【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及螺杆泵，尤其是一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节系统及其调节方法。
技术介绍
1、在石油井下抽采等工业应用中，螺杆泵作为一种重要的设备，其性能直接关系到生产效率和运行成本。然而，传统的螺杆泵在技术上面临着一些显著的挑战和缺陷。
2、目前的技术虽然已经能够初步确定螺杆泵定子和转子之间的间隙与排液流量之间存在一定的关系，但如何精确地确定这一关系仍然存在一定的难度，进而无法准确地获得最佳的定子和转子之间的间隙值。此外，传统的螺杆泵定子的间隙值在出厂时是固定的，无法进行调整，这意味着在面对不同井况和油质时，无法通过调整间隙值来优化流量和泵效。
3、虽然有部分螺杆泵定转子之间的间隙可以调整，但是通常的间隙值都是根据经验来判断，也即当定转子间隙调整到某一范围值，排液流量会增大，但是由于由于全球尚无锥形螺杆泵的实验数据，通过调整锥度转子位置来控制锥度定转子之间的间隙，并测量其对螺杆泵容积效率和泵效的影响，缺乏理论支撑。
4、因此上述方法在实际调整时，存在盲区，并没有明确的调整方向，从而找到最优的间隙值。
5、为此我们提出一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节系统及其调节方法。
技术实现思路
1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节系统及其调节方法，通过多重测试证明，定转子间隙与泵效存在明确的关系，同时在通过最优间隙调节单元将定转子之间的间隙调节到最优间隙，提高泵效。
2、本专利技术所采用的技术
3、1.一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节系统，包括：
4、扭矩传感器，用于监测抽油杆的实时扭矩；
5、井口流量传感器，用于测量井口产液的实际流量；
6、位置获取单元，用于获取抽油杆的当前位置；
7、调节器，用于调节转子相对于定子的轴向间隙；
8、最优间隙调节单元，其通过调节器在合理范围内朝同一个方向匀速调节定、转子间隙，获得泵效曲线，并取泵效曲线中流量最大值对应的间隙值，即为最优间隙值。
9、进一步的，合理范围指的是在锥形螺杆泵出厂的特性曲线确定的间隙调整范围内进行调节。
10、进一步的，间隙与当前转子位置之间转换公式为：
11、δi＝(hi-h0)·tanα+δ0，
12、其中α为锥度螺杆泵的锥度值，下井之后得知位置为h0，运行调节后的位置为hi，为hi-h0为转子的移动距离。
13、进一步的，泵效为泵的排液流量与扭矩和转速之间的关系，泵效的公式为：
14、
15、容积效率(ηvol)：衡量泵实际排出液体体积与理论排出体积的比值；
16、
17、机械效率(ηmech)：衡量泵将输入的机械能转化为液体动能的效率；
18、
19、
20、更进一步的，还包括测试装置，测试装置结构包括：
21、控制柜，精准控制主电机、升降装置；实时监测扭矩；
22、主电机，其连接在锥形螺杆泵上端，用于驱动锥形螺杆泵工作；
23、升降装置，其通过抽油杆与调节器连接，用于驱动调节器工作，实现间隙调整；
24、卡瓦：其连接在抽油杆上，将主电机传递的扭矩施加在抽油杆上；
25、闭压阀门：通过人工调节阀门开度，可以调节井口压力。
26、一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节方法，采用了上述的一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节系，还包括如下步骤：
27、s1、测试间隙和泵效的关系；
28、在内部测试井中模拟不同深度的井况，通过调节器调整定转子之间的间隙，并观察泵效的变化，在多次实验中，记录不同间隙下的泵效数据，并得出间隙-泵效关系曲线；
29、s2、确定最优间隙的标准：
30、通过对间隙-泵效关系曲线进行分析，该曲线至少存在一个泵效最高点，且该点对应的间隙为最优间隙；
31、s3、通过最优间隙调节单元找到最优间隙：
32、通过调节器对抽油杆进行微调，匀速等距调节定、转子之间的间隙，得出泵效曲线，确定泵效曲线中泵效最大值对应的间隙值，并通过调节器将定、转子之间的间隙调节到该值，实现最优间隙的调整。
33、进一步的，还包括差值弥补，实际测量的容积效率与间隙值最佳点(锥形螺杆泵出厂特性曲线)之间若存在差值，我们使用转速来弥补，其公式为：
34、
35、8.如权利要求6的一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节方法，s1中，在测试前需要确定定量参数；
36、定量参数包括转速、介质粘度、闭压值。
37、进一步的，s2中检测流量时需要等流量稳定的情况下进行测量，因为间隙调节后液体举升速度会变化。
38、进一步的，s3中最优间隙调节单元，其操作方法包括：
39、ss1、通过泵体出厂的特性曲线，计算出目前容积效率想要到达当前井况的最佳容积效率所需要的间隙值调节范围；
40、ss2、监测锥形螺杆泵的实际泵效；
