專利名稱：葉片式油氣水多相增壓泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多相增壓泵，尤其是一種葉片式油氣水多相增壓泵，屬于機(jī)械制造和多相流技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
80年代末，隨著石油工業(yè)從陸上向自然環(huán)境相對(duì)惡劣的海洋和沙漠的轉(zhuǎn)變，從相對(duì)集中的大型油氣田轉(zhuǎn)向小型邊際油氣田以及衛(wèi)星油田的開發(fā)，以多相增壓泵為核心的遠(yuǎn)距離輸送未經(jīng)處理的多相井流的油氣多相混輸技術(shù)，以其顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和可觀的經(jīng)濟(jì)效益得到各大石油公司的廣泛關(guān)注。但是由于多相流的復(fù)雜性以及我們對(duì)多相流認(rèn)識(shí)的局限性，在油氣水多相井流的遠(yuǎn)距離輸送過(guò)程中，傳統(tǒng)的氣、液分離、通過(guò)泵和壓縮機(jī)分別增壓輸送的方式依舊占據(jù)主要地位，在一些短距離的混輸管線中，氣液分別增壓后再混合輸送的方式也占有相當(dāng)大的比例，究其根本在于適合于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的油氣水多相增壓技術(shù)即多相泵的研制本身具有相當(dāng)大的難度，這一技術(shù)研究的關(guān)鍵在于尋求一種兼顧泵和壓縮機(jī)性能多相泵的設(shè)計(jì)方法。
國(guó)外在多相增壓泵的研制方面已經(jīng)取得一些初步的研究成果，試制了近10種不同類型的多相泵，其中最具代表性的是海神計(jì)劃的研究成果螺旋軸流式多相泵和德國(guó)Bornemann泵業(yè)公司等生產(chǎn)的雙螺桿式多相混輸泵。目前這兩種泵已有部分工業(yè)化產(chǎn)品，并在世界各地的陸上、海上油田以及深水油田開發(fā)中得到應(yīng)用。但到目前為止，多相增壓泵的性能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足油田現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要，一方面，由于多相流動(dòng)的復(fù)雜性，以及泵對(duì)流態(tài)和含氣率的依賴性，目前多相泵的使用范圍還受到一定限制；另一方面多相泵在高進(jìn)口氣液比工況下的性能和效率都有待提高，螺旋軸流泵當(dāng)進(jìn)口氣體體積含量達(dá)到50％時(shí)，最佳效率只有約45％，而雙螺桿式多相泵一方面對(duì)固體顆粒比較敏感，同時(shí)體積較大，在進(jìn)口氣體體積含量超過(guò)70％以后，其效率也迅速降低，同時(shí)多相泵還面臨的抗干轉(zhuǎn)、密封、潤(rùn)滑等一系列的技術(shù)問(wèn)題。就我國(guó)的實(shí)際情況而言，一方面，由于國(guó)外對(duì)現(xiàn)有關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品嚴(yán)格保密，另一方面由于我國(guó)油品具有高粘、高凝、含沙、油氣比變化大的特征等特點(diǎn)，國(guó)外引進(jìn)的多相泵在油田現(xiàn)場(chǎng)使用中也出現(xiàn)和遇到了一系列技術(shù)問(wèn)題，如多相泵對(duì)流型的適應(yīng)性、干轉(zhuǎn)、振動(dòng)、密封泄露、雜質(zhì)卡軸等，所以開發(fā)適合我國(guó)油田特色的多相泵勢(shì)在必行。
在我國(guó)，早在60年代大慶油田、勝利油田就曾對(duì)三螺桿、單螺桿式多相泵進(jìn)行過(guò)開發(fā)研制，但都因技術(shù)難度大、或這樣那樣的原因，未能繼續(xù)深入研究。進(jìn)入90年代以來(lái)，我國(guó)各大石油公司本著引進(jìn)與開發(fā)研制相結(jié)合的原則，一方面引進(jìn)國(guó)外較成熟的設(shè)備在陸上油田或海上平臺(tái)進(jìn)行應(yīng)用研究，一方面與科研院所聯(lián)合進(jìn)行多相泵的研究工作，天津工業(yè)泵廠、船舶工業(yè)總公司711所等研制的雙螺桿泵、蘭州奈茨泵廠研制的單螺桿式混輸泵已進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用研究階段，從目前情況看，引進(jìn)和自行設(shè)計(jì)的多相混輸裝置在運(yùn)行過(guò)程中都存在這樣或那樣的問(wèn)題，可以說(shuō)在一定程度上多相泵自身存在的技術(shù)問(wèn)題已經(jīng)制約了這一技術(shù)的推廣和應(yīng)用。
