应用螺杆泵工作特性曲线优化设计

液压驱动螺杆泵采油系统优化设计方法
涂继辉;赵迎秋;肖锋;王庆楠
【期刊名称】《石油机械》
【年(卷),期】2007(35)12
【摘要】根据液压驱动螺杆泵采油系统的结构和工作特性,参考传统的机械采油设计方法,确定了系统的优化设计计算步骤和约束条件.考虑动力液是影响系统设计的重要因素,采用BeggsBrill相关式,给出系统液流压力的确定方法.以系统效率为优化设计目标,通过实例计算,得到某液压驱动螺杆泵采油系统产量与泵效和系统效率的关系曲线,分析表明,当系统日产量为28m3时,系统有较高的效率,可以达到稳产高效的目的.
【总页数】4页(P24-27)
【作者】涂继辉;赵迎秋;肖锋;王庆楠
【作者单位】长江大学电信学院;中海油天津化工研究设计院;赣南师范学院;长江大学电信学院
【正文语种】中文
【中图分类】TE9
【相关文献】
1.一种新型直驱式螺杆泵抽油机驱动系统在油田采油系统的应用效果评价 [J], 王春光;曲立明;朱绍清;隋国勇;汤国庆;郭有胜
2.螺杆泵井采油系统优化设计方法 [J], 邵宝力;赵仁宝
3.地面驱动螺杆泵采油系统抽油杆等效节点载荷分析 [J], 熊希;王尤富
4.螺杆泵采油系统无动力源液压制动装置 [J], 姜继海;刘海昌;陈志国;邓辉
5.地面驱动螺杆泵采油系统抽油杆等效节点载荷分析 [J], 熊希;王尤富
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石油工程——毕业论文_螺杆泵合理转速研究高等继续教育毕业设计（论文）题目_____螺杆泵合理转速研究_________学生_________________________________联系电话_________________________________指导教师_________________________________评阅人_________________________________教学站点_________________________________续教育毕业设计（论文）专业_________________________________完成日期______________________________ __摘要螺杆泵采油作为一种重要的机械举升方法，具有很明显的特点和优势，其应用数量与水平正呈明显的上升趋势。

分析和研究螺杆泵合理转速范围，对指导油田实际生产、实现节能降耗有着重要工程实际意义。

本文通过对螺杆泵发展历史、国内外应用现状及发展趋势的调研，在介绍螺杆泵结构及工作原理的基础上，对螺杆泵工作特性曲线及其特点进行了分析；理论分析了影响螺杆泵泵效和系统效率的主要因素，主要有砂粒、定子与转子间配合间隙、温度及转速；通过给出螺杆泵进出口压差计算公式和对抽油杆进行了受力分析，给出了确定螺杆泵合理转速范围的方法；利用给出的方法，编制了计算机程序，并进行了10口井的现场试验研究，结果表明本方法有效、可行。

在综合分析理论研究及现场试验结果的基础上，提出了一些合理化建议，对延长螺杆泵寿命、指导螺杆泵井生产有一定应用价值。

关键词：螺杆泵工作特性曲线转速泵效系统效率续教育毕业设计（论文）目录第1章概述 (1)1.1 螺杆泵采油的发展历史 (1)1.2 国内外应用现状 (2)1.3 本文研究的意义及主要内容 (4)第2章螺杆泵的基本工作原理 (5)2.1螺杆泵的基本工作原理 (5)2.2 螺杆泵相关参数 (8)2.3 螺杆泵工作特性曲线 (11)2.4 螺杆泵最佳/合理工作区的选择 (13)第3章螺杆泵泵效和系统效率影响因素分析 (15)3.1砂粒的影响 (15)3.2 定子与转子间配合间隙对螺杆泵效率的影响 (15)3.3 温度的影响 (21)3.4 转速的影响 (21)第4章螺杆泵合理转速的研究 (23)4.1 螺杆泵进出口压差的计算 (23)4.2 抽油杆受力分析 (25)4.3 算例 (31)4.4 小结及建议 (40)结论 (42)参考文献 (43)致谢 (48)附录一 (49)续教育毕业设计（论文）附录二 (53)续教育毕业设计（论文）第1章概述1.1 螺杆泵采油的发展历史作为一种新型的机械采油方式——螺杆泵采油核心的螺杆泵已经有了较长的发展历史，19世纪20年代中期法国人勒内·莫依诺发明设计出这种泵，30年代初期，莫依诺原理获得专利权，很快便有很多公司开始生产螺杆泵[1]。