41、ss3、以相同速度朝同一个方向进行等距调整，直到调节范围内的最大间隙值，从而得出不同间隙值对应的泵效曲线，同时该曲线的最高泵效值对应的间隙值，也即最优间隙值，通过调节器重新调到最优间隙值进行工作。
42、本专利技术的有益效果如下：
43、本专利技术通过精细的监测与控制系统，实现了对锥形螺杆泵工作状态的实时优化，显著提高了泵效，同时确保了设备的安全运行。以下是对本方案有益效果的详细总结：
44、首先，通过扭矩传感器、井口流量传感器以及位置获取单元的协同作用，本方案能够实时监测抽油杆的扭矩、井口的实际流量以及抽油杆的当前位置。这些数据为后续的间隙调节提供了精准的反馈，确保了调节的准确性和有效性。
45、其次，本方案通过调节器对抽油杆进行微调，实现了转子相对于定子的轴向调节，从而优化了定转子之间的间隙。这种间隙的可调性不仅提高了泵效，还使得泵体能够适应不同井况和工作环境的变化，大大增强了泵体的适应性和灵活性。
46、再者，通过内部测试井的精密布局，本方案能够模拟不同深度的井况，为泵效的测试提供了可靠的实验环境。在多次实验中，我们观察到了泵效随间隙变化的规律，并成功找出了最佳配合间隙，这为后续的实际应用提供了重要的参考依据。
47、此外，本方案还建立了一套完善的最佳状态调节控制模型。该模型能够根据实时监测的数据，自动计算出达到最佳泵效所需的间隙调节范围，并在保证扭矩值不超出安全范围的前提下，通过不断测试找出最佳的间隙值。这种智能化的调节方式不仅提高了工作效率，还确保了设备的安全稳定运行。
48、最后，本方案还考虑了容积效率与最佳点之间存在的差值问题，并提出了通过调整转速来进行弥补的方法。这种综合性的优化策略，使得泵体能够在各种复杂环境下都能保持最佳的工作状态本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节系统，其特征在于：所述合理范围指的是在锥形螺杆泵出厂的特性曲线确定的间隙调整范围内进行调节。
3.如权利要求1所述的一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节系统，其特征在于：所述间隙与当前转子位置之间转换公式为：
4.如权利要求1所述的一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节系统，其特征在于：所述泵效为泵的排液流量与扭矩和转速之间的关系，泵效的公式为：
5.如权利要求1所述的一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节系统，其特征在于：还包括测试装置，所述测试装置结构包括：
6.一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节方法，其特征在于：采用了权利要求5所述的一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节系统，还包括如下步骤：
7.如权利要求6所述的一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节方法，其特征在于：还包括差值弥补，实际测量的容积效率与间隙值最佳点(锥形螺杆泵出厂特性曲线)之间若存在差值，我们使用转速来弥补，其公式为：
8.如权利要求6
9.如权利要求6所述的一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节方法，其特征在于：所述S2中检测流量时需要等流量稳定的情况下进行测量，因为间隙调节后液体举升速度会变化。
10.如权利要求6所述的一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节方法.所述S3中最优间隙调节单元，其操作方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节系统，其特征在于：所述合理范围指的是在锥形螺杆泵出厂的特性曲线确定的间隙调整范围内进行调节。
3.如权利要求1所述的一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节系统，其特征在于：所述间隙与当前转子位置之间转换公式为：
4.如权利要求1所述的一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节系统，其特征在于：所述泵效为泵的排液流量与扭矩和转速之间的关系，泵效的公式为：
5.如权利要求1所述的一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节系统，其特征在于：还包括测试装置，所述测试装置结构包括：
6.一种用于锥形螺杆泵的最优间隙调节方法，其特征在于：采用了权...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒯海东，陈翰林，陈李希，周世杰，姜海龙，李建龙，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。