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深井泵泵内流场的试验钻研(上)

 
   钻研泵内流场尤其是混相流流场是改善深井泵性能的要害。随着PIV技能、LDV技能及低声波技能的日趋成熟,人们曾经能够利用该署先进的流场测试技能在不烦扰流场的状况下继续高精度的测量。在加拿大已有人运用该署先进技能钻研深井泵流场,酒精大学(北京)陆地力学尝试室对准该问题利用PIV(粒子成像测速技能)继续了尝试钻研,其重要意思是测定相反流量时泵内流场的散布法则,并比照单相及混相流时深井泵内流场的异同。
   1粒子成像测速及图像解决技能
   粒子成像测速(PIV)技能的根本原理①是利用撒在流体中的粒子对光的散射作用,用光学的步骤纪录下粒子在相反声刻在流场中的地位,从而失去粒子的位移,基于粒子对流场的追随性,测出粒子所在地位中流体的进度及刹时静止参数。
   使用PIV技能,对流场中泛滥的粒子状况能够按工夫倒叙经过屡次暴光纪录在同一图像上,也能够经过高速录相机纪录在相反的图形上。利用无关的物道学及力学的假如和定理,并依据相应的数学模子,经过一系列数字演算即可得出反映流场特点的参数(粒子位移、进度等)。通常,PIV零碎重要由照明零碎、PIV图像纪录存储零碎以及PIV解决零碎组成。
   2中型气液两相深井泵模仿尝试安装
   深井泵在井下作业,其作业介质也不是单相的,故很难对当场作业的深井泵的流场继续理论测试。另外,因为各油田油井地层条件很简单,难以找到正常性的法则,因而,在试验室里构建了一套中型气液两相深井泵模仿尝试安装,如图1所示。
   该模仿尝试安装重要由液压掌握零碎及气动掌握零碎组成。为了继续可视化钻研,深井泵模子泵筒及柱塞均采纳有机玻璃打造,其泵径为57mm,柱塞长短为0.3m,可模仿冲程为0~0.6m,冲次为0~6次/s,内压为0.7MPa的工况条件。
   3尝试内中
   采纳与原油密度及粘度相近的轻工业白油作为尝试介质,用与白油密度濒临的GDX501聚苯乙烯小球作为示踪粒子。运用10W的氖激光产生器及相应的光路零碎造成的强片光源作为PIV摄像的照明光源,并采纳录像或照相的步骤摄制PIV图像。对准相反的工况,别离对单相和气液两相流介质条件下深井泵泵筒、泵阀、柱塞等部位继续了PIV图像的录制和照相,以备进一步继续综合解决。
   4试验后果及综合
   因为对深井泵生动阀部位流场的钻研已有相应的钻研成绩,而且气液两相流PIV图像解决程序不欠缺,故那里偏重于综合固定介质为单相流体时深井泵吹动阀及柱塞部位的流场。
   4.1深井泵泵阀静止法则
   在尝试中发现,深井泵泵阀的静止法则和以住人们对它的意识不彻底相反,它的静止除非有垂直位置的曲线静止,还随同有两种缭绕静止。当柱塞静止进度较时辰,阀球绕程度轴高低缭绕;当柱塞静止进度较大时,阀球绕竖直轴程度自转况且沿阀座内孔边角即阀座孔重心轴自转。其缭绕角进度与柱塞的静止进度无关,柱塞静止进度越大,阀球缭绕角进度就越大。阀球的非凡静止内容重要与阀球、阀座构造的非凡性及流体的冲锋陷阵无关。深井泵泵阀是一个球状阀件,当流体绕过它固定时,在其后部将产生附面层的脱离景象,同声产生一个横向激能源。因为阀球的对称性,这种横向激能源将沿阀球的“赤道”四周周而复始地挪动,使阀球不是前后坐落阀座孔轴心线上,而是偏离一个间隔且紧贴在阀座边角上缭绕,这就是“自转”景象。

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