应用螺杆泵工作特性曲线优化设计杨金贤, 王少波（大庆油田有限责任公司第九采油厂, 黑龙江大庆163853摘要:通过螺杆泵的工作特性曲线, 分析影响螺杆泵工作特性的主要因素, 并根据我厂油田实际情况对螺杆泵井过盈量、泵深等进行优化设计, 尽可能使螺杆泵在螺杆泵工作特性曲线的高效区工作, 通过在试运行期间对生产参数进一步优化调整, 使螺杆泵与采油井之间合理匹配, 从而达到发挥油井产能的目的。

关键词:螺杆泵; 工作特性曲线; 优化设计1 前言螺杆泵生产过程中, 曾出现定子与转子抱死、定子橡胶脱落、杆柱断脱和举升能力不足等现象, 造成螺杆泵早期失效。

经分析认为, 除产品质量问题外, 还与螺杆泵井的施工设计密切相关。

如果油井的供液能力强,而泵的排量小、扬程高，和总效率低，热,会加速橡胶老化。

，的排量过大，胶急剧升温，,增加了定转子之间的摩擦力，在摩擦热不能及时散发的情况下，极易导致橡胶烧焦或定转子抱死,,造成螺杆泵早期失效因此,,就必，泵的容积效率、系统效率及扭矩与举升高度之间的关系，该曲线反映了泵的工作特性，也是螺杆泵的设计、制造与合理应用的重要依据。

下图为通过实验绘制的典型螺杆泵的工作特性曲线。

3螺杆泵工作特性的影响因素分析影响螺杆泵工作特性因素很多，主要有两个因素：一是定子与转子间的过盈量二是转子的转速。

3. 1过盈量的影响螺杆泵的工作原理决定了要保证一定的泵效就必须使定、转子表面的接触线保持充分密封, 而密封的程度取决于转子与定子间的过盈量。

因此, 过盈量的大小直接影响泵效的高低。

一方面, 过盈量大可获得较高的泵效, 但是抽油杆的扭矩增加, 易出现油管、抽油杆断脱现象, 并且定子橡胶磨损加剧, 影响7 内蒙古石油化工2009年第16期收稿日期:2009-05-21泵的寿命; 另一方面, 过盈量小虽然不易出现上述问题, 但泵的容积效率过低将降低泵的系统效率。

因此, 要对过盈量进行合理地选择。

所谓合理的过盈量, 就是在能够保证一定的举升压力和容积效率条件下的过盈量值。

南美公司螺杆泵优化设计及建议来信中提到螺杆泵在使用过程中，杆柱断脱现象比较严重，为此需要对螺杆泵杆柱受力情况进行受力分析，以期做到对选泵、转数选择、杆柱选用起到优化指导的作用。

第一章基础理论1 抽油杆柱扭矩的计算抽油杆驱动螺杆泵工作时所承受的扭矩有：（1）泵举升时的工作扭矩；（2）克服抽油杆与井液的粘滞力对抽油杆表面所产生的与抽油杆旋转方向相反的摩擦扭矩；（3）克服螺杆泵内转子和定子间的摩擦阻力矩，其数值一般在50-100Nm 之间。

其中前两者较大，是引起扭矩增大的主要矛盾，为了达到简要说明问题的目的，本文对螺杆泵内转子和定子间的摩擦阻力矩不做分析。

1.1泵举升时的工作扭矩：M1=110.5Q△P/n (N·m) (1) 式中：n –泵的转数或抽油杆旋转速度，rpm；Q –日产液量，m3/d；△P–泵进出口压差，Mpa，该值系由动液面高度，套压及油压共同决定，且有△P=ρy gH+Pt-Pc (MPa) (2) 式中：ρy –为井液的密度，kg/m3H –为动液面高度，m，Pt–油管回压，MPaPc–套管压力，MPa1.2克服井液粘滞力对抽油杆表面所产生的摩擦扭矩：M2=μnLπ2D2d2/3000(D2-d2) (N·m) (3) 式中：μ—流体粘度, mPa·s;L—抽油杆柱长度，m;D —油管内径, m;d —抽油杆外径，m;1.3泵内摩擦阻力扭矩泵内摩擦阻力扭矩包括转子与定子间的初始过盈配合所产生的反扭矩、在井下高温、高压下热涨和溶胀所产生的反扭矩，相对而言，此部分扭矩较小，并且可近似看做为一个恒定值，通常该值小于100Nm，本文将其视为常数C，暂不对其进行探讨。

