１８內蒙古石油化工２０１３年第１０期
王永昌（國家電動潛油幫浦質量監督檢驗中心，黑龍江大慶 １６３４５３）
摘要：在螺桿幫浦的水力特性檢測中，容易出現容積效率大於１ｏｏ的情況，同時螺桿幫浦理論排量的計算方法存在爭議，為解決這個問題筆者在對螺桿幫浦水力特性實驗資料和檢測系統研究基礎上，開展了螺桿幫浦容積效率的研究，對螺桿幫浦容積效率的檢測提出了幾點認識。
關鍵詞：螺桿幫浦；容積效率；理論排量中圖分類號文獻標識碼：ａ文章編號一ｏ０１８一ｏ２
螺桿幫浦是一種旋轉容積幫浦，其容積效率隨壓力
的公升高而下降，額定壓力下的容積效率大小是判定幫浦合格與否的重要依據。在螺桿幫浦的水力特性試驗中，會出現容積效率大於１００％的情況，一種是在零壓力點和非零壓力點下都出現容積效率大於１００％，同時在零壓力點容積效率為１００ 時在非零壓力點也會出現容積效率大於１００ 的情況。針對這個問題筆者對螺桿幫浦容積效率開展了實驗研究，並對實驗資料進行了分析。
１容積效率的理論計算
１．１螺桿幫浦的排量
螺桿幫浦的理論排量由下式確定［１］：
（１）式中ｑｈ為理論排量，ｎｌ。／ｄ；ｅ為偏心距，ｍｍ；ｄ為轉子截面直徑，ｍｍ；ｔ為定子導程，ｍｍ；１３．為轉子轉速，ｒ／ｒａｉｎ。
螺桿幫浦的實際排量為：
ｑ＝ｑｔｈ
（２）式中，ｑ為實際排量，ｍ。／ｄ；１ｊｖ為容積效率，。上述兩式中偏心距、轉子截面直徑ｄ、定子導程ｔ都是螺桿幫浦的結構引數。
結構引數確定後，螺桿幫浦的實際排量就只與轉速ｎ和容積效率有關［２］，而容積效率主要與幫浦的內部洩漏量有關，也即與定子和轉子的配合間隙（過盈）以及所舉公升介質的粘度有關。
１．２螺桿幫浦的容積效率
螺桿幫浦的容積效率計算如下［３］：
０．排量籠統的當作螺桿幫浦的理論排量。然而由於加工
質量和精度，在螺桿幫浦不同個體中，螺桿幫浦的幾何排量並不能代表同型號所有幫浦的真實理論排量。在螺桿幫浦水力效能試驗中，螺桿幫浦零壓力下的空載排量才是真實的理論排量。由於加工精度等原因，螺桿幫浦真實的理論排量亦即零壓力下的空載排量往往與型號標註的幾何排量存在偏差單螺桿抽油幫浦》中規定，零壓力點下試驗，空載排量與幾何排量之差不得超過幾何排量的土石油天然氣工業井下裝置人工舉公升用螺桿幫浦系統第一部分：
幫浦》中規定，在的轉速下，在零壓差時，流量的測量值與製造商公布的幫浦的特性曲線值的誤差應在土１ｏ％範圍內［４］。判斷一台幫浦的理論排量（即空載排量）是否滿足要求有以下兩種方法：
方法一：將空載排量換算成ｍｌ／ｒ單位下的真實幾何排量，用真實幾何排量與型號標註幾何排量相比，真實幾何排量與標註幾何排量之差不得超過標註幾何排量的士１０％。計算公式如下：
艿幾何捧置信差（）＝
壹童塑ｘ１ｏｏ
（４）式中，ｑ真實幾何為幫浦的真實幾何排量，ｍｌ／ｒ；ｑ標註幾何為幫浦的標註幾何排量，ｍｌ／ｒ。
方法二：將標註幾何排量換算成ｍ。／ａ單位下的幾何排量，然後將幾何排量與空載排量ｑ油相比，空載排量與幾何排量之差不得超過幾何排量的士１０ ，即標準中所用方法。計算公式如下：
８幾何排置信基（９／５）一
×ｌｏｏ％
（５）＝×１ｏ０９，６
、．￡０
（３）式中，為容積效率，９，５；ｑ－ｍ為額定壓力點規定
轉速下的體積流量，ｉｎ。／ｈ；ｑ 為零壓力點規定轉速下的體積流量，１ｔｉ。／ｈ。２容積效率問題分析２．１螺桿幫浦的理論排量
幾何排量是指根據結構引數用幾何方法計算出的幫浦的排量。在螺桿幫浦生產加工中，人們往往把幾何
式中，ｑ幾何——幫浦的幾何排量，ｉｎ。／ｄ。
上述任一方法都可以計算出其偏差值，並對幫浦的排量特徵作出判定。
２．２容積效率正確的計算公式
由於螺桿幫浦加工質量的原因，其理論排量往往
與型號標註幾何排量存在偏差，在計算螺桿幫浦容積效率時，部分專業技術人員將幫浦的幾何排量作為幫浦
收稿日期：２０１３一ｏ２—２ｏ
