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單螺桿泵文獻綜述
摘要：單螺桿泵性能優(yōu)越，被廣泛應(yīng)用于食品、冶金、造紙、印染、化工、化肥、制藥等工業(yè)部門螺桿泵屬容積式轉(zhuǎn)子泵，誕生于1931年。由于結(jié)構(gòu)獨特，有自吸能力、效率高、體積小、工作可靠，且可輸送粘度范圍寬廣的各種介質(zhì)，螺桿泵被廣泛應(yīng)用于石油化工、航運、電力、機械液壓系統(tǒng)、食品、造紙、污水處理等工業(yè)部門。作為節(jié)能和節(jié)材產(chǎn)品，螺桿泵在我國的應(yīng)用范圍正在不斷擴大，需求量連年增長，越來越受到重視。雖然我國國內(nèi)的螺桿泵與國外專業(yè)公司相比還存在差距，但隨著我國螺桿泵科研力量的投入及應(yīng)用實踐的增多，螺桿泵在替代原來傳統(tǒng)技術(shù)方面必將取得良好的使用效果，實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)材效益。
關(guān)鍵字:性能優(yōu)越 節(jié)能 節(jié)材
一、工作原理
單螺桿泵是一種內(nèi)嚙合回轉(zhuǎn)式容積泵，當(dāng)單線螺旋的轉(zhuǎn)子在雙線的螺旋的定了孔內(nèi)繞定子軸線作行星回轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子——一定子付之間形成的密閉腔就連續(xù)的、勻速的、容積不變的將介質(zhì)從吸入端輸送到輸出端。
二、螺桿泵應(yīng)用領(lǐng)域
石油工業(yè)：油田中原油、稠油、氣、砂等混合物的抽取及輸送。
化學(xué)工業(yè)：合成纖維液、粘膠液、油墨、尼龍粉液、懸浮液、乳濁液、聚合物、絮凝劑、沉淀劑、石灰乳的輸送。
造紙工業(yè)：輸送不同濃度的紙漿、棉漿、草漿，各種涂料，白液、黑液及堿回收中的重油。
非金屬礦：陶瓷工業(yè)生的中漿液、瓷油、耐火粘土懸浮液的輸送。高領(lǐng)土生產(chǎn)中的原料 漿液的輸送。
食品工業(yè)：輸送食品的原料、醬類、乳類物料，果汁、果醬，碳酸飲料及調(diào)料。啤酒廠中硅藻土、麥牙漿以及酒糟、濾泥各種液體的輸送。
其他工業(yè)：船舶中輸送燃油，掃倉，清除海上浮油，排放污水，污油至岸上及裝卸各種物料。建筑業(yè)中灰漿、灰膏、涂料的輸送。環(huán)保行業(yè)污泥輸送。
三、螺桿泵特性
1. 輸送范圍廣泛：從含固量60%的物料，且粘度高達1，000，000CPS的物料均可有效輸送。
2. 機械振動及噪聲低，運行中物料沒有攪動、剪切、湍流和攪拌。
3. 自吸能力強，吸上真空高度可達8.5米（28英尺）。
4. 由鋼性的轉(zhuǎn)子與彈性的定子組成的特殊結(jié)構(gòu)使其具有能輸送含固體顆粒的物料。
5. 被輸送物料的溫度最高可達到攝氏120度，流量最高可達260m3/h。壓力可達0.6，1.2，1.8，2.4,……9.6MPa。
6. 流量與轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系，可以方便的能過調(diào)整轉(zhuǎn)速來控制流量，通常可作計量泵用。
7. 不銹鋼（304，316，316L，904，329J1等）轉(zhuǎn)子，表面經(jīng)過特殊工藝物化處理，表面硬度可達HRC55-60，耐腐耐磨。
四、螺桿泵前景
單螺桿泵結(jié)構(gòu)簡單，不怕砂和雜質(zhì)，特別適用于高粘度、高固相原油及油氣水多相輸送。空心轉(zhuǎn)子螺桿泵的問世不僅為采油提供了更好更多的便利，也是螺桿泵向前發(fā)展的重要一步。
空心轉(zhuǎn)子螺桿泵采油系統(tǒng)主要由地面部分、電控部分、井下泵及配套工具等4部分組成，其中地面部分、電控部分與常規(guī)螺桿泵采油系統(tǒng)相同，配套工具包括與空心轉(zhuǎn)子配套用的熱洗閥、測壓閥等；不同的是井下泵由定子和空心轉(zhuǎn)子組成，空心轉(zhuǎn)子采用彎曲型材的模具和設(shè)備將等厚壁空心管一次拉制成型，中心形成與外壁型線相同的通道。此通道對開辟螺桿泵新的應(yīng)用領(lǐng)域至關(guān)重要，它既可作為壓力測試傳壓通道，還可作為清防蠟熱洗通道。