1.4螺杆泵总扭矩以上三个扭矩值相加即为螺杆泵工作时产生的总扭矩M=M1+M2+C (N·m) (4) 2 螺杆泵转数的优化工作制度优化的目的是使转数控制在合理的范围内，达到工作扭矩最小的目的，为合理选择泵型奠定基础。

单螺杆泵性能测试系统的特征曲线研究宗秀玲;余淑荣;吴明亮;巩运迎【摘要】In the test system of single-screw pump,focused on the important parameters like functional relations of flow rate and rotate speed,power and rotate speed,curve fitting for the collecting data by using method of Linear Least Squares was researched,characteristic curve of flow rate and rotate speed and power and rotate speed were gotten through VBScript programming.At the same time,the implement method of the curves and the programming code based on TeeChart widget for drawing the characteristic curve under WINCC and VB programming environment were introduced and the codes were released The C/S structure was used to develop the test system program including the database SQL Server,the WINCC system.The onstage development kit was Visual Basic 6.0 and the database widget was TeeChart.This method can effectively reject some noise data,reduce the test error and improve data processing accuracy in the test system for the single screw pump.%在单螺杆泵性能测试系统中,针对重要测试参数(流量-转速、功率-转速)之间的函数关系,研究了采用线性最小二乘法对采集的数据进行曲线拟合,用VBScript脚本语言编程形成流量-转速特征曲线和功率-转速特征曲线的方法；同时,介绍了在上位组态软件WINCC和VB的编程环境下,使用TeeChart控件绘制特征曲线的方法,并给出了相关代码.测试系统的程序开发采用C/S结构和SQL Server数据库,数据来源于WINCC系统,数据库前台开发工具选用Visual Basic 6.0,数据库控件选用TeeChart组件.采用该方法可有效剔除干扰数据,减少测试误差,提高单螺杆泵测试系统数据分析处理的准确性.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】4页(P14-17)【关键词】单螺杆泵;测试系统;特征曲线;最小二乘法【作者】宗秀玲;余淑荣;吴明亮;巩运迎【作者单位】兰州理工大学机电工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学机电工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学机电工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学机电工程学院,甘肃兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TP274为了保证螺杆泵在实际工作中能够安全稳定地运行，在出厂前，都要对螺杆泵进行严格的性能测试。

改善水泵运行工况的方法及水泵特性曲线调节法的应用改善水泵运行工况的方法及水泵特性曲线调节法的应用摘要：当水泵运行工况点处于低效区时通过改变管路特性曲线和水泵特性曲线的方法调节工况点，可达到提高水泵运行效率和经济性的目的。

在不适宜更换新泵和叶轮切削的情况下，采用减少叶轮数目法对水泵进行改造，可达到改善水泵运行工况和提高水泵运行效率的作用。

关键词：多级离心式清水泵泵;改变管路特性曲线法;改变水泵特性曲线法;改造应用1 前言水泵工况点的参数值反映了水泵的实际工作状况。

为了保证水泵的正常工作，工况点必须满足稳定工作条件，经济工作条件和不发生汽蚀条件;否则，就必须对工况点进行合理调节。

调节水泵的工况点，其实质就是改变水泵特性曲线，或者改变管路特性曲线，或者同时改变这两种曲线。

2 水泵工况点的调节方法矿山排水工作中，有时需要对水泵的工况点进行调节，调节的目的有两个：一是使水泵在运转过程中，其工况点始终满足正常工作条件;二是使水泵的流量和扬程满足实际工作的需要。

因工况点是由水泵特性曲线和管路特性曲线交点所确定，因此调节工况点的途径也有两条：一是改变管路特性曲线调节法;二是改变水泵本身特性曲线调节法。

2.1 改变管路特性曲线调节法（1）闸门节流法在排水管路上一般都装有调节闸阀。

适当关闭该闸阀的开启度，可增加局部阻力，使管路的阻力系数增大，从而达到调节流量的目的。

这种调节方法的优点是工作简便;缺点是调节时额外消耗的功率较大，因而是一种不经济的调节方法。

矿山排水原则上应不采用这种调节方法。

但在某些特殊情况下，如工况点超出工业利用区最大流量以外而使电动机过载时，为了在更换电机前既能继续排水，又能减小负载，可以使用该方法作为临时调节措施。

（2）管路并联调节法矿山排水管路一般至少设置两趟，一趟工作，一趟备用。

在正常涌水期，也可将备用管路投入运行，即工作管路和备用管路并联工作，这样来增大管子的过水断面，降低管路阻力，从而改变水泵的工况点。

螺杆泵的工作特性分析及应用探讨摘要：作为—种新型的人工升举方式，螺杆泵因其投资少、结构简单、操作灵活方便等特l生备受青睐与肯定，在我国油田中发挥了重要作用，是油田开采的主要方式。

