螺杆泵定_转子主要参数及定子模芯设计.pdf

第17卷第3期佳木斯大学学报(自然科学版)Vol.17No.3
1999年9月JournalofJiamusiUniversity(NaturalScienceEdition)Sep.1999

螺杆泵定、转子主要参数及定子模芯设计①

韩修廷李永东李庆芬梅晓娥

(大庆采油工艺研究所,大庆163453)(哈尔滨工程大学机电学院)(大庆采油工艺研究所)

摘要详细论述了螺杆泵定、转子的主要几何参数,分析了定子模芯的设计问题,并给出了较为
实用的理论和经验公式.
关键词螺杆泵定子转子模芯
分类号TH327
0引言

近年来,螺杆泵设计理论日渐受到人们的重视.在螺杆泵系统中,定子和转子是关键的部分,它的主
要几何参数直接影响泵的各种工作性能(如:理论排量、有效功率、扭矩等)和使用寿命.在螺杆泵设计
中,定子模芯的设计是具有决定意义的一个环节,只有设计出合格的定子模芯,才能制造加工出合格的
定子,从而保证整个螺杆泵采油系统的正常工作,并且确保它有足够的寿命.目前,螺杆泵设计尚无完善
的理论,作者多年从事螺杆泵的研究和设计工作,在这方面积累了较多的经验.本文给出了螺杆泵设计
中一些较为实用的理论和经验公式,所讨论的内容已经为油田生产的实际所用,并收到了良好的效果.
1定、转子的主要几何参数

1.1转子直径

螺杆泵的转子(见图1)直径对于螺杆泵的主要性能参数有许多影响,同时又受诸多因素限制.转子
直径大小对螺杆泵的理论排量、泵的有效输出功率、泵的轴功率、流速、转子有功扭矩、转子轴向力,定、
转子间的摩擦扭矩及螺杆泵的特性均有直接的影响.特别是转子在正常工作时所能承受的扭矩大小将
直接影响螺杆泵的使用寿命.

图1单头转子示意图
在设计转子直径时,首先应考虑的是影响寿命的参数,即转子所能承受的扭矩.
当我们设计一个泵时,首先要确定这个泵的理论排量和泵的压头,这两个主要性能参数确定之后,
由下式
2PM=$Põq
可求出转子有功扭矩,也就是转子在工作中克服压力及定转子间的摩擦扭矩

①收稿日期:1999—06—20

第一作者简介:韩修廷,男,1956年5月出生,1983年毕业于华东石油学院,现任大庆采油工艺研究所副总工程师.
第3期韩修廷等:螺杆泵定、转子主要参数及定子模芯设计572

$Põq2eDT$P
M==(1)
2PP
那么转子直径
PM
D=(2)
2eT$P
式中q—理论排量,m3ös;
e—偏心距,mm;
T—导程,mm,泵的总长度及每级压力确定后T随之而定;
$P—泵进出口压力差,MPa.
转子最小直径、最大直径受泵筒径向尺寸的控制,当泵筒直径确定后,转子及定子的最大径向尺寸

图2四头转子示意图
也就确定了,继而转子的偏心也随之而定.
D′-D
e=
2
图2表示出单头转子与多头转子的最小直径D和最大直径D′.
D为转子的公称直径,但由于在加工过程中要经过初成型加工、抛光、镀铬、研磨等,所以在设计转
子的尺寸时,要给出每道工序加工的尺寸,以单头泵的转子为例,如图3所示.

1.2转子头数

转子头数N的确定主要依据是螺杆泵排量,一般来讲,当排量
(500römin)小于300m3öd时,选螺杆泵转子为单头,排量大于300
m3öd时选多头转子,多头转子为螺旋线头数(N)超过2头者,定子头
数为N+1.
转子头数的形成是由形成摆线的基圆及滚动圆的比值确定的.就
多头转子来说,当滚动圆半径r与基圆半径R的比值röR=1ö3时,则
转子截面轮廓为三头;若röR=1ö4时,为四头;röR=1ö6时,为六头,
以此类推,如图4.

1.3定、转子导程

当螺杆泵的排量确定后,由式
-9
Qth=1440×4eDTn×10(3)图3转子加工尺寸示意图
得出定子导程

Qth
T=×109(4)
1440×4eDn
3
式中Qth—理论排量,möd;
e—偏心距,mm;
D—转子直径,mm;
672佳木斯大学学报(自然科学版)1999年

n—转速,römin;
则T定—定子导程,mm.
N+1
T定=T转(5)
N
转子导程

NT定
T转=(6)
N+1
式中N—为转子头数.

1.4定、转子总长度

图转子横截面示意图
1.4.1定子总长度4
当确定了定子的导程及泵的压头后那么定子橡胶衬套的长度也就确定了.因为螺杆泵的转子半径、
偏心距、导程确定之后,那么泵的每一级的压力也就确定了.

P总
K==泵的级数
P单
而泵的定子橡胶总长度=T×K
见图5泵的定子总长度为

LçL1+L2+L3+L4

式中L1—接头长度;

L2—橡胶底边至定位销中
心线距离;

L3—定子橡胶总长度;

L4—定子橡胶(或定子管)上端

面至上接头边缘长度.图5定子长度尺寸示意图
1.4.2转子总长度
如图1所示

L=L1+L2