國(guó)內(nèi)研制開發(fā)的多相泵基本上是容積式多相泵，以雙螺式多相泵為例，其典型特點(diǎn)是中小流量、中高增壓，而我國(guó)目前開發(fā)的雙螺桿泵多相泵實(shí)驗(yàn)樣機(jī)多為中低增壓，對(duì)固體顆粒敏感，在同等設(shè)計(jì)條件下，與葉片式機(jī)械相比其尺寸和重量都較大；對(duì)于傳統(tǒng)的葉片泵而言，由于高速旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力的作用，使得具有不同性質(zhì)的液體和氣體很容易發(fā)生相態(tài)分離，從而導(dǎo)致泵在氣液兩相流條件下的效率急劇降低甚至不能工作，常規(guī)離心泵當(dāng)進(jìn)口氣體體積含量達(dá)到4％時(shí)，其效率就迅速降低，當(dāng)進(jìn)口氣體體積含量超過(guò)10％時(shí)基本上無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)；軸流泵基本在進(jìn)口氣體含量超過(guò)20％以后，效率急劇降低直到失去增壓能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種葉片式油氣水多相增壓泵，兼顧泵和壓縮機(jī)性能，能夠保證葉片間具有很長(zhǎng)的方形通道、較大的流道曲率半徑，避免或延緩葉道內(nèi)氣液兩相間相態(tài)分離的發(fā)生，提高葉片式多相泵在多相輸送條件下的性能。
本發(fā)明的又一目的在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種葉片式油氣水多相增壓泵，泵殼采用分段式設(shè)計(jì)，便于維修和更換，采用開式結(jié)構(gòu)，并具有排沙結(jié)構(gòu)，可輸送一定含沙量的混合介質(zhì)，總體采用立式結(jié)構(gòu)，從而保證最小的海上和水下安裝。
本發(fā)明的另一目的在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種葉片式油氣水多相增壓泵，提出多級(jí)泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，對(duì)提高多相泵的整體運(yùn)行性能具有重要的意義。
本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種葉片式油氣水多相增壓泵，至少包括增壓裝置、軸承及密封裝置和動(dòng)力裝置，其中，增壓裝置與動(dòng)力裝置的轉(zhuǎn)軸同心設(shè)置，增壓裝置和動(dòng)力裝置均通過(guò)軸承及密封裝置固設(shè)在各自的轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸通過(guò)聯(lián)軸器與動(dòng)力裝置相連，動(dòng)力裝置帶動(dòng)增壓裝置工作，多相流體在增壓裝置中增壓后輸出，所述的增壓裝置內(nèi)設(shè)有多相增壓?jiǎn)卧?，該多相增壓?jiǎn)卧ㄟ^(guò)增壓裝置的轉(zhuǎn)軸與動(dòng)力裝置相連。
動(dòng)力裝置為高速變頻防爆電機(jī)。
多相增壓?jiǎn)卧扇~輪、級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)器組成，其中，葉輪通過(guò)鍵固設(shè)在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸與動(dòng)力裝置的傳動(dòng)軸通過(guò)聯(lián)軸器相連，并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)；級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)器通過(guò)連接裝置固設(shè)在多相泵殼體上并套設(shè)在轉(zhuǎn)軸上，級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)器不隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在葉輪和級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)器的外部圍設(shè)有分段式泵殼。
級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)器外表面設(shè)有一個(gè)以上導(dǎo)葉，用于疏導(dǎo)流體的流動(dòng)方向和剪切較大的氣團(tuán)或液塞。