但是不可否认的是.在实际使用过程中.螺杆泵在依然存在不完善之处。

需要我们在下一步设计中有所优化。

本文主要针对螺杆泵的工作特性进行分析，探究了其改进方式与应用发展。

随着科技的发展，机械采油在石油开采中发挥了越来越大的作用，相比较于传统的人工操作，其技术更加成熟，操作更加方便，在性能上更具有稳定性，在世界各国油田开采中发挥了重要作用。

目前我国的油田开采在经历成熟发展后逐渐进入到油田开采的后一阶段，机械开采的优势更加明显。

近年来新问世的螺杆泵成为机械采油的主要采油设备，利用前景十分广阔，为我国油田的开采注入了新的活力。

1.目前国内螺杆泵的种类分析在当前形势下，我国的螺杆泵主要分为两种形式，一种为地面驱动型单螺杆泵，另一种是潜油电机驱动的螺杆泵，是我国目前主要的两大采油系统。

前者主要借助地面的动力带动抽油杆柱旋转，最终达到转子低速转动进行生举开采。

后者主要是借助井下的潜油机直接驱动螺杆泵来进行采油作业。

这两种形式的螺杆泵在我国国内油田开采中都比较有市场。

2.螺杆泵的工作特性分析螺杆泵作为我国油田开采的主系统，有着独特的工作特性与工作原理，鉴于在使用中发现的不足，我国积极加大对螺杆泵的改良分析，从螺杆泵的容积效率、定子型线、过盈量三个方面对螺杆泵工作特性进行了阐述。

2.1.螺杆泵的容积效率我国华东石油大学针对机械开采进行了项目专题研究，试验内容主要涉及介质温度、粘度两大因素对螺杆泵的工作特性影响情况。

通过试验我们发现，介质温度与粘度对螺杆泵影响最为明显的是螺杆泵容积效率，在此次研究中对螺杆泵的实际工作特性曲线进行了一定的数值模拟，尝试探讨了螺杆泵的定子橡胶溶胀情况对容积效率的明显影响，大量的研究结果表明，对螺杆泵的结构参数与工作参数进行结构上的优化可以明显的改善设备损耗，延长螺杆泵的使用寿命与工作周期。

水泵的性能曲线图分析：泵的特性曲线均在一定转速下测定，故特性曲线图上注出转速n值。

水泵的性能曲线图上水平座标标示流量，垂直座标标示压力（扬程），其中有根流量与压力曲线，一般情况下当压力升高时流量下降，你可以根据压力查到流量，也可从流量查到压力；还有根效率曲线，其这中间高，两边低，标明流量与压力在中间段是效率最高，因此我们选泵时要注意泵运行时的压力与流量，处于效率曲线最高附近；再有一个功率（轴功率）曲线，其一般随流量增加而增加。

注意其轴功率不应超过电机功率。

1、曲线:Q-H,流量与扬程曲线趋势图，粗线是推荐工作范围。

扬程--流量曲线以离心式水泵为例，水泵性能曲线图包含有Q-H（流量-扬程）、Q-N（流量-功率）、Q-n（流量-效率）及Q-Hs（流量-允许吸上真空高度）。

每一个流量Q都相应于一定的扬程H、轴功率N、效率n和允许吸上真空高度Hs 。

扬程是随流量的增大而下降的。

Q-H（流量-扬程）是一条不规则的曲线。

相应于效率最高值的（Qo，Ho）点的参数，即为水泵铭牌上所列的各数据。

它将是该水泵最经济工作的一个点。

在该点左右的一定范围内（一般不低于最高效率点的10%左右）都属于效率较高的区段，称为水泵的高效段。

在选泵时，应使泵站设计所要求的流量和扬程能落在高效段范围内。

因无法上图，请自找一幅水泵性能曲线图对照着看。

主要就这些了。

GPM :加仑/分钟,流量单位 3.=gallons per minute 加仑/分,每分钟加仑数(等于4.546升/分) 273L/h。

其中ft是英尺，表示扬程。

1英尺=12英寸, 1英寸=2.54厘米所以, 1英尺=12×2.54=30.48厘米=0.3048米.比如说自来水管道压力为0.2Mpa，它能供到多高的高度呢？转换公式是什么？请大家告诉我一下！谢谢转换公式:高度H=P/(ρg)压力为P=0.2 Mpa=200000 Pa 高度H=P/(ρg)=200000/(1000*9.8)= 20.41 m 以上是静压转换为压力高度的计算公式，实际在使用时，水以某一流量沿管道流动，流动中有沿程水头损失和局部水头损失，水并不能供到上述高度，应是上述高度再减去水在管道流动的水头损失。