與常規(guī)螺桿泵采油系統(tǒng)相比，空心轉(zhuǎn)子加工工藝簡單，生產(chǎn)效率高，成本低，不僅節(jié)約材料，減輕轉(zhuǎn)子質(zhì)量，還提高了轉(zhuǎn)子的承載能力，增強了系統(tǒng)的可靠性。空心轉(zhuǎn)子螺桿泵采油技術(shù)不僅繼承了常規(guī)螺桿泵的優(yōu)點，還可實施大排量、快速熱洗清防蠟工藝，能實現(xiàn)壓力測試，具有抽油桿柱防脫扣功能。它的開發(fā)應(yīng)用提高了螺桿泵系統(tǒng)的工藝性能，降低了螺桿泵的費用，拓展了應(yīng)用范圍。隨著配套技術(shù)的日益完善，空心轉(zhuǎn)子螺桿泵有望在剖面測試、同井注采等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
五、定子改進
定子橡膠性能的改進
采油螺桿泵定子所使用的傳統(tǒng)橡膠材料為丁腈橡膠(NBR)。因采油螺桿泵的工作條件十分苛刻，如高溫、高壓、工作時間長、磨蝕性介質(zhì)、受周期性擠壓力等，使傳統(tǒng)的定子橡膠已臨近其性能極限，發(fā)展新膠種已成為一種迫切的需求。目前配方主要有：
1、羧基丁腈橡膠(XNBR)：它是丁二烯、丙烯腈和有機酸單體的三元共聚物，其特點是：耐熱油；耐磨；水溶脹??；壓縮永久變形??；彈性高；抗撕裂強度高；易擠出，有利于注壓成型；動態(tài)性能較好[6]。
2、丁腈橡膠與聚氯乙烯(PVC)，或羧基丁腈橡膠與聚氯乙烯的共混膠為橡塑混煉膠，與丁腈橡膠相比，有更好的擠出性能和耐油、耐化學(xué)藥品、耐溶劑性、耐水性和耐磨性，而且尺寸穩(wěn)定性較好，對定、轉(zhuǎn)子配合更易控制[7]。王霞、朱臣昌等[8]將不同PVC含量的橡膠試樣進行耐稠油性能測試并進行拉伸試驗，認為PVC樹脂的加入不僅提高丁腈橡膠的硬度、耐磨性能，而且改善了丁腈橡膠的塑性和共混膠的擠出性能，從而克服了螺桿泵定子襯套的加工難度。
3、氫化高飽和丁腈橡膠是通過對丁腈橡膠鏈段上的丁二烯單元進行選擇氫化，將不飽和雙鍵加氫反應(yīng)生成飽和碳—碳單鍵。氫化高飽和丁腈橡膠具有良好的耐熱和耐老化性能、耐腐蝕性能和耐低溫性能，還具有能在高溫下仍保持與常溫相當(dāng)?shù)奈锢頇C械性能的品質(zhì)。
4、在橡膠中加入填料可以改善橡膠的耐磨性、抗老化等各種性能。當(dāng)填料的結(jié)構(gòu)單元小到納米級時，材料的性質(zhì)發(fā)生了重大變化，不僅明顯改善了原有材料的性能，而且會有新的性能或效應(yīng)產(chǎn)生。納米材料與高分子材料大分子之間的接枝作用，不僅可顯著提高高分子材料的綜合性能，還可提高其熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和使用性能，進而延長制品的使用壽命[9,10]。
金屬定子
傳統(tǒng)單螺桿泵以丁腈橡膠為襯套的定子，在工作中由于受井下油氣水等多種組分的侵蝕、轉(zhuǎn)子的沖擊和磨損、定子在井下溫度的熱老化作用等，導(dǎo)致定子損壞，其工作壽命為一年半左右。若以金屬材料制造單螺桿泵的定子，并對轉(zhuǎn)子加以改造，即在轉(zhuǎn)子表面掛一層橡膠、尼龍或其他材質(zhì)，則能很好地提高泵的性能。
1、金屬定子的優(yōu)越性表現(xiàn)在[5]：
(1).承壓能力強
(2).相同排量的螺桿泵，金屬定子的螺桿泵泵體要比橡膠定子的螺桿泵泵體小
(3).與橡膠相比，金屬定子散熱快，不存在疲勞溫升和老化問題，所以定子壽命長
(4).轉(zhuǎn)子橡膠層較薄，受力均勻，機械效率高
(5).轉(zhuǎn)子油脹、溫脹和氣侵問題不明顯，更適應(yīng)惡劣環(huán)境
(6).定、轉(zhuǎn)子可重復(fù)利用，降低了成本
2、應(yīng)用前景
金屬定子單螺桿泵除應(yīng)用于地面驅(qū)動的常規(guī)方法外，還可應(yīng)用于潛油螺桿泵采油技術(shù)[5]。與橡膠定子螺桿泵相比優(yōu)勢較多，適用范圍廣，使用壽命長，效益高，收益好，前景廣闊。
六、單螺桿泵特點:
1、能輸送高固體含量的介質(zhì)；
2、流量均勻壓力穩(wěn)定，低轉(zhuǎn)速時更為明顯；
3、流量與泵的轉(zhuǎn)速成正比，因而具有良好的變量調(diào)節(jié)性；
4、一泵多用可以輸送不同粘度的介質(zhì)；
5、泵的安裝位置可以任意傾斜；
6、適合輸送敏感性物品和易受離心力等破壞的物品；
7、體積小，重量輕、噪聲低，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。
七、螺桿泵發(fā)展動態(tài)
大慶采研院螺桿泵技術(shù)年創(chuàng)效2000萬元
中原油田應(yīng)用螺桿泵技術(shù)節(jié)能降耗
勝利東辛采油廠螺桿泵連續(xù)桿工藝投產(chǎn)成功
投資半億 耐馳成亞太單螺桿泵制造中心
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