葉輪采用錐型輪轂，剖面為梯形，其內(nèi)部開設(shè)通孔；并設(shè)有使葉輪與轉(zhuǎn)軸連接的鍵槽；在葉輪的外壁圓周上設(shè)有一個(gè)以上螺旋型的葉片。
多相增壓?jiǎn)卧獮橐粋€(gè)以上，每個(gè)多相增壓?jiǎn)卧谋脷な孜层暯硬⒈舜说志o，首、末兩個(gè)多相增壓?jiǎn)卧捻敹撕偷锥朔謩e設(shè)有壓板，該壓板通過(guò)穿設(shè)其間的壓緊裝置將多個(gè)增壓?jiǎn)卧潭?、壓緊；該壓緊裝置為長(zhǎng)螺栓。
上述的連接裝置為套筒，套筒外壁固設(shè)在泵殼內(nèi)壁上，其內(nèi)壁套設(shè)在級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)器上并與其間隙設(shè)置，級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)器套設(shè)在增壓裝置的轉(zhuǎn)軸上，且不隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
多相增壓裝置泵殼外壁設(shè)有冷卻盤管，用于防止轉(zhuǎn)軸干運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)引起的葉輪、軸承或其他部件的熱膨脹和損壞。
增壓裝置入口處設(shè)有吸入單元，該吸入單元包括導(dǎo)流錐和均化輪，導(dǎo)流錐的錐頂與泵體的入口對(duì)正設(shè)置，錐體與兩側(cè)泵殼形成流體通道，導(dǎo)流錐的底部固設(shè)在增壓裝置的轉(zhuǎn)軸上，導(dǎo)流錐和均化輪用于梳直流體。導(dǎo)流錐外壁表面上開設(shè)有導(dǎo)流槽，用于疏導(dǎo)流體流向并剪切氣團(tuán)或液塞。導(dǎo)流槽的開槽方向與葉片的螺旋方向一致，用于使多相流進(jìn)一步均勻混合，防止砂粒在導(dǎo)流錐前沉積。導(dǎo)流錐與均化輪可一體連設(shè)。
動(dòng)力裝置外圍設(shè)有冷卻盤管，外部還架設(shè)有操作面板。
綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、優(yōu)化后的葉片式多相泵兼顧泵和壓縮機(jī)性能，能夠保證葉片間具有很長(zhǎng)的方形通道、較大的流道曲率半徑，避免或延緩葉道內(nèi)氣液兩相間相態(tài)分離的發(fā)生，提高葉片式多相泵在多相輸送條件下的性能；2、采用開式結(jié)構(gòu)，并具有排沙結(jié)構(gòu)，可輸送一定含沙量的混合介質(zhì)。
3、泵殼上設(shè)計(jì)有具有冷卻盤管，可以防止干運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)引起的葉輪、軸承或其他部件熱膨脹和損壞。
4、具有進(jìn)口均化器和級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)裝置，保證葉片式多相泵各級(jí)葉輪良好的工作條件和性能。
5、采用高速變頻電機(jī)，并輔有運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，配合多相緩沖均混裝置，保證多相泵的具有良好的變工況性能。
6、出口設(shè)計(jì)有徑向擴(kuò)壓段和壓出室，可以進(jìn)一步將實(shí)現(xiàn)壓力能的轉(zhuǎn)化，并為氣液兩相之間的能量交換和均衡提供保證。
7、泵殼采用分段式設(shè)計(jì)，便于維修和更換，進(jìn)口部分泵殼底部設(shè)有排沙孔，可用于輸送含沙混合介質(zhì)。
8、總體結(jié)構(gòu)采用立式結(jié)構(gòu)，從而保證最小的海上和水下安裝尺寸。
9、多級(jí)泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)提高多相泵整體運(yùn)行性能具有重要的意義。
綜上所述，本發(fā)明節(jié)約設(shè)備和管線建設(shè)費(fèi)用、大大簡(jiǎn)化油氣集輸?shù)墓に嚵鞒?、降低操作費(fèi)用的同時(shí)，通過(guò)降低井口背壓，提高油田的采收率，實(shí)現(xiàn)邊際油田、衛(wèi)星油田和深水油田的經(jīng)濟(jì)開采。