螺杆泵转子三维运动仿真分析及型线优化设计安永生;宋扬;张德实;马露霞;孙春龙【摘要】利用三维有限元模型计算螺杆泵在过盈条件下的转子运动轨迹,分析在液压条件下液压力对定、转子相互作用的影响,得到液压条件下转子的运动规律,解释螺杆泵在运行过程中转子运动轨迹发生变化的机制.以改善螺杆泵的运行特性、降低扭矩为目的,提出同时改变螺杆泵转子节圆直径与偏心距的型线优化设计方法.结果表明,新方法能够较好地修正螺杆泵转子在定子内部的运动轨迹,提高螺杆泵的举升特性,延长螺杆泵的使用寿命.%The three dimensional finite element analysis model was conducted to study the rotor's movement locus in the interference fit condition. It was conducted to simulate the contact and interaction between the stator and rotor under the hydraulic condition. The rotor's movement locus under pressure was gotten. The mechanism of the changed rotor's movement locus was explained. For improving the movement characteristic of progressive cavity pump and declining the torque, a locus optimization method was given by which pitch circle diameter and eccentricity of rotor can be changed. The results show that this method can fix the trajectory of rotor inside the stator, optimize the working characteristic and extend the life of progressive cavity pump.【期刊名称】《中国石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(036)003【总页数】5页(P155-158,164)【关键词】螺杆泵;转子;定子;三维仿真;有限元分析;型线;优化【作者】安永生;宋扬;张德实;马露霞;孙春龙【作者单位】中国石油大学石油工程学院,北京102249;中国石油大学石油工程学院,北京102249;大庆油田采油工程研究院,黑龙江大庆163002;东北石油大学石油经济研究所,黑龙江大庆163318;大庆油田采油工程研究院,黑龙江大庆163002【正文语种】中文【中图分类】TE933随着油田举升技术的进步，螺杆泵采油技术在中国已经得到规模化应用。

双憋压曲线在螺杆泵井工况诊断中的应用摘要：通过对螺杆泵井进行井口憋压测试，绘制憋压曲线。

建立双憋压曲线，分析单井工作状况，得出合理的判断依据。

主题词：螺杆泵双蹩压曲线工况诊断abstract: through analyzing the screw pump well to suppress the pressure test, draw pressure-out curve. establish dual pressure-out curve, single well work situation analysis, it is concluded that the reasonable judgement basis.keywords: double screw pump bie pressure curve condition diagnosis中图分类号： th327 文献标识码：a文章编号：以前通常采用安装压力表后开关生产阀门及套管阀门观察压力变化情况来判断螺杆泵泵况。

然而按照目前的做法，靠关一会儿回压闸门看油压上升的快慢来估计泵的工作状况是不妥当的。

因为憋压时压力上升的快慢，对于好泵来说受含气量、泵挂深度、含水等多种因素的影响；对于漏失甚至断脱的井来说，又受漏失程度、井的自喷能力、含气大小等因素的影响，而其中的某些因素如自喷能力和气量等，又是不可能随时准确地直接定量掌握。

因此，靠这种估计憋泵法除极端情况还是难以准确地区别泵的各种工作状况，由此常导致全区很多问题井积压迟迟难断。

目前通过双憋压曲线，系统全面地解决了上述问题，达到快速准确地诊断问题井，该方法在理论分析和实际应用的基础上，提出一种用双憋压曲线定性解释的方法来诊断深井泵的各种工作状况。

双憋曲线定性解释法诊断螺杆泵井工况，就是螺杆泵分别在运行和停机状态下，通过关回压闸门憋压的方式，各测取一条压力与时间关系曲线。

基于流体传压理论，根据泵抽时因泵况不同而反映出来的各种压力变化规律，对所测曲线进行定性分析，以反映出泵的各种工作状况。

摘要油、气、水多相混合输送已成为现代工业特别是油气采集、运输的必然趋势，多相混输泵作为输送系统中的关键性设备，其效率和可靠性能也是整个输送系统的重点。

螺杆泵凭借其较强的适用性和明显的性能优越性，广泛的应用于石油化工行业、机床液压系统和其他各种工业用途。

本文结合实际工况，广泛取材，以双螺杆泵螺杆转子端面型线为研究对象，利用有限元分析软件对螺杆转子进行了结构动力学分析和静力学分析，并对其进行了轻量化改进的优化设计。

