抽油机螺杆泵关键零部件磨损机理研究及寿命预测

抽油机螺杆泵关键零部件磨损机理研究及寿命预测

孙晶

（大庆油田有限责任公司第二采油厂第八作业区注采5-5班 黑龙江省大庆市163000）

摘要：本文主要对抽油机螺杆泵的关键零部件磨损机理进行了深入研究，并通过理论分析与实验研究相结合的方法，对其寿命进行了预测。通过对螺杆泵定子的磨损形式、原因及影响因素的细致分析，提出了相应的减少磨损、延长使用寿命的措施，为油田开发提供了理论与实践指导。

关键词：抽油机；螺杆泵；磨损机理；寿命预测

一、引言

螺杆泵作为一种重要的油田采油设备，因其体积小、安装方便、无污染、能耗低、维修方便等特点而被广泛使用。然而，随着使用时间的增长，螺杆泵的关键零部件，尤其是定子部分，会因磨损而导致性能下降，甚至失效。因此，对螺杆泵关键零部件的磨损机理进行研究，并预测其使用寿命，对于提高螺杆泵的使用效率和降低维护成本具有重要意义。

二、螺杆泵工作原理及关键零部件介绍

螺杆泵主要由定子和转子组成，其工作原理是靠空腔排油，即转子和定子之间形成一个个互不连通的密闭腔室。当转子转动时，封闭空腔沿轴线方向由吸入端向排出端方向运移，原油随之被均匀地挤向排出端。在这一过程中，定子和转子之间的配合精度直接影响螺杆泵的工作效率和使用寿命。

三、螺杆泵定子磨损机理分析

（一）磨粒磨损

磨粒磨损是螺杆泵定子常见的磨损形式之一。在螺杆泵工作过程中，介质中的固体颗粒（如砂粒、金属碎屑等）会进入定子与转子之间的配合间隙，造成磨损。这种磨损形式主要分为干磨粒磨损和湿磨粒磨损两种。在油田开发中，由于介质中通常含有一定的水分，因此湿磨粒磨损更为常见。湿磨粒磨损的过程中，磨粒在液体介质的带动下，对定子和转子表面进行切削和刮擦，导致材料逐渐去除。

（二）冲蚀磨损

冲蚀磨损是由于螺杆泵转子和定子之间液流冲击所引起的。在螺杆泵正常工作条件下，转子高速旋转，带动液体介质形成强烈的涡流。这些涡流中的微小颗粒以高速撞击定子内壁，从而造成冲蚀磨损。冲蚀磨损与介质的流速、颗粒大小、形状以及定子材料的硬度等因素密切相关。

（三）疲劳磨损

疲劳磨损是由于定子橡胶和转子上圆钝的对偶表面之间的摩擦力和接触应力反复作用而产生的。虽然这种磨损形式的强度相对较低，但长期累积下来仍会对定子的使用寿命产生显著影响。疲劳磨损通常表现为定子表面出现裂纹、剥落等现象。

（四）摩擦磨损

摩擦磨损主要发生在摩擦因数很大而橡胶的撕裂强度很低的条件下。在这种情况下，橡胶表层会被撕裂、卷曲、拉伸，并从表层脱落，形成卷曲的橡胶碎屑。当螺杆泵在干摩擦或高温状态下工作时，这种磨损形式尤为严重。

四、螺杆泵定子磨损影响因素分析

（一）材质因素

定子材料的质量直接影响其使用寿命。目前常用的定子材料包括铸铁、不锈钢、铜等。其中，不锈钢和铜因其良好的耐腐蚀性、强度和硬度而被广泛使用。然而，不同材料对于磨损的抵抗能力存在差异，因此在选择定子材料时需要综合考虑其耐磨性、耐腐蚀性以及成本等因素。

（二）制造工艺因素

定子的制造工艺对其质量、精度和可靠性具有重要影响。定子表面的粗糙度、通道尺寸、偏心度以及配合尺寸等都会对泵的性能和使用寿命产生影响。因此，在制造过程中需要严格控制这些参数，以确保定子的质量和使用性能。

（三）工况因素

螺杆泵的工作环境和工况条件对其使用寿命具有显著影响。例如，介质中的固体颗粒含量、温度、压力以及转速等都会加速定子的磨损。因此，在实际使用过程中需要根据工况条件合理选择螺杆泵型号和参数设置，以降低磨损速度并延长使用寿命。

五、螺杆泵定子寿命预测方法

（一）基于磨损机理的寿命预测模型

根据螺杆泵定子的磨损机理和影响因素分析，可以建立相应的寿命预测模型。该模型可以综合考虑材质、制造工艺和工况等因素对定子磨损的影响，并通过实验数据对模型进行验证和修正。利用该模型可以预测不同工况条件下螺杆泵定子的使用寿命，为油田开发提供决策支持。

（二）实验研究方法

为了验证寿命预测模型的准确性并获取实验数据支持，可以采用加速疲劳试验等方法对螺杆泵定子进行实验研究。通过模拟实际工况条件下的工作环境和载荷情况，观察并记录定子的磨损过程和寿命数据。这些数据可以用于修正和完善寿命预测模型，提高预测精度和可靠性。

六、结论与展望

本文通过对抽油机螺杆泵关键零部件（尤其是定子部分）的磨损机理进行深入研究和分析，揭示了不同磨损形式及其影响因素之间的内在联系。同时，结合理论分析与实验研究相结合的方法，对螺杆泵定子的使用寿命进行了预测和评估。这些研究成果为油田开发中螺杆泵的选择、使用和维护提供了重要理论依据和实践指导。

展望未来，随着新材料、新工艺以及智能制造技术的不断发展与应用，有望进一步提高螺杆泵的性能和使用寿命。同时，随着油田开发难度的不断增加和对环保要求的提高，对螺杆泵等采油设备的性能和可靠性也提出了更高的要求。因此，未来需要进一步加强螺杆泵关键零部件磨损机理和寿命预测方法的研究与应用工作，以推动油田开发技术的持续进步与发展。

作者简介：孙晶 女 199806在大庆油田有限责任公司第二采油厂第八作业区注采5-5班，从事采油工工作