作者簡介：王永昌（１９８５一），男，２００８年畢業於西南石油大學石油工程專業，現從事採油工程產品質量監督檢驗工作。
２０１３年第１ｏ期王永昌關於螺桿幫浦容積效率的幾點認識１９
零壓頭下的理論排量，用下面的公式計算：
：＝＝ｘ１００￣＝一
１４４０ｘｑ￣
．￣ｎｏｘ１０－ｅ
（６）式中：ｎ。為零壓點轉速，ｒ／ｍｉｎ。
實際證明該公式是錯誤的，因為幫浦的容積效率是判斷幫浦中介質佔其腔室體積百分比的乙個特性參
排量時，零壓力點容積效率大於１００ａ，當真實幾何ｏ
排量小於標註幾何排量時，零壓力點容積效率則小於１００９，５。
第二種情況：在運用正確的容積效率計算公式（３）時也會出現壓力點容積效率大於１００ 的情況，如表３是一台型螺桿幫浦的水力特性引數。
表３螺桿幫浦特性參數列
數，因此應以真實測量的零壓力點下腔室體積排量
做為其理論排量。在水力特性試驗中，幫浦的理論排量應為零壓點下規定轉速的體積流量ｑ 公式（３）是螺桿幫浦容積效率正確的計算公式。
２．３客積效率問題
水力效能試驗過程**現ｗ＞ｉｏ０９，６的現象有兩種情況。一種情況是運用了錯誤的計算公式（６），第二種情況是幫浦在壓力點的排量ｑ．ｍ大於零壓點的排量ｑ 引起的。下面對兩種情況產生的原因進行具體分析。
第一種情況是因為應用了錯誤的容積效率計算公式（６）。如表１是一台ｇｌｂ３ｏｏ一２１型螺桿幫浦的水力特性引數，表２是一台型螺桿幫浦的水力特性引數。
表１螺桿幫浦特性參數列
表螺桿幫浦特性參數列
表１、表２是應用容積效率計算公式（６）得出的試驗引數，表１是初始容積效率大於１００ 的情況，幫浦真實幾何排量大於幫浦型標註幾何排量。表２是初始容積效率小於１００ 的情況，幫浦真實幾何排量小於標註幾何排量。如表所示，由於幫浦的真實幾何排量與標註幾何排量有偏差，所以測量的螺桿幫浦零壓點容積效率不等於１００％。
當真實幾何排量大於標註幾何
由表３可以看出，此螺桿幫浦在１ｍｐａ～３ｍｐａ壓力點時的排量大於初始壓力點排量，根據容積效率計算公式（３）得該壓力點的容積效率值大於１００９，６。在螺桿幫浦的檢測中導致ｑ．岫的測量值比ｑ 偏大的原因有以下幾點：①定子與轉子的配合尺寸有問題，過盈量較小使得螺桿幫浦在較低的壓力下被擊穿。
②在螺桿幫浦水力特性試驗中幫浦的人口壓力由於太小往往被忽略，僅靠調節出口壓力來模擬井底壓力。在幫浦出口壓力較小的情況下，出口端的阻力很小，同時由於實驗油箱水頭高於實驗流程管線水頭，在幫浦的入日產生乙個正壓差，使得幫浦的實際排量偏大。③試驗過程中檢測系統流量測量儀器示值不準確。
流量計在測試範圍兩端會出現不夠精確的現象，在實驗中零壓點或較小的壓力點下測試資料會比真實值偏大，因而導致測試排量比真實值偏大。所以根據容積效率計算公式，容積效率會出現比真實值偏大甚至大於１００ 的現象。３結論與建議
①對螺桿幫浦理論排量提出了明確的判定方法和計算公式。
②確定了容積效率正確的計算公式，建議各廠家試驗用測試程式計算公式嚴格按照要求編寫。
③建議開展螺桿幫浦實際幫浦腔體積與幫浦型標註幾何排量偏差的檢測與研究，對定轉子配合尺寸進行嚴格檢測，給出乙個允許的偏差範圍和質量判定方法。對於螺桿幫浦容積效率偏差產生原因之一的流量測試問題，建議驗證流量測量值，在測試流程中串聯個流量計進行流量對比。
④建議在螺桿幫浦效能檢測中對理論排量和容積效率兩個效能引數進行獨立檢測，並用文中給出的方法和公式進行判定。
［參考文獻］
［１韓修廷，王秀玲，焦振強．螺桿幫浦採油原理及
應用［ｍ］．哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社．
一２０內蒙古石油化工２０１３年第１０期
鋁電解陽極組裝中頻熔煉爐煙塵收集裝置設計製作與工業實踐
薛廣智，王明山，張志忠，孔工