螺杆转子型线设计是双螺杆泵设计中的核心技术，其齿形参数直接决定着泵的性能。

本文通过建立螺杆转子的端面型线方程及螺杆转子的三维模型，分析了螺杆转子几何参数和不同几何尺寸的螺旋齿形曲线对泵使用性能的影响。

通过正交试验法在满足理论流量的前提下，以选取较小的泄漏量为设计目标，对螺杆转子型线的结构参数进行优化。

结构动力学分析是本文研究分析中的关键步骤，经过螺杆转子的实体建模、单元网格的划分、边界条件和约束，利用workbench模块分析中的Modal模态分析，计算螺杆转子在预压应力下的前六阶模态振型及频率，分析螺杆转子在额定工况运行过程中是否会出现共振现象及最大变形值。

对螺杆转子进行谐响应分析求解，分析螺杆转子在~0频率下的幅值及相位变化曲线，为实际工作过程提供加载频率段参考。

200Hz本文是基于螺杆转子轻量化设计，利用ANSYS有限元软件的APDL编程语言对螺杆转子传动轴进行静力学分析，并对其进行了结构优化，在优化目标下找出了螺杆转子传动轴所受最大应力、最大变形及最佳轴径尺寸，为理论学习和实际工作提供参考依据。

关键词：螺杆泵型线优化设计 ANSYSAbstractOil, gas and water multiphase mix-transportation has become a modern industry inevitable trend, particularly the oil and gas gathering, transportation. As the key equipment in mix - transportation systems, efficiency and reliability of the multiphase pump is the focus of the entire transport system. With its strong applicability and significant performance advantages, screw pump is widely used in petrochemical industry, machine tool hydraulic systems and other industrial uses. As a research object in this paper, twin-screw pumps screw rotor end profile is analyzed with the finite element software in dynamics and static of the screw rotor structure combined with the actual conditions, and light-weight design improvement as well as optimizationAs the core technology, the tooth profile of screw directly determines the performance parameters. Through establishment the profile equation of the end face and three-dimensional model of the screw rotor, this paper analyzes the influence of geometrical parameters and different geometric dimensions of spiral tooth profile to the properties of pumps. In addition, optimized selection of the key performance indicators of screw pumps by orthogonal test is done. As it meets the commonly lead conditions, a theoretical displacement and leakage of the pump are selected to provide dynamics and statics analysis numerical basis of screw pumps rotor.By orthogonal test method in the premise of meeting the theory quantity of flow, with the aim to select small leakage , the structure parameter of screw rotor profile will be optimized.Dynamics analysis of the structure is the key step in this article. Depending on the screw rotor solid modeling, mesh division unit, the boundary conditions and constraints, calculation of each mode shapes and frequencies of the screw rotor in the absence of prestressed and prestressed use of modal analysis workbench module, we analyze whether the screw rotor resonance phenomenon occurs and the maximum deformation values in normal condition during operation. With the screw rotor harmonic analysis and the analysis of the amplitude variation curve of the screw rotor at different frequencies, we provide a reference of loading frequency section for the actual work process.Based on the screw rotor lightweight design, this article focuses on the design by an order optimization method, parametric modeling by means of parameter expressions, parametric coordinates, the use of design variables, statics analysis to screw rotor drive shaft with APDL programming language of ANSYS. Combined with its light-weight improvements, we try to find the maximum stress and maximum deformation the screw rotor driveshaft suffers and the best shaft diameter under the optimizing goal, to provide a reference for theoretical study and practical work..Key words：Screw pump;Tooth profile;Optimal design; ANSYS目录第一章绪论 (1)1.1 双螺杆泵的结构特点与工作原理 (1)1.2 双螺杆泵的发展和研究现状 (3)1.3 论文的选题背景及研究意义 (4)1.4 论文研究的主要内容 (6)第二章螺杆转子端面型线的设计 (7)2.1 螺杆转子结构的方案设计 (7)2.1.1 螺杆转子型线的分类及设计原则 (7)2.1.2 螺杆泵设计的初始参数要求 (9)2.1.3 螺旋齿形结构及型线方程的确定 (10)2.1.4 螺杆转子的建模及分析 (12)2.2 螺杆转子结构参数对螺杆泵的性能影响分析 (13)2.2.1 螺杆转子几何参数对泵性能的影响 (13)2.2.2 齿形曲线对泵性能的影响 (14)2.3 基于正交试验法的螺杆转子的参数优化 (15)2.3.1 正交实验法的概述 (15)2.3.2 正交试验的设计 (15)2.3.3 螺杆转子的参数优化 (17)2.4 本章小结 (18)第三章螺杆转子的有限元分析 (20)3.1 有限元分析法 (20)3.1.1 有限元分析法 (20)3.1.2 ANSYS分析软件简介 (20)3.2 螺杆转子的结构静力学分析 (21)3.2.1 结构静力学分析原理 (21)3.2.2螺杆转子的结构静力分析及求解 (21)3.3 螺杆转子的结构动力学分析 (23)3.3.1结构动力学分析原理 (23)3.3.2螺杆转子的模态分析 (25)3.3.3螺杆转子的谐响应分析 (28)3.4 本章小结 (30)第四章螺杆转子传动轴的优化设计 (31)4.1 优化设计简介 (31)4.1.1 优化设计的概述 (31)4.1.2 优化设计的基本步骤 (31)4.2 螺杆转子传动轴的轻量化改进 (32)4.2.1 螺杆转子传动轴静力学分析 (32)4.2.2 基于轻量化设计的螺杆转子的结构优化 (38)4.2.3 螺杆转子的轻量化计算及分析 (39)4.3 本章小结 (41)第五章总结与展望 (42)参考文献 (43)发表论文和科研情况说明 (46)致谢 (47)第一章绪论1.1双螺杆泵的结构特点与工作原理螺杆泵是液压泵的一种，是一种将机械能转换为液压能的能量转换装置。

