提高螺杆泵定子橡胶材料寿命的分析与研究
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螺杆泵定子一、等壁厚定子常规螺杆泵定子是由丁腈橡胶浇铸在钢体泵筒内形成的,衬套内表面是厚薄不均的双螺旋曲面,工作时橡胶最厚的部分,热量容易聚集,使橡胶衬套发生物理、化学变化,导致定子过早失效;另外,橡胶衬套各处的溶胀[2]也不相同,由此改变了定子、转子良好啮合作用,降低了泵的工作效率。
等壁厚定子螺杆泵以金属取代常规定子薄厚不均的橡胶基体,或采用成型工艺使定子外观呈螺旋扭曲状,仅在内腔周围的金属表面保留一层薄的橡胶。
可以解决现有的螺杆泵定子同一截面内膨胀量不同导致泵效低、启动力矩大及抽油杆易断脱的问题。
1、与常规定子螺杆泵相比,等壁厚定子螺杆泵有以下优势[3]:(1).良好的散热特性,延长了螺杆泵的工作寿命等壁厚定子螺杆泵热生成较少,并具有更加优良的散热能力,同时采用等壁厚空心转子匹配,减小了转子对定子橡胶的侧向挤压力,从而使定子的损坏明显减少,延长了泵的工作寿命,降低了作业费用。
(2).均匀的橡胶膨胀,提高了泵的工作稳定性由于橡胶层厚度均匀,可实现较高的加大精度,泵工作时,在油和热效应的作用下,橡胶膨胀也均匀,更便于配泵。
(3).单级承压高,提高了系统效率螺杆泵是靠定子和转子的过盈来保证泵效和排量的,过盈大,则摩擦阻力大,传动功率损失就大。
而均匀壁厚的橡胶层在动态过程中抵抗变形的能力好,单级承压高,这就使定转子间可以最小的过盈达到最佳的配合,从而改善泵的工作性能。
(4).具有良好的技术经济指标等壁厚定子螺杆泵除上述工艺可行,还具有较高的经济效益,与常规螺杆泵相比较,现场事故少,机械损失小,可提高泵效,降低采油成本,具有良好的技术经济指标。
2、等壁厚定子的加工目前被考虑的方法主要有:第一是采取整体精密铸造,即定子管的外壁为等直径,内壁按螺杆泵转子模芯型线铸造;第二是采取分体精密铸造,即把定子管按轴线分两瓣铸造,铸造后再用金属胶粘牢,并用多个接箍紧固;第三是直接压制而成,即把钢管直接压制成转子模芯的形状,但这三种方案加大难度都比较大,生产成本高,可行性不是很好。
螺杆泵橡胶定子侵蚀磨损的影响因素背景在工业生产中,螺杆泵常被用作输送各种粘稠介质和高温或低温介质的工具。
螺杆泵的定子是由橡胶材料制成的,然而在使用一段时间后,定子表面会发生侵蚀和磨损,导致泵的使用寿命缩短,生产效率降低,对生产过程造成确定的损失。
因此,为了延长螺杆泵的使用寿命,需要讨论和分析影响其橡胶定子侵蚀磨损的因素。
影响因素分析介质性质介质性质是影响螺杆泵定子侵蚀磨损的紧要因素之一、各种介质的酸碱度、温度、粘度、比重等性质都会对定子的侵蚀磨损产生不同程度的影响。
通常来说,介质的酸性越强,螺杆泵定子的侵蚀磨损就越严重;介质的温度越高,定子的热胀冷缩就越明显,也会加剧其侵蚀磨损;介质的粘度越大,泵的摩擦损耗就越大,也会导致定子的侵蚀磨损。
物理因素除了介质性质外,螺杆泵使用过程中的物理因素也会影响定子的侵蚀磨损。
摩擦力、颗粒度和流速等物理因素都会对定子表面造成不同程度的磨损。
在螺杆泵的使用过程中,泵内液体的流速越大,摩擦力也就越大,导致定子的磨损加剧。
假如介质中还含有一些颗粒物,这些物质会对定子表面造成直接的磨损和擦伤,从而加速定子的侵蚀磨损。
使用条件使用条件也是影响螺杆泵定子侵蚀磨损的紧要因素之一、假如泵长期在高温、高压、高速或重载等恶劣的工况下运行,那么定子的侵蚀磨损就会加剧。
同时,假如泵的维护保养不适时,例如清理泵体和更换密封件等工作没有按时进行,也会导致定子的侵蚀磨损加剧。
