1.前言

往复泵，是一种高压容积式泵，是最早出现的泵类机械，广泛的应用在石油矿场上。

往复泵有着很多优点，其自吸能力强，承受压力高，恒定流量，还能在严苛的条件下泵输送送腐蚀性，高粘度，高密度，高温等等特种介质。但其尺寸大，结构复杂，是其显著的不足。所以往复泵他虽然种类多，但批量小，而且通用化程度较低、专业配套性很强。因此，往复泵无论是与内燃机、活塞式压缩机等往复式机械相比，还是与离心泵等动力式泵相比，其都有很大的差距。由于其结构的复杂性以及通用化程度不高，在以前的发展中，很多场合中，往复泵的作用被其他产品所取代，其产量也很少，但这并不意味着往复泵有全部被替代的趋势。在某些条件苛刻的石油工业上，往复泵的地位无可代替。由此可知，要求得到往复泵的生存与更进一步的发展，就要充分发挥其本身的优势。^【1】 这就是说：

第一，往复泵能够适应各种特种介质的优势要充分发展。

第二，在流量比较小压力又很高的情况下，往复泵运转性好、整机效率高的优势要充分发挥。

第三，往复泵具有的大的流量恒定而且与排出压力无关的优势要发挥。^{【2】【3】 【4】【5】}

2.机械式往复泵的发展，技术性能

世界上第一台双缸双作用活塞式往复泵是1901年在美国得克萨斯州的斯宾尔托普研发出来并投入石油工业生产，距今，往复泵已经经历了一个多世纪的发展。随着钻井工艺的需求和机械制造业的发展，三缸单作用往复泵研发出来并在石油工业生产中大放异彩。三缸往复泵具有承压高、重量轻、机械效率高，与双缸往复泵相比较，流量不均匀得到很大的改善。三缸或多缸单作用往复泵以曲柄连杆机构为传动方式。此传动方式简单可靠，流量大，应用面广。在小型实验室计量泵中、超过1000kW的大功率石油钻井泵以及注水、压裂等往复泵，几乎都是此传动方式，从往复泵的诞生发展到今天，也都采用的这种结构或其变形结构。 ^{【6】 【7】}

多年来，人们在对传统往复泵工作原理研究逐步深入，取得了积极的成果。同时，也逐步地了解到传统曲柄连杆机构所带来的缺点。往复泵中，曲柄作为最关键部件 ,承担着运动和力的传递 ,其作用非常重要。因为几何形状复杂 ,曲柄的应力集中现象严重。往复泵以曲柄连杆机构形式传动，其活塞的运动类似正弦或余弦曲线的变化规律，流量，排出系统和吸入系统的压力脉动，活塞加速度计造成吸入系统惯性都是是瞬变，泵速越高，其加速度越大，惯性损失也越大。导致往复泵的自吸性能不断恶化，泵阀、柱塞、柱塞密封圈等运动密封件的工作环境也处于恶劣的情况，此情况遏制了往复泵的使用范围及发展。恒流量往复泵的制造，很好地满足了现场工艺要求。实现恒流量的一种方式是仍然采用机械传动方式，做出改变的是动力端的结构和传动方式。目前，国内只有中石化胜利石油管理局钻井工艺研究院成功研制以凸轮传动方式代替曲柄连杆机构的恒流量往复泵。该类型泵现已广泛推广应用于三次采油注聚合物溶液和注水。但对于恒流量往复泵理论研究仍然处于摸索阶段，有些认识仍然模糊不清，答案模棱两可不能将有关结论完全确定。所以仍然需要进一步开展研究，逐步使理论分析和实验研究趋于完善。^{【8】 【9】 【10】}

3.液压驱动往复泵的国内外发展概况