文 献 综 述

1.1 螺杆泵概述

采油用螺杆泵作为一种高效稳定的泵送设备，具有结构简便、操作方便、投资少、节能效果好经济性能好等优点，采油成本低且效率高，已经在世界各地的油田开采现场得到了越来越多的应用。它是一种容积式泵，其运动件只有螺杆（也称为转子），不含阀体，流道简单，具有连续稳定的输送介质、较低的水力损失及不易沉积沙粒等优点。与潜油电泵、柱塞泵等采油方法相比，优势明显，得到了世界各地油田开采单位的重视，已经成为一种重要的采油工具[1]。

螺杆泵最早是在上个世纪的三十年代被法国人Rene Moineau发明的，并且在当时获得了螺杆泵的专利权，至今已经经历了将近一个世纪。在这期间，螺杆泵作为一种先进的容积式泵，运转平稳，结构紧凑，容积效率高。因为以上的诸多优点，它被应用于各个行业领域，包括：船舶工业、石油工业、化工工业和食品工业等等，尤其是在石油开采行业，螺杆泵更是发挥了极其重要的作用，正逐渐的走向规范化和系列化 [2-4]。我国的螺杆泵工业的迅猛发展从下面的数据中可以直观感受，中国通用机械工业协会泵业分会统计的数据显示，1995～2001年间，螺杆泵的年产量还不到8000台，但此后产量增长迅猛，到2011年已经接近13万台[5、6]。螺杆泵发展到，已经是门类各异。主要的分类方式有：（1）按螺杆泵内螺杆的数目分，一般分成单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵和五螺杆泵四大类。目前生产和应用都较少的四螺杆泵，因为其流量没有五螺杆泵大，并且没有额外的优点，并没有较多存在的价值一般不单独列作一个门类。（2）按照螺杆螺旋在泵内啮合时构成的螺旋槽空间的密闭情况分，一般可以分成密封型螺杆泵和非密封型螺杆泵。（3）按照泵的出口压力分类可以分为低压泵、中压泵和高压泵。（4）按照安装位置分类可以分为卧式泵、立式泵、悬挂式泵等[7]

1.2 螺杆泵的工作原理及发展动向

1.2.1螺杆泵的工作原理

本课题主要是以应用较为广泛的单螺杆泵为研究对象，应用在油田开采现场中的单螺杆螺杆泵为例说明螺杆泵的举升原理，其中介质为原油。单杆螺杆泵的两个主要组成部件是金属转子和橡胶定子（也有陶瓷等硬质材料制作而成的定子，本课题主要指橡胶材料），同时包括万向节、传动轴、轴封、轴承座、吸入室和排出室等部件，如图1所示。

在对螺杆泵进行结构设计时，必须设计带有内螺旋面的特定橡胶 定子与相应的单螺杆转子进行匹配，这是为了能够把有原油介质在轴向方向上上分割成若干个密闭的密封腔，同时又可以在径向方向上将密封腔一分为二，从而能够更加有效的推挤原油介质逐渐前移，并同时能提供给原油介质一定的流量和压力，所以，在螺杆泵转子（螺杆）-橡胶定子（衬套）这一对运动副中，螺杆与衬套的螺旋方向必须一致。其中转子的外表面是单螺旋面，而定子的内表面是双螺旋面，这种结构能使它们之间的啮合保持连续不断，从整体上看，这些啮合点在空间上形成了一个密闭的曲线，并在橡胶衬套的每个导程内都生成了一个密闭的腔。这些密封腔室紧密的排列于转子和定子之间，长度为螺杆泵的全长。螺杆泵在工作时，吸入端的第一个密封腔的容积最先开始增大，在压力差的

图1 单螺杆泵的基本结构