圖1為本發(fā)明葉片式油氣水多相增壓泵結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖2為本發(fā)明多相增壓?jiǎn)卧Y(jié)構(gòu)示意圖之一；圖3為本發(fā)明葉輪剖面示意圖；圖4為本發(fā)明級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明導(dǎo)流錐結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖6為本發(fā)明導(dǎo)流錐結(jié)構(gòu)示意圖之二；圖7為本發(fā)明葉片式油氣水多相增壓泵結(jié)構(gòu)示意圖之二；圖8為本發(fā)明多相增壓?jiǎn)卧Y(jié)構(gòu)示意圖之二。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明如圖1所示，為本發(fā)明葉片式油氣水多相增壓泵結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可知為了適應(yīng)海上平臺(tái)和未來(lái)深水油田的應(yīng)用，整個(gè)葉片式多相泵采用立式設(shè)計(jì)，主要由動(dòng)力裝置1、密封、軸承裝置2和增壓裝置3組成，動(dòng)力裝置1通過(guò)密封、軸承裝置2、聯(lián)軸器與增壓裝置3連接。該多相增壓泵要求轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，因此通常動(dòng)力裝置1采用高速變頻防爆電機(jī)。
增壓裝置3中有包括有吸入單元31、多相增壓?jiǎn)卧?2、末級(jí)擴(kuò)壓段33、泵殼34以及其他輔助裝置，比如軸承、密封、潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成，在泵殼34外部還設(shè)有冷卻盤管35。
在增壓裝置3入口處設(shè)有吸入單元31，該吸入單元包括導(dǎo)流錐311和均化輪，導(dǎo)流錐311的錐頂與泵體的入口對(duì)正設(shè)置，錐體與兩側(cè)泵殼形成流體通道，導(dǎo)流錐311的底部固設(shè)在轉(zhuǎn)軸上，導(dǎo)流錐311和均化輪起到梳直流體的作用。如圖5、6所示，導(dǎo)流錐311外壁表面上開設(shè)有導(dǎo)流槽3111，用于疏導(dǎo)流體流向。導(dǎo)流槽3111的開槽方向與葉片的螺旋方向一致，可以使多相流進(jìn)一步混合均勻，防止在導(dǎo)流段發(fā)生湍流使砂粒在導(dǎo)流錐前沉積。導(dǎo)流槽3111的主要作用是為了梳直流體，保證進(jìn)入泵殼的流體在入口處有符合要求的速度場(chǎng)，當(dāng)速度分布均勻時(shí)，水力損失最小。
如圖7所示，為本發(fā)明葉片式油氣水多相增壓泵的結(jié)構(gòu)示意圖之二。從圖中可知，多相增壓?jiǎn)卧?2的數(shù)量為一個(gè)以上，每個(gè)增壓?jiǎn)卧?2都是由葉輪321和級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)器322組成，其外部設(shè)有分段式泵殼322。一個(gè)以上增壓?jiǎn)卧?2通過(guò)其外部的長(zhǎng)螺栓4壓緊。
在葉片式油氣水多相增壓泵中，每個(gè)增壓?jiǎn)卧?2均由葉輪321和級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)器322組成，級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)器322通過(guò)套筒324固定在泵殼325上，其結(jié)構(gòu)如圖2、圖8所示。多相流體在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪321中獲得動(dòng)能，而級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)器322的作用在于將多相流體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能，并起到整流作用，即將前一級(jí)排出的大氣團(tuán)打碎，形成均勻的混合流，為下一級(jí)葉輪的正常工作提供保證。葉輪321和級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)器322強(qiáng)迫泵輸介質(zhì)沿軸向運(yùn)動(dòng)，有效地減緩和抑制了氣液兩相介質(zhì)在流道內(nèi)的相態(tài)分離，保證泵內(nèi)氣液兩相均勻流，從而有效地提高了泵在多相流工況下工作性能和效率。與常規(guī)單相泵相比，其工作的進(jìn)口含氣率范圍為0-100％，效率的下降點(diǎn)在進(jìn)口含氣率達(dá)到或超過(guò)50％以上。
