[分享]关于新型液压传动泵的改进

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长期以来，油田广泛使用机械传动往复式柱塞泵，由于受到曲柄连杆机构的限制（曲柄半径受限），只能采用短冲程、高冲次的工作方式，这种工作方式导致了泵吸入性能恶化、阀箱疲劳开裂、吸入阀和排出阀工作寿命短、流量脉动大等一系列问题，人们不得不采取多项措施来改善泵的工作状态。例如加装吸入、排出脉动阻尼器以改善泵的吸入性能，降低流量脉动；提高材质和改进热处理工艺来延长阀箱及泵阀的工作寿命等。此外，目前油田一些作业工艺要求工作介质在泵送过程中低剪切、少扰动，在此情况下短冲程、高冲次的机械式往复泵就显得无能为力了。液压传动柱塞泵容易实现长冲程、低冲次工作方式，结构简单，标准化程度高，而且流量调整方便。

速度必须大于排出行程的柱塞运动速度，这样才能留有余地使1号缸在排出终了之前，2号缸也进入排出状态，使两缸排出行程紧密衔接，达到泵排出流量均匀的目的。但这样一来，泵的吸入流量就很不均匀。参见的双缸泵流量特性曲线，可见有周期性的吸入流量为零的短暂过程。对黏稠性介质而言，这种特性对泵的吸入性能影响很大，甚至导致吸入不良而产生气蚀。采用三缸结构，常保持一个缸排出（排出行程的衔接阶段仍有两缸同时排出的短暂过程），由于三缸交替排出，个缸的吸入过程可占用接近于两倍的排出行程时间来完成，即吸入速度约为排出速度的1/2，这就大大改善了泵的吸入工况，而且泵吸入总管内也不存在短暂断流现象（参见）。LY3ZB型液压传动三缸柱塞泵的设计初衷是用于输送黏稠性介质，因而，我们选择了三缸方案。为了使泵结构尽可能紧凑，我们采用了直接用动力液压缸的活塞杆作为液缸柱塞的结构。性能实验研制出LY3ZB型液压传动三缸柱塞泵样机之后，我们对样机进行了一系列性能实验，其中最重要的实验内容是检验该泵能否体现设计意图、达到设计性能指标，特别是三缸衔接配合是否协调，泵输出压力及主液压泵工作压力是否平稳。为柱塞泵的三缸位移曲线，这组曲线是在液压缸不预压、主液压泵排量调至最大排量的70%、柱塞泵输出压力约为11MPa的条件下测得的。由该曲线图可以看出，液压系统及其控制程序能够体现该泵的设计意图，三缸工作协调。

 为柱塞泵的排出压力曲线，该曲线是在液压缸下行前不预压的情况下测得的，其最高压力为11.6MPa，最低压力为10.5MPa，平均压力为11.5MPa，压力脉动率D=0.0987，尚不够理想。为有预压柱塞泵排出压力曲线，其最高压力为11.5MPa，最低压力为10.9MPa，平均压力为11.1MPa，压力脉动率D=0.0367，泵工作压力十分平稳，完全可以满足油田用泵的技术要求。

 结束语LY3ZB型液压传动三缸柱塞泵已完成了室内运行试验，各项性能均达到设计指标。其低冲次、长冲程的工作方式克服了机械传动三缸柱塞泵的各种弊端，流量调整方便，无需脉动阻尼器且工作压力平稳；还可设计成不同的增压比，适合于油田注聚合物、调剖、注水等各种作业工艺，以及其他高压输送磨砺性、腐蚀性、黏稠性介质的场合。