解决方案了解影响螺杆泵定子侵蚀磨损的因素之后,可以实行一些措施来减缓或避开定子的侵蚀磨损。
更改介质性质首先,可以通过更改介质的酸碱度、温度、粘度等性质来减缓定子的侵蚀磨损。
例如,在腐蚀性介质中,可以选择高耐腐蚀度的材料制作定子;在高温介质中,可以使用特别的高温橡胶材料等。
加强定期维护保养其次,定期进行泵的维护保养是特别紧要的。
可以通过清理泵体、更换密封件、检查轴承、润滑等工作来保证泵的正常运行,在确定程度上减缓定子的侵蚀磨损。
橡胶材料加速老化试验与寿命预测方法研究进展作者:张昱旻来源:《科学与财富》2018年第31期摘要:橡胶材料作为一种高分子材料,通病是易老化,在使用及贮存过程中,其性能会随着时间的增加而逐渐下降,甚至丧失使用性能。
自从20世纪60年代报道了橡胶制品在使用过程中因老化现象而造成了巨大的经济损失后,人们广泛开展了自然老化和加速老化方法研究。
自然条件下橡胶的老化通常需要几年的时间,因此利用加速老化方法以进行橡胶材料的老化性能研究成为一种切实可行的办法。
关键词:橡胶材料;加速老化试验;寿命预测方法;橡胶作为高分子三大合成材料之一,通病是易于老化,在使用及贮存过程中,其性能会随着时间的增加而逐渐下降,甚至丧失使用性能,因此橡胶件是影响装备贮存寿命的薄弱环节。
一、橡胶材料加速老化试验1.橡胶材料加速老化试验方法。
在加速老化试验方法研究方面,人们最为常用的是烘箱加速老化试验、湿热老化试验方法。
曾有人设想利用反应机理和分子结构参数模拟橡胶的贮存和使用条件,直接将计算机作为一个“老化箱”进行老化试验,目前这种方法还存在困难。
1)热空气加速老化试验:橡胶材料在贮存条件下主要是热氧老化,其作用机制是热的作用将加速橡胶材料交联、降解等化学变化,宏观表现出物理机械性能的改变,某些性能与老化时间呈单一变化,如:扯断伸长率、应力松弛系数、压缩永久变形率等。
2)湿热老化试验:湿度会使橡胶试样膨胀,分子链间的空隙增大,暴露出较多的分子弱键,增加分子链的应力;使橡胶中的配合剂易扩散损失,促进含卤素链释放卤化氢;使变价金属起催化活化作用;使含酯、醚、酰胺基团的链发生水解反应;加速臭氧氧化的作用。
2.贮存环境对橡胶老化的影响。
1)温度的影响:橡胶属于高度交联的无定形聚合物,使用环境应保证其处于高弹状态,使用温度须高于玻璃化温度、低于粘流温度及分解温度。
温度升高,高分子链的运动加剧,一旦超过化学键的离解能,就会引起高分子链的热降解或基团脱落,从而使材料的物理性能发生显著改变。
橡胶材料老化机理与寿命预测研究橡胶材料是我们日常生活中广泛应用的材料,如轮胎、密封制品、管道等等,但是随着时间的推移,橡胶材料会出现老化现象,导致其性能下降,失去原有的功能。
了解橡胶材料老化机理和寿命预测研究对于橡胶材料的使用和生产具有重要意义。
一、橡胶材料老化机理橡胶材料在使用过程中会遭受各种外界因素的影响,导致其材料性能发生变化,出现老化现象。
橡胶材料老化机理可以从以下几个方面进行分析。
1. 氧化老化氧化是导致橡胶老化的主要因素之一。
在空气中含氧量高的环境中,橡胶材料很容易出现氧化现象。
氧化过程中,橡胶分子的长链高分子结构会断裂,并形成一些小分子氧化产物。
2. 光老化使用橡胶材料的环境中可能会有紫外线、紫外线辐射等光源,这些光源能穿透橡胶材料并与其分子发生相互作用。
这些相互作用会导致橡胶材料的分子链结构断裂,从而形成一些小分子氧化产物。
3. 热老化常温下,橡胶材料的长链高分子结构相对稳定,但是当橡胶材料受热作用时,其分子结构会发生变化。
