抽油泵运动规律的测试研究

抽油泵运动规律的测试研究

郭俊杰 刘波

浙江嘉松科技有限公司 河南商水 325100

浙江嘉松科技有限公司 安徽灵璧 325100

摘 要：本文通过对抽油泵试验台上的泵阀的运动情况进行仔细的观察，总结出了相关的运动规律，根据其测试情况发现，抽油泵的泵阀的运动既可以是上下的直线运动，也可以是旋转运动。这些运动规律的总结，将会给抽油泵的泵阀架构的结构设计提供一定的帮助，从而促进抽油泵的功能得到更好地发挥，更好地服务于人们的日常生活。

关键词：抽油泵；泵阀；运动规律

1. 对抽油泵的泵阀的运动规律进行观察研究的意义

对于整个抽油泵来说，抽油泵的球形阀件是非常关键的部件之一，而其工作环境通常是比较恶劣的。尤其是对于油田开采的后期来说，油井中的砂、水还有一些其他的腐蚀性介质，在这些物质的综合作用之下，泵阀组件就会遭到严重的破坏，从而使抽油泵的正常工作也会受到影响。根据相关的资料以及油田的实地考察数据显示，因泵阀受损坏而致使油泵不能够正常工作的概率是非常高的。正因为如此，要对抽油泵的泵阀的运动规律进行仔细的研究，然后以此为依据对其泵阀的结构进行有效的改进设计，并加强对与泵阀材料的选择，从而寻找更加合理化的泵阀的结构组件，选择更加恰当的工作方式，进而促进抽油泵的工作效率不断提高，更好地服务于油田的开采工作。

2 概述抽油泵试验装置

抽油泵的工作环境就是深井之下，其深度少至几百米，多至上千米，而且其工作时所使用的介质也并不是单相的，所以如果想要清楚了解抽油泵的泵阀的运动规律还是有一定的难度的。而且，各个油田油井所处的环境都是比较复杂多变的，所以想要寻找一般规律也是比较困难的。为了在时间以及资金有限的情况下探寻出泵阀运动的一般规律，可以在实验室进行油泵工作情况的模拟，进行抽油泵试验台的建立。

抽油泵试验台主要由两部分组成，第一部分就是动力部分，其工作流程是机油泵先通过溢流阀，然后再依次经过调速阀以及换向阀之后，就可以对液压油缸进行供油了，在这个过程中驱动液压油缸所进行的是上下的往复运动。这一部分的运动所模拟的实际状况是抽油机在地面所做的活动，也就是驴头在电机驱动四杆机构的推动下所进行的一系列的上下的往复运动。而第二部分则是关于抽油泵部分的运动，基于安装架的作用，将抽油泵安装在柴油筒内，然后柴油泵就可以对油筒进行供油了，这一过程中压力的供给是由溢流阀控制的，而且还需要安装顺序阀在泵的出口处，基于这个顺序阀的作用泵的出口处的压力就能够得到有效的控制了。在油缸的带动之下，上下往复运动会发生在柱塞上，在经过往复的运动之后，油筒内进可以进行抽油了。这也是对抽油泵在油井中的活动的具体模拟。

3 关于抽油泵泵阀运动规律的观察以及分析

上述关于抽油泵的试验台的设置中，所选择的工作介质是透明的柴油。首先，对于泵阀的运动可以用肉眼进行直接的观察，根据观察结果，我们就可以发现观察到的运动规律并不与想象中一样。垂直方向的直线运动与旋转运动会发生在实际的抽油泵的泵阀运动中，这两种旋转运动分别是:当柱塞以比较小的速度运动时，绕着水平轴泵塞进可以进行上下的运转了；当柱塞以比较大的速度运动时，那么泵塞就会进行自转以及公转两种旋转运动，其中绕着竖直轴所进行的水平转动是自转，而公转则是沿阀座的内孔边角绕着阀座孔的圆心轴所完成的。此外，旋转的角度也会受到柱塞运动速度的影响，其是正相关的，也就是阀球的旋转角度会随着柱塞运动速度的增大而增大。

此外，与常规想象有所偏差，阀球在工作的过程中所做的运动是比较复杂的，是直线运动与旋转运动的结合，这也是因为阀球以及阀座的结构的特殊性所造成的，此外，流体冲击还会对其造成一定的影响。通常来说，在流体经过不良的流线体时，在其后部往往会发生符层面脱落的现象。但是抽油泵的泵阀的形状正好属于不良体的范围，所以在流体绕过它进行流动时，脱体现象就会发生，与此同时，还会有横向力的产生。除此之外，对称性也是阀球的一个特点，当脱体现象发生时还会沿着“赤道”周围进行周而复始的移动，这也就意味着阀球会偏离阀座孔的轴心线，这个距离称为△x，而后就会在紧靠阀座的边角上进行旋转运动了，这也就是上述所说的“公转”现象。而且，流体的流动具有一定的不稳定性，再加上由于阀球的偏离所引发的流体相对于阀球流动的不对称性，阀球就会有挠动现象发生，在挠动的影响之下，这个横向力的作用点也会发生偏移，球心就不再是它的作用点，这也就会引起水平面上发生偏心的现象，进而导致阀球在水平面上有转动的现象发生，这也就是上述所提到的“自转”现象。这也就说明，阀球在工作的过程中，除了上下的直线运动之外，还有两种旋转的运动伴随发生，这也就是抽油泵泵阀的运动规律。

4 相关的测量参数以及装置

在抽油泵的试验台上设定一些参数进行测量，就可以对抽油泵以及柱塞的运动关系进行定量的分析了，时间与柱塞位移的关系曲线，泵的出口的压力曲线等等都被包含在内。但是阀球的旋转运动是复杂多变的，所以在对其进行测量时难度也是比较大的。在进行测量时可以借助传感器完成，中间会进行一定的放大，随后可以在磁带记录仪的帮助下进行数据的统一记录，然后借助计算机就可以实现相关的采样处理了，最后还需要进行数据列表、图形绘制以及储存等一系列的操作，进而方便后续的查阅。此外，这套测量系统的自动化程度还是比较高的，各组数据的同步操作也是可以实现的。

5 结语

总的来说，根据相关的试验以及观察可知，抽油泵的泵阀在运动时并不是按照人们想象中的规律进行的，在进行往复的上下直线运动的同时，还会伴随着进行“公转”以及“自转”的旋转运动，根据这一规律，其实是可以取消辅助球的，因为添加辅助球原本就是为了帮助主球进行自身的旋转，根据其自身的运动规律，如果加入了辅助球，那么就会致使主球的受力不均匀，从而致使密封性能遭到破坏。此外，根据相关的测量结果也可以发现，抽油泵的泵阀的位移曲线是不同于往复泵的泵阀的位移曲线的。此外，根据测量结果，在不受气体影响时，阀球在开启以及关闭时的滞后性是比较小的。

参考文献

[1]陶景明，李循迹，崔振华.抽油泵泵阀运动规律的测试研究.石油机械，1989(6):12-15．

[2]袁训义.硬质合金阀球在抽油泵中的应用.石油矿场机械,1986(3):197.

[3]罗治中.国外抽油泵发展动态与展望.石油矿场机械,1986(3):202-203.

[4]郑恰馀，鲁钟琪主编.《流体力学》.机械工业出版社,1980.

郭俊杰（一作） 男 1986 河南商水 325100 浙江嘉松科技有限公司 大专 泵阀方向
刘波（二作） 男 1985 安徽灵璧 325100 浙江嘉松科技有限公司 本科 泵阀方向