地热井用潜水泵冲蚀磨损特性

为研究颗粒属性对地热井用潜水泵外特性和冲蚀磨损的影响,采用离散相模型和RNG k-ε湍流模型对两级潜水泵内流场进行了全流道数值模拟.结果表明:随着固体颗粒体积分数的增大,潜水泵各级扬程和效率均呈下降趋势,单级扬程最大下降1.68 m,单级效率最大下降5.18%;叶轮的冲蚀磨损主要出现在叶片工作面进口,导叶的冲蚀磨损主要出现在导叶工作面出口和导叶前盖板;随着固体颗粒密度的增大,各部件的平均冲蚀率增加明显;叶轮和导叶的最大冲蚀率均随固体颗粒粒径的增大呈增大趋势,其中导叶的最大冲蚀率随颗粒粒径变化相比叶轮更加明显,当颗粒粒径超过0.650 mm时,过流部件最大冲蚀磨损率急剧上升.

地热井用潜水泵选型应用软件研究与开发

针对地热井用潜水泵选型效率低、校核工况点计算成本过大等问题,借助计算机辅助选型技术,采用Python作为编程语言,PyQt构建图形化用户界面,MySQL作为选型数据库系统,基于Windows系统开发了地热井用潜水泵选型应用软件。该软件一方面根据潜水泵产品属性,建立了样本数据库模块;依据潜水泵现场运行数据和管路阻力曲线,以最高效率下降5%为界,建立了高效数据库模块;基于样本数据库和高效数据库构建潜水泵初选系统,筛选出满足现场作业要求并且在高效区间内运行的初选泵型号;基于地热井用潜水泵的性能参数、经济成本、运维费用和耐久性,采用熵权TOPSIS法建立潜水泵效能评价体系,对各初选泵方案进行优劣排序,最后高效简便地为用户提供最优潜水泵型号;另一方面基于高效区间数据库建立了潜水泵运行工况反馈模块,根据泵型号对应转速下的运行参数,反馈潜水泵运行状态,非高效运行时根据相似定律和调速区间给出合理的转速范围。

地热井用两级潜水泵内流熵产诊断及水力性能优化

为了提升地热井用潜水泵的运行效率,根据地热井用潜水泵的流动参数和实际运行工况,完成了两级潜水泵过流部件水力设计,并进行了全流道流动数值模拟和试验验证;采用熵产分析法定位了潜水泵内流场的高能耗区域,主要集中在级间交汇和动静部件干涉处;采用正交设计和结构参数敏感性分析方法,确定了结构参数对潜水泵性能的影响规律,以叶轮叶片出口角、出口宽度、叶片包角和导叶轴向长度为优化变量,以扬程和效率为优化目标,通过遗传算法、最优拉丁超立方采样和熵权TOPSIS法对两级潜水泵进行水力优化。结果表明,额定工况下,优化泵的扬程增加了24.9%,效率增加了5.7%,总水力损失减小了1024.9 W,高能耗区域明显降低,水力性能显著提升,分离流、二次回流和冲击流动等不良流动得到显著抑制;大流量工况处理能力大幅度提升,高效区间范围扩大了70%,运行稳定性得到显著提高。研究内容为潜水泵的设计及内流场研究提供理论指导。

含缺陷的高压弯管冲蚀特性影响研究

高压弯管在压裂作业过程中,由于冲蚀磨损问题极易产生缺陷,缺陷又反过来影响管道内部流动,导致弯管的冲蚀特性发生改变。为此,根据弯管处冲蚀缺陷位置及类型,建立含冲蚀缺陷的高压弯管三维几何模型,运用Fluent软件对其进行冲蚀特性数值模拟,对比有、无缺陷时高压弯管冲蚀磨损情况,分析不同缺陷因素对冲蚀特性的影响。分析结果表明:无缺陷高压弯管冲蚀磨损较为严重的区域在弯头外侧处,此区域最大冲蚀率远大于入口与出口直管段区域;含缺陷高压弯管冲蚀磨损较为严重的区域在缺陷处,且含缺陷弯管最大冲蚀率约是无缺陷弯管的6倍;含缺陷高压弯管的最大冲蚀率随着缺陷长度的增大而增大,随着缺陷宽度的增大,最大冲蚀率减小;缺陷位置在弯头0°、15°和30°处的最大冲蚀率较大,45°、60°和75°处的最大冲蚀率较小且变化较为平稳。研究结果可为高压弯管冲蚀磨损的安全预警提供参考。

隔舌安放角对泵作透平正反模式下水力性能的影响

隔舌结构参数对泵和透平的性能有着显著影响。为了研究隔舌安放角变化对泵作透平正反模式下水力性能的影响规律,本文对4种隔舌安放角的低比转速离心泵正反模式运行的内流场进行了数值模拟,并通过实验验证了模拟结果的可靠性。结合熵产诊断以及损失功率计算,分析了不同泵模型在正反模式下扬程(泵模式)、必需水头(透平模式)、效率以及内流损失的变化情况。结果表明,适当增加安放角可以使泵扬程增加,透平必需水头减小,两种模式的效率提高,效率-流量曲线右移,最佳效率点对应的流量值增大。但角度增加超出一定范围后,泵效率降低。两种模式的水力损失都集中在蜗壳区域,与转轮内水力损失相比,其受隔舌安放角角度变化影响更为显著。当隔舌安放角角度增加时,泵效率增大的主要原因在于蜗壳出口区域水力损失的减小。对于透平模式,尽管转轮内分离涡结构在较大隔舌安放角情况下受到抑制,但其变化对效率影响较小,透平效率提升的主要原因是隔舌与转轮间隙以及蜗壳壁面附近的水力损失降低。