葉輪321的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖中葉輪321外表面上設(shè)置的葉片3212為四個(gè)。輪轂3211有一定的錐度，葉片3212從輪轂3211到輪緣逐漸變薄，葉型兼顧泵和壓縮機(jī)中葉型的特點(diǎn)，保證沿流動(dòng)方面和垂直流動(dòng)方向的壓力遞增速度比較平緩，以防止或減緩氣液兩相間相態(tài)分離的發(fā)生。由于參數(shù)的選取對(duì)葉輪的流動(dòng)性能具有決定性作用，而合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以有效地防止氣液兩相分離，是保證兩相輸送的必要條件。經(jīng)過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)的反復(fù)論證，給出葉片的基本設(shè)計(jì)參數(shù)選取范圍見(jiàn)表1，這些參數(shù)的優(yōu)化和合理選取，對(duì)保證泵在油氣水多相條件下良好的工作性能提供了保證。
在葉片式油氣水多相增壓泵中，緊靠葉輪321后面裝有級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)器322，其功能除了消除葉輪321出口流體環(huán)量，將流體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能外，還可以利用其上安裝的導(dǎo)葉3221的剪切的作用，破碎葉輪321出口形成的氣團(tuán)或液塞，在一定程度上調(diào)整氣液兩相流體流動(dòng)狀態(tài)，為下一多相增壓?jiǎn)卧恼９ぷ魈峁┍ＷC。導(dǎo)葉3221的擴(kuò)壓度和葉型要根據(jù)壓縮單元的吸入條件，所述的吸入條件包括氣液比、吸入壓力等條件，而且要根據(jù)泵軸轉(zhuǎn)速的大小而定。葉片式油氣水多相增壓泵中導(dǎo)葉3221的具體結(jié)構(gòu)如圖4所示，導(dǎo)葉3221輪轂為錐形結(jié)構(gòu)，具體設(shè)計(jì)中采用流線法進(jìn)行。圖中導(dǎo)葉3221的數(shù)量為十三枚。
如圖1所示，增壓裝置3的末端設(shè)有末級(jí)擴(kuò)壓段33和壓出室，用于實(shí)現(xiàn)多相流體動(dòng)能向壓力能的轉(zhuǎn)變。末級(jí)擴(kuò)壓段33為優(yōu)化的徑向設(shè)計(jì)，壓出室可以采用環(huán)形壓出室，一方面保證動(dòng)能的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，另一方面也可以使具有相對(duì)速度差氣液兩相間能量進(jìn)一步交換能量，減少速度滑差。
從圖1中可知，葉片式油氣水多相增壓泵除了上述的主要裝置之外，還包括軸承、密封、潤(rùn)滑等輔助裝置。增壓泵的泵體采用分段設(shè)計(jì)，便于安裝和拆卸，在首級(jí)泵體中有定期除沙孔；在泵的末級(jí)裝有冷卻水套，用于保障泵在干運(yùn)轉(zhuǎn)工況下的工作性能。
根據(jù)氣體的可壓縮性，前后級(jí)葉片采用不同的設(shè)計(jì)參數(shù)，前幾級(jí)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于避免氣液之間的相態(tài)分離，所以揚(yáng)程系數(shù)的選取和增壓值的選取都比較保守，后面幾級(jí)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在混合增壓上，設(shè)計(jì)增壓值比較大。
另外，多相泵機(jī)組的設(shè)計(jì)采用立式結(jié)構(gòu)，電機(jī)在上部、泵體在下部，泵的轉(zhuǎn)速采用變頻調(diào)速器，泵的進(jìn)出口具有壓力、溫度、流量測(cè)試裝置，為變頻器根據(jù)來(lái)流情況變化進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)提供依據(jù)。
表1多相增壓泵葉輪設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇范圍

所述的增壓裝置在用于6級(jí)以上工業(yè)用多級(jí)泵的設(shè)計(jì)時(shí)，采用分段設(shè)計(jì)，增壓?jiǎn)卧O(shè)計(jì)根據(jù)級(jí)數(shù)變化而有所改變。在葉片式油氣水多相增壓泵的出口設(shè)有壓出單元，壓出單元由徑向擴(kuò)壓段和壓出室組成，可以進(jìn)一步將實(shí)現(xiàn)壓力能的轉(zhuǎn)化，并為氣液兩相之間的能量交換和均衡提供保證。
