双螺杆泵转子型线的设计及选型分析

摘要

随着陆地石油的不断开采，很多陆上油气井均已进入开采中后期，现在海上石油的开采已经变的越来越常见。但是，在目前海上石油开采的过程中，出现了很多技术性的难题，使得采油及输送效率较低。为了提高效率，本文设计了新型双螺杆泵转子型线及全密封型型线，并进行了选型分析。 首先，本文在给出新型型线方程的基础上重点分析了原始型线的组成。利用坐标变换和包络原理对原始型线的共轭型线方程进行了推导。通过对双螺杆泵转子的空间啮合特性的分析，得出螺杆转子螺旋齿面方程及啮合线方程，并根据啮合线方程对双螺杆转子瞬时空间接触线方程进行了推导。对螺杆转子的齿槽宽、齿厚及泄漏三角形面积进行了推导。 其次，本文对螺杆转子的工作形式和增压原理进行了分析，给出了泵内压力分布的计算公式，在对比了现有的两种流道布置形式的基础上设计了一种新的流道布置形式。随后计算了新型线设计的双螺杆泵的过流面积及其理论流量、有效功率，根据计算公式确定新型型线下螺杆转子的设计尺寸，并完成了建模。 再次，本文利用静力学理论对螺杆转子转轴进行了强度及稳定性分析；用有限元软件对三维螺杆转子进行了结构动力学分析，并对变形结果进行了对比。 然后，本文进行了螺杆转子的稳态温度场分析，使用有限元软件模拟转子的热变形和应力应变，得到转子在X方向、Y方向和Z方向的力变形量、热变形量以及综合变形量。分析间隙量受转子变形影响的大小，结合转子有限元分析的结果，实现对转子与转子之间和转子与机体之间的空间进行优化设计并对变形结果进行了对比分析。 最后，根据型线本身的特性及以上计算、分析结果对比两种型线的优缺点，最终得出结论。

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