（內蒙古霍煤鴻駿鋁電有限責任公司，內蒙古霍林郭勒
０２９２００）
摘要：在現代電解鋁廠，預焙碳陽極組裝工藝，中頻爐熔煉磷生鐵過程中產生大量有毒煙氣和粉
塵，嚴重汙染工作環境、天車工操作視線受到極大限、嚴重危害職工的身體健康、安全隱患極大等情況是
陽極組裝工藝過程中長期以來無法解決的難題。本創新設計、製作、安裝實施的煙塵收集裝置及系統改進，可以徹底消除熔煉過程中所產生的有毒煙氣和粉塵。淨化了工作環境，保障職工身體健康，安全隱患大大降低。
徹底解決了長期以來，中頻爐熔煉磷生鐵無法進行有毒煙氣和粉塵的收集和淨化的難題。
關鍵詞：預焙碳陽極組裝；中頻（工頻）爐熔煉磷生鐵；有毒煙氣；粉塵收集；淨化
中圖分類號
文獻標識碼：ａ
文章編號一ｏ０２ｏ—ｏ４
１ 現代電解鋁生產過程中，離不開預焙碳陽極的組
裝種熔煉裝置熔煉磷生鐵，都在加料和熔煉的過程中不可避免的產生大量有毒煙塵，並散發在工作空間內，嚴重汙染環境，造成了極大安全隱患，影響工人的健康。老式直排的設計方式達不到淨化工作環境的目的，而且造成二次汙染，有毒煙塵瀰漫在廠房周
現代電解鋁的大規模生產廠，都需要配置陽極組裝車間，預焙碳陽極的組裝是將液態的磷生鐵，澆
注進預焙碳陽極塊的碳碗與陽極導桿鋼爪縫隙中，磷生鐵冷卻後使陽極導桿的鋼爪和預焙碳陽極塊緊
圍，使環境指標嚴重超標。
２．２早期設計的直排煙塵方式應予以淘汰，尋找更
密嚙合，從而滿足電解鋁生產過程的工藝要求。２在中（工）頻爐熔煉磷生鐵過程中，產生大量有毒煙氣和粉塵，汙染工作環境、存在極大安全隱患、危害職工的健康
２．１磷生鐵熔煉過程中產生的煙氣和粉塵汙染了
生產工作環境
先進的煙塵淨化方式
作為一般早期設計都在有熔煉爐的廠房上方設計有直排式引風機。此直排煙塵方式有如下缺點：
①所需排煙塵空間太大、工作爐體分散時，收集煙塵的收風量一般設計很小，負壓太低；②由於裝置相
預焙碳陽極組裝過程所用磷生鐵液，現在均使用中頻熔煉爐進行熔煉，早期的鋁廠用工頻爐或沖天爐，其中沖天爐早為國家明令禁止使用。不管用何
互干擾，引風機安裝位置不得不安裝在很高的地方，
引風路徑長，並且必須經過爐體上方的天車工作區
域，嚴重影響了天車工的安全操作視線，極大地增加石油天然氣工業井下
裝置人工舉公升用螺桿幫浦系統第１部分：幫浦ｉｓ］．
ｅ２］楊樟柏．提高螺桿幫浦舉公升效能研究［ｄ］．大慶
石油學院單螺桿抽油幫浦ｉｓ］．
收稿ｅｔ期：２ｏｌ３一ｏ２—１３
作者簡介：薛廣智，大學，助理工程師，電氣工程及其自動化專業，內蒙古霍煤鴻駿鋁電有限責任公司陽極組裝一分廠電
氣專責工程師，長期從事陽極組裝及中頻爐熔煉的管理工作。
螺桿幫浦的工作原理
螺桿幫浦和其它容積幫浦一樣，當幫浦的排出口完全封閉時，幫浦內的壓力就會上公升到使幫浦損壞或使電動機過載的危險程度。所以，在幫浦的吸排口處，就必須設定安全閥。螺桿幫浦的軸封，通常採用機械軸封，並可根據工作壓力的高低採取不同的形式。3 螺桿幫浦的效能 3.1 排量 螺桿幫浦的理論排量可由下式計算 qt ...
螺桿幫浦的工作原理
3 因為幫浦內的迴轉部件慣性力較低，故可使用很高的轉速 4 吸入效能好，具有自吸能力 5 流量均勻連續，振動小，噪音低 6 與其它迴轉幫浦相比，對進入的氣體和汙物不太敏感 7 結構堅實，安裝保養容易。螺桿幫浦的缺點是，螺桿的加工和裝配要求較高 幫浦的效能對液體的粘度變化比較敏感。2 三螺桿幫浦的結構...
螺桿幫浦的優點是什麼
從流量和壓力範圍來看，螺桿幫浦設計要優於任何其他型別的幫浦。螺桿幫浦每分鐘處理的流量從幾分之一加侖到幾千加侖。螺桿幫浦的壓力取決於級數 定子的導程 一般能達到800 1000psi。螺桿幫浦能處理的流體黏度的範圍很大，黏度從似水流體 1cst 到 黏度髙達1000000cst的黏土 膠結物 淤泥 的...