因此，本發(fā)明將使得油氣水多相不分離增壓也即多相增壓成為可能，在節(jié)約設(shè)備和相應(yīng)管線建設(shè)費(fèi)用、大大簡(jiǎn)化油氣集輸?shù)墓に嚵鞒?，降低操作費(fèi)用的同時(shí)，可以通過(guò)降低井口背壓，提高油田的采收率，實(shí)現(xiàn)邊際油田、衛(wèi)星油田和深水油田的經(jīng)濟(jì)開采。
與容積式多相泵樣機(jī)相比，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路為高轉(zhuǎn)速、低重量、小體積、大流量，具有一定的防沙功能，并考慮平臺(tái)和未來(lái)水下的應(yīng)用前景，采用立式結(jié)構(gòu)，便于進(jìn)一步水下撬裝化設(shè)計(jì)。
與一般的葉片泵相比，本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，借鑒單相泵和壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)考慮多相流體的特殊性，特別是氣體壓縮性，通過(guò)葉片泵的總體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，特別是兼顧泵與壓縮機(jī)性能的葉片葉型的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得泵內(nèi)氣液之間相態(tài)分離程度大大減弱，從而在很大程度上改進(jìn)葉片泵在多相流條件下的工作性能。
最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種葉片式油氣水多相增壓泵，至少包括增壓裝置、軸承及密封裝置和動(dòng)力裝置，其中，增壓裝置與動(dòng)力裝置的轉(zhuǎn)軸同心設(shè)置，分別通過(guò)軸承及密封裝置固設(shè)在各自的轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸通過(guò)聯(lián)軸器與動(dòng)力裝置相連，動(dòng)力裝置帶動(dòng)增壓裝置工作，多相流體在增壓裝置中增壓后輸出，其特征在于所述的增壓裝置內(nèi)設(shè)有多相增壓?jiǎn)卧?，該多相增壓?jiǎn)卧ㄟ^(guò)增壓裝置的轉(zhuǎn)軸與動(dòng)力裝置相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片式油氣水多相增壓泵，其特征在于所述的動(dòng)力裝置為高速變頻防爆電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片式油氣水多相增壓泵，其特征在于所述的多相增壓?jiǎn)卧扇~輪、級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)器組成，其中，葉輪通過(guò)鍵固設(shè)在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸與動(dòng)力裝置的傳動(dòng)軸通過(guò)聯(lián)軸器相連，并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)；級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)器通過(guò)連接裝置固設(shè)在多相泵殼體上并套設(shè)在轉(zhuǎn)軸上，級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)器不隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在葉輪和級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)器的外部圍設(shè)有分段式泵殼。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的葉片式油氣水多相增壓泵，其特征在于所述的級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)器外表面設(shè)有一個(gè)以上導(dǎo)葉，用于疏導(dǎo)流體的流動(dòng)方向和剪切氣團(tuán)或液塞。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的葉片式油氣水多相增壓泵，其特征在于所述的葉輪采用錐型輪轂，剖面為梯形，其內(nèi)部開設(shè)通孔；并設(shè)有使葉輪與轉(zhuǎn)軸連接的鍵槽；在葉輪的外壁圓周上設(shè)有一個(gè)以上螺旋型的葉片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的葉片式油氣水多相增壓泵，其特征在于所述的多相增壓?jiǎn)卧獮橐粋€(gè)以上，每個(gè)多相增壓?jiǎn)卧谋脷な孜层暯硬⒈舜说志o，在首、末兩個(gè)多相增壓?jiǎn)卧捻敹撕偷锥朔謩e設(shè)有壓板，且該壓板通過(guò)穿設(shè)其間的壓緊裝置將一個(gè)以上多相增壓?jiǎn)卧潭?