螺杆泵井生产系统优化设计摘要：螺杆泵在现场应用时易出现因油井产能、螺杆泵泵型选择及工作参数不匹配等问题导致的低效率。

为解决此问题，需要对螺杆泵井生产系统协调性、油井产能、螺杆泵工作参数为主设计节点分析系统，对螺杆泵井生产系统参数优化设计。

关键词：螺杆泵优化设计数学模型一、前言螺杆泵井生产系统优化设计是螺杆泵合理运行的重要环节，同时也是延长螺杆泵工作寿命的基础保证。

因此，为保证螺杆泵合理运行、稳定生产，开展螺杆泵井生产系统优化设计研究是十分必要的。

本章根据螺杆泵井生产系统优化设计原则，建立了螺杆泵井生产系统优化设计的数学模型，结合油井流入动态研究结果和井筒流体压力分析结果，给出了通过该数学模型实现螺杆泵井生产系统优化设计的方法。

二、优化设计原则（一）螺杆泵的工作点应落在合理工作区内；（二）螺杆泵设计时井底流压应满足油田开发方案的要求；（三）满足螺杆泵的压头、排量的前提下，应尽量增加下泵深度，减小流压，放大生产压差，以提高油井产液量；（四）油井条件确定后，螺杆泵的压头、排量不能大幅度增加，否则将会导致螺杆泵的工作点偏离合理工作区；（五）对于气液比较大的油井，应采取套管放气的方法，尽量增大下泵深度，减少气体的影响。

（六）螺杆泵在满足排量、压头、扭矩的情况下，可采用中低转速；在其它条件受到约束时，可通过提高螺杆泵的转速来实现高产；（七）当螺杆泵的压头不足时，可以适量的降低下泵深度、提高流压、降低转速或者降低油井产液量；（八）可以通过提高容积效率，提高泵的转速、增大理论排量，增加泵的压头，加大下泵深度、提高油压，提高采油指数的方法实现提高油井产液量；（九）当油井地层条件发生变化时，可以调节螺杆泵生产系统参数，当泵抽条件发生变化时，可以调节地层参数。

另外，螺杆泵的最大外径，应满足在套管内起下顺利；转子旋转时，最大直径不与油管发生摩擦；转子从油管中起出顺利；定转子的连接尺寸，应该与管柱配套。

三、优化设计数学模型若电控箱离电动机距离小于20m，则不用考虑Nx，根据驱动装置电动机型号，选配电控箱。

电动螺旋压力机螺杆的优化设计发布时间：2022-01-10T06:34:39.650Z 来源：《科技新时代》2021年11期作者：尹薇薇孟繁强[导读] 使我国的电动螺旋压力机有了一个跨步式的前进，弥补了我国电动螺旋压力机的空缺，拜托了依赖进口。