热老化的原因在于分子对热的敏感性,高温会引起橡胶分子的活化,从而使得其细胞结构发生变化。
4. 化学老化在使用橡胶材料过程中,橡胶材料会遭受各种化学因素的影响。
这些化学因素可能是有害物质、油性物质、水、酸、碱等,导致橡胶分子链变化并产生氧化物。
二、橡胶材料寿命预测研究针对橡胶材料的老化现象,科研工作者通过研究橡胶材料寿命预测,找出了一些影响橡胶材料寿命的因素。
1. 贮存条件橡胶材料贮存条件越好,其寿命相对越长。
橡胶材料的贮存温度和湿度对其寿命有很大的影响。
一般而言,橡胶材料要存储在干燥、避光、低温、低湿的环境中。
2. 使用环境橡胶材料在不同的使用环境下有不同的寿命。
在各种外部因素影响下,橡胶材料的寿命也会受到影响。
例如,橡胶管道在被暴露在紫外线和氧化剂等环境中,寿命会比暴露在其他环境下的橡胶管道寿命要短。
3. 橡胶材料类型不同类型的橡胶材料具有不同的寿命。
例如,氟橡胶的耐化学质量很高,该材料能够抵抗多数化学药品的腐蚀,寿命较长。
采油螺杆泵定子橡胶失效分析与检验摘要:螺杆泵采油技术具有占地面积小、结构简单、效率高等优点,已经广泛应用于国内各大油田。
螺杆泵核心部件为橡胶定子和金属转子,两者配合运行时形成用于举升原油的密封腔室,但受到高温高压、强腐蚀性介质等油井极端复杂工况环境的影响,定子橡胶材料易产生膨胀,出现硬度下降、材料变软和摩损加剧等现象,橡胶老化加快了定子失效速度,导致螺标泵的使用寿命较短,制约着运行效率,在使用过程中时常出现运行故障。
这就需要对定子橡胶失效进行分析与研究,为选择满足油井工况要求的橡胶材料提供参考。
本文主要分析采油螺杆泵定子橡胶失效分析与检验。
关键词:螺杆泵;失效形式;材料引言螺杆泵定子橡胶损坏是由于溶胀、化学侵蚀和机械磨损导致,机械磨损多伴随着溶胀、化学侵蚀,多种因素共同作用与影响,加快了定子橡胶的失效速度。
从干摩擦、水润滑和油润滑实验结果来看,同样油井环境下橡胶材料磨损会引起机理变化,溶胀导致硬度、耐磨性下降,油液化学成分会侵蚀橡胶表面而改变分子链结构,因此,选择合适的材料对提升定子橡胶寿命有着重要作用。
1、定子橡胶材料类别(1)螺杆泵定子橡胶材料为丙烯腈橡胶,工作温度低于或等于80℃,井下复杂条件要求较高,必须进行研发,将工作温度提高到120℃。
由于其特殊的材料特性2)丁二烯橡胶分类。
①根据聚合温度,可分为高温聚合橡胶和低温聚合橡胶;②根据适用范围,可分为一般型和特殊型丙烯腈橡胶。
油田使用的丁二烯丙烯腈橡胶是由丁二烯丙烯腈组成的二元聚合物。
专用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯橡胶包括引入第三单体的三轴共聚物,例如羧甲基橡胶、氢氧化铝橡胶、与聚氯乙烯相结合的apaan橡胶和部分树脂丙烯腈-丁二烯-苯乙烯橡胶。
2、油田螺杆泵定子橡胶失效分析2.1溶胀失效螺杆泵定子橡胶出现溶胀,会在承压端产生突起,橡胶材料受到溶胀作用影响会导致体积变大,多出的体积会在承压端显现出来,这就是承端端突起的根本原因。
定子弹性体上也会存在一定程度的裂纹损伤,使定子表面变脆、变硬。
影响螺杆泵密封性能的原因及对策分析发布时间:2022-07-07T00:50:52.062Z 来源:《科学与技术》2022年3月第5期作者:李纲孙洪辉[导读] 密封性能是螺杆泵中经常发生的问题。
李纲孙洪辉大庆炼化公司黑龙江大庆 163411摘要:密封性能是螺杆泵中经常发生的问题。
本文主要阐述了螺杆泵的概述和工作原理,找出螺杆泵密封性能出现问题的原因,给出解决的办法,提高螺杆泵密封性能。