、壓緊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的葉片式油氣水多相增壓泵，其特征在于所述的壓緊裝置為長(zhǎng)螺栓。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的葉片式油氣水多相增壓泵，其特征在于所述的連接裝置為套筒，套筒外壁固設(shè)在泵殼內(nèi)壁上，其內(nèi)壁套設(shè)在級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)器上并與其間隙設(shè)置，級(jí)間流態(tài)調(diào)節(jié)器套設(shè)在增壓裝置的轉(zhuǎn)軸上，且不隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的葉片式油氣水多相增壓泵，其特征在于所述的多相增壓裝置泵殼外壁設(shè)有冷卻盤管，用于防止轉(zhuǎn)軸干運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)引起的葉輪、軸承或其他部件的熱膨脹和損壞。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片式油氣水多相增壓泵，其特征在于所述的增壓裝置入口處設(shè)有吸入單元，該吸入單元包括導(dǎo)流錐和均化輪，導(dǎo)流錐的錐頂與泵體的入口對(duì)正設(shè)置，錐體與兩側(cè)泵殼形成流體通道，導(dǎo)流錐的底部固設(shè)在增壓裝置的轉(zhuǎn)軸上，導(dǎo)流錐和均化輪用于梳直流體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的葉片式油氣水多相增壓泵，其特征在于所述的導(dǎo)流錐外壁表面上開設(shè)有導(dǎo)流槽，用于疏導(dǎo)流體流向并剪切氣團(tuán)或液塞。
12.根據(jù)權(quán)利要求5或11所述的葉片式油氣水多相增壓泵，其特征在于所述的導(dǎo)流槽的開槽方向與葉片的螺旋方向一致，用于使多相流進(jìn)一步均勻混合，防止砂粒在導(dǎo)流錐前沉積。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的葉片式油氣水多相增壓泵，其特征在于所述的導(dǎo)流錐與均化輪一體連設(shè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片式油氣水多相增壓泵，其特征在于所述的動(dòng)力裝置外圍設(shè)有冷卻盤管，用于冷卻動(dòng)力裝置，其外部還架設(shè)有操作面板。
全文摘要
一種葉片式油氣水多相增壓泵，至少包括增壓裝置、軸承及密封裝置、動(dòng)力裝置，增壓裝置與動(dòng)力裝置的轉(zhuǎn)軸同心設(shè)置，并通過(guò)軸承及密封裝置固設(shè)在各自的轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸通過(guò)聯(lián)軸器與動(dòng)力裝置相連，動(dòng)力裝置帶動(dòng)增壓裝置工作，多相流體在增壓裝置中增壓后輸出，增壓裝置內(nèi)設(shè)有多相增壓?jiǎn)卧?。本發(fā)明兼顧了葉片泵和壓縮機(jī)的性能，優(yōu)化后的葉片式多相泵能夠避免或延緩葉輪流道內(nèi)氣液兩相間相態(tài)分離的發(fā)生，提高了葉片泵在輸送多相流體時(shí)的性能；采用開式結(jié)構(gòu)，泵殼上開設(shè)排沙孔，可用于輸送含沙混合介質(zhì)；動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置采用變頻裝置，配合多相流體緩沖均混器和自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，保證多相泵具有良好的變工況性能。
文檔編號(hào)E21B43/00GK1512076SQ0215972
公開日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2002年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月30日
發(fā)明者朱宏武, 李清平, 薛敦松 申請(qǐng)人:石油大學(xué)(北京), 中海石油研究中心