辽阳锻压机床股份有限公司辽宁省辽阳市 111000摘要：为了提高电动螺旋压力机螺杆的综合力学性能，减小应力集中部的实际应力值，提高螺杆抗冲击能力，延长螺杆使用寿命。

本着设计理念高起点、设计要求高起点的原则，在不改变螺杆整体外形的条件下进行优化设计，应用CAD/CAE集成模拟设计平台，对螺杆进行静态和动态力学性能分析，优化出最优的设计方案。

关键词：电动螺旋压力机；螺杆；CAD/CAE有限元法；静态动态性能；应力；第一章绪论1.1目前我国锻造行业设备状况电动螺旋压力机由于其结构简单、抵抗偏载能力好、使用维护便捷、打击能量控制精确、产品成型精度高、生产效率高等优点，受到国内外制造业的青睐。

国外电动螺旋压力机已经发展较成熟，广泛使用在模锻、切边、校正等精密锻压工艺。

近些年来，伴随电机制作技术和我国电力工业的发展，研制我国的电动螺旋压力机的条件已经逐渐成熟，特别是开关磁阻电动机经过创新改进后在螺旋压力机上的使用，使我国的电动螺旋压力机有了一个跨步式的前进，弥补了我国电动螺旋压力机的空缺，拜托了依赖进口。

1.2模锻件常用的成型设备1.2.1模锻锤：蒸气（空气）锤、速控全液压模锻锤。

1.2.2机械压力机：新型多工位压力机、曲柄压力机、楔横轧机等。

1.2.3模锻液压机。

1.2.4螺旋压力机：摩擦压力机、电动螺旋压力机、液压螺旋压力机、高能螺旋压力机。

1.3电动螺旋压力机原理及特点电动螺旋压力机是一种工艺适用性极强的锻压设备，具有结构简单，调整维护简便，滑块无下死点，便于模具设计，锻件精度高等特点。

其工作原理是：采用电机带动小皮轮旋转，小皮带轮通过皮带带动大皮带轮旋转，大皮带轮带动螺杆同步旋转并通过螺旋副驱动固定在滑块里面的螺母沿螺杆垂向往复运动，实现锻造成型。

单螺杆泵的结构设计优化方法摘要：单螺杆泵是一种常见的离心泵，广泛应用于工业领域。

为了提高单螺杆泵的性能和效率，本文介绍了几种常用的结构设计优化方法。

这些方法包括减小内部泄漏、提高密封性和降低能耗。

通过优化设计，可以有效改善单螺杆泵的性能，实现更高的效率和可靠性。

引言：单螺杆泵是一种将液体从低压区域输送到高压区域的设备。

在工业领域广泛应用于液压系统、化工管道和润滑系统中。

然而，由于结构的限制和使用环境的不同，单螺杆泵在工作过程中常常会遇到一些问题，如内部泄漏、密封性差和能耗过高等。

因此，优化单螺杆泵的结构设计至关重要。

方法1：减小内部泄漏内部泄漏是单螺杆泵常见的问题之一，会导致泵的效率下降和泵体过热。

为了减小内部泄漏，可以采取以下几种方法：1.1 优化泵体材料选择合适的材料可以减小泵体与螺杆间的间隙，从而减少内部泄漏。

例如，使用高强度、耐磨损的材料制作泵体，可以提高泵的密封性能。

1.2 使用涂层技术在泵体和螺杆表面涂覆一层硬度高、耐磨损的涂层，可以减小内部泄漏。

涂层技术不仅可以提高泵体的耐腐蚀性，还可以减少磨损和摩擦力。

1.3 优化减压腔结构减压腔是单螺杆泵中一个重要的部件，可以减小泵体内的压力差。

通过优化减压腔的结构，可以减小内部泄漏，提高泵的效率。

方法2：提高密封性单螺杆泵的密封性对其工作性能和可靠性至关重要。

为了提高泵的密封性，可以采取以下几种方法：2.1 使用优质密封件选择与泵体和螺杆配套的优质密封件，可以有效提高泵的密封性。

例如，使用耐高温、耐腐蚀的橡胶密封条，可以提高泵的密封性能。

2.2 加强泵体与螺杆的配合优化泵体与螺杆的配合结构，确保密封间隙能够尽可能小，从而提高泵的密封性能。

可以采用精密加工技术和检测设备，保证泵体与螺杆之间的密封度。

方法3：降低能耗单螺杆泵在工作过程中会消耗一定的能量，为了降低能耗，可以采取以下几种方法：3.1 优化泵的结构通过优化泵的结构设计，可以减小泵的体积和重量，降低泵的能耗。