关键词:螺杆泵密封性能原因目前我国螺杆泵的发展速度越来越快,因为有着自身的多种优点所以被广泛的应用。
螺杆泵一般分为两部分,转子和定子,两部分之间有一定的空间,一般转子围绕定子运动,螺杆泵在工作的时候,空腔内的液体会向排出端进行运动,达到液体排出泵外的效果,然后在空腔内又会有新的液体被带入,经过反复的此过程运动,最终实现螺杆泵平稳运行。
1.造成螺杆泵密封性能故障的主要原因我国目前螺杆泵的研究发展方向为新材料的使用,达到改变螺杆泵的整体性能和延长使用寿命,但是螺杆泵的密封性能还是受到很多因素的影响,主要表现在以下几个方面:1.1 橡胶衬套与转子之间压力过大螺杆泵在实际的工作状态中,其中转子和橡胶轴套之间往往存在过盈的问题,过盈的现象可以有效的减少流体的损失,但是因为过盈的问题导致螺杆泵的内壁压力和密封腔压力产生压力差,压力差的产生降低了密封性能,从而导致泄漏。
螺杆泵的过盈量是指螺杆泵的内部结构橡胶内衬和转子之间的过盈量大小尺寸,螺杆泵内部定子和转子之间的过盈量关系直接由这个尺寸的大小决定。
想要螺杆泵的密封性能完好,就要保持螺杆泵处于一个良好的过盈量,保障密封室内的定子和转子之间尺寸完美的配合,螺杆泵的密封性能受这个工作流程的影响较大,螺杆泵内过盈量大小在级数没有发生改变的前提下,密封腔内的定子和转子承载压力的大小受到过盈量直接影响,最终对螺杆泵内部的举升能力有着明显的影响,想要对螺杆泵的举升能力进行增加,就要加大螺杆泵内部的过盈量,进而加强密封腔内定子和转子的密封性能。
橡胶材料的耐老化性能橡胶材料是一种常见的材料,具有优越的弹性和耐磨性,在各行各业广泛应用。
然而,长期使用后,橡胶材料容易出现老化现象,导致性能下降,甚至失去原有功能。
因此,研究和提升橡胶材料的耐老化性能非常重要。
本文将介绍橡胶材料的老化机理、耐老化性能的测试方法以及改善橡胶材料耐老化性能的措施。
一、橡胶材料的老化机理橡胶材料的老化主要与以下几个因素有关:1. 热氧老化:橡胶材料在高温环境下,与氧气接触后发生化学反应,从而引起老化。
氧气的存在加速了橡胶分子链的氧化、断裂以及交联结构的破坏。
2. 光照老化:橡胶材料暴露在太阳光下,特别是紫外线的照射下,容易发生老化。
紫外线能够引起橡胶分子链的断裂和交联结构的破坏。
3. 湿热老化:橡胶材料长期暴露在高温湿润的环境中,水分和高温相结合会加速橡胶的老化过程。
4. 化学介质的侵蚀:橡胶材料接触到一些化学介质,如酸、碱、溶剂等,会引起化学反应,导致橡胶材料的老化。
二、橡胶材料耐老化性能的测试方法为了评估橡胶材料的耐老化性能,常用的测试方法包括以下几种:1. 热氧老化实验:将橡胶样品暴露在高温高压的空气环境下,观察样品的重量损失、硬度变化以及拉伸强度的降低程度,来评估橡胶材料的耐氧老化性能。
2. 光照老化实验:将橡胶样品暴露在具有紫外线照射设备的实验箱中,通过观察样品颜色的改变、硬度变化以及拉伸强度的降低程度,来评估橡胶材料的耐光老化性能。
3. 湿热老化实验:将橡胶样品暴露在高温高湿的环境中,观察样品的重量损失、硬度变化以及拉伸强度的降低程度,来评估橡胶材料的耐湿热老化性能。
4. 化学介质侵蚀实验:将橡胶样品浸泡在各种化学介质中,通过观察样品的质量变化以及外观的改变,来评估橡胶材料的耐化学介质侵蚀性能。
三、改善橡胶材料耐老化性能的措施针对橡胶材料老化的问题,可以采取以下措施来提高橡胶材料的耐老化性能:1. 添加抗氧化剂:在橡胶材料的制备过程中加入抗氧化剂,可以有效抑制橡胶材料的氧化反应,延缓老化过程。