向激动力。由于阀球的对称性,这种横向激动力将沿阀球的“赤道”周围周而复始地移动,使阀球不是始终位于阀座孔轴心线上,而是偏离一个距离且紧靠在阀座边角上旋转,这就是“公转”现象。
另外,由于流体流动的不稳定以及阀球的偏离造成流体相对阀球流动的不对称性,对阀球将产生一定的挠动,使这个横向力不是作用于球心,而是在水平面上又有一定的偏心,使阀球在水平面上还有一个转动,即“自转”现象。以上结论是在纯液体情况下得到的。在气液混相流时,由于气泡的存在,流场扰动更加剧烈,而且气泡对阀球具有一定的冲击作用,此时阀球运动就更加复杂,除了旋转运动以外,还有上下剧烈的跳动。
得出结论应对深井潜水泵做以下改进:
(1)阀球是深井泵中的一个主要部件,也是易损件,它决定着泵的效率及检泵周期。建议对混相流深井泵采用偏心球形阀球,对于流道狭小的深井泵采用滴形阀球,对含砂的抽油井用深井泵则采用镶有密封胶皮的锥形阀球。
(2)在保证最大过流面积的条件下,对于阀球罩的过流断面形状,应该尽量采用流线型,以减小过流阻力。
(3)在设计柱塞的结构时,应该考虑将柱塞下端的吸入口设计成流线型或喇叭口型,以降低其吸入阻力。在保证柱塞出口有最大过流断面的同时,将柱塞出口流道也设计成流线型,以降低柱塞出口处的过流阻力。