基于CFD-DPM的射流泵中90°弯曲流道冲蚀仿真分析

随着国内钻井深度的不断增大以及井内低产层的逐渐增多,使得井内油液的开采难度进一步增大。虽然现有的深井射流泵可利用高压流体(人工从地面打压进井内的高压流体)来实现对油液的举升,但是该方法的生产成本较高,并且当被举升的油液中混有细小砂粒时,油液中的砂粒将会对射流泵造成一定冲蚀影响。为了降低射流泵的冲蚀磨损程度,并且提高采油效率与减少生产成本,根据油田层系(高低压油层)较多的特点,设计一种射流泵,该射流泵可以转化现有层间矛盾,把高压油液作为动力液来实现对低压油层的开采。通过对射流泵的整体结构进行分析后,发现该射流泵中存在一处90°弯曲流道,该流道内壁面为吸入液入口处的正对迎流壁面,所受砂粒的冲蚀磨损较大。为了得出砂粒对壁面的冲蚀磨损程度与影响因素,利用CFD与DPM模型对该冲蚀过程进行精确仿真,通过改变网格尺寸大小验证了仿真模型的网格无关性与仿真结果的收敛性后,利用控制变量法与数值模拟进一步分析流体速度、砂粒直径等对该流道的冲蚀影响规律。最终发现流速大于4 m/s或者砂粒直径大于0.7 mm时,最大冲蚀速率与每天的最大冲蚀厚度的增大幅度变得更加明显。就冲蚀区域而言,流道上所形成的冲蚀磨损区域成椭圆状,该冲蚀区域的中心位置所受到的冲蚀磨损相对较少,并且该区域大小并没有随着流体速度等影响因素的变化而发生较大改变。

长输管道离心泵流量调节方式的选择

对调节阀、变频调速装置、液力偶合器这些流量调节方式进行了技术分析,指出了各自在长输管道应用中的优缺点,介绍了变频调速装置的应用及潜在问题的解决方案,提出了模拟确定可行调节方案时的注意事项和经济评价方法。

气力提升泵性能影响因子的初步试验

气力提升泵的水输送量反映了提升管进口的流速情况,而进口流速是衡量吸鱼效果的重要因素。以水槽试验的方法研究了不同因子对水输送性能的影响,共测试了使用6种平板孔喷嘴、2种环状孔喷嘴、5种潜水比3、种喷嘴水下潜没深度和3种管径的水输送量数据,并进行了活鱼抽吸试验。分析结果表明,D2和D3平板孔喷嘴由于合理的孔分散程度而相对提高了水输送量,但与其它喷嘴差异不显著。具备理想的气泡尺寸和分散程度的D6环状孔喷嘴获得了最佳的水输送性能。增加潜水比和喷嘴水下潜没深度或减小提升管管径对水输送性能的提高有决定性影响。当集鱼装置始终维持高鱼水比例时,气力提升泵具有较好的活鱼抽吸能力。

惠南庄泵站水泵调速运行的合理性分析

惠南庄泵站采用大型卧式离心泵,变频调速运行。为满足南水北调中线工程(北京段)复杂的调水需求,合理地组合调速运行方案,确定可行的调速范围,使泵站机组高效、安全、稳定运行。文中重点分析了通过机组调速运行的优化组合,结合泵站小流量自流输水,实现北京段输水流量过程的无缝衔接。

液气射流泵扩散管内气泡尺寸的试验研究

在工作水压力小于500kPa的低压水射流情况下,通过取样法和摄像法试验研究了下喷式液气射流泵扩散管内部气泡直径范围,获得内部气液两相流动情况及气泡分布特性。在一定的孔口雷诺数下,不同气液比下扩散管中气泡直径范围约80%集中在0.6～1.3mm。测量不同孔口雷诺数下的气泡直径,在孔口雷诺数较小的情况下气泡直径变化明显,最大直径可以达到3mm左右。由试验结果可以看出,气液比的变化相对于工作压力的改变对气泡尺寸影响比较明显。液气射流泵作为气液接触、射流混合及反应的设备,用于气体的吸收和分离操作。其含气率和气泡分布以及相接触面积是内部射流混合的重要参数。研究结论和结果有利于进一步提高气液两相混合效果。

深度调峰机组给水泵再循环控制优化调整

燃煤机组参与深度调峰时给水泵再循环控制需要频繁调整,本文针对给水泵再循环自动控制过程中存在的典型问题,采用PID结合流量前馈联合控制、开启速率分区限制、变参数调节、动态下限等控制策略,通过参数优化调整,使机组深度调峰期间汽动给水泵再循环自动控制过程中锅炉给水流量及汽动给水泵流量控制更加平稳,控制偏差及超调量等指标明显改善,有效提高了机组在深度调峰阶段运行的安全性及稳定性。

喷射气举提升性能实验分析

由于传统气举提升效率较低,笔者设计出环形射流泵结构的喷射气举,建立了一套气举提升实验装置,选用精筛选的河沙作为提升对象,实验研究了进气量、浸入率等因素对喷射气举扬水量、扬固量的影响规律,对提升管内的流动形态进行了分析,并对传统气举和喷射气举的扬固能力进行对比;运用能量守恒定律建立了气举效率模型,对喷射气举和传统气举的扬固效率进行对比分析。结果表明:存在最优进气量,使喷射气举的扬固量和扬水量最高,浸入率越大,喷射气举的扬固量和扬水量越高,提升管内流动形态为团状流时能有效提升固液混合物;喷射气举扬固效率高于传统气举,在高进气量和低浸入率条件下尤为明显。

可调式引射器流量调节特性研究

引射器在石油、化工、天然气输气过程、气波制冷、天然气脱水工艺、热能工程等领域中得到广泛应用。为了适应工况变化,需要研制流量可调式引射器。本文探讨了调节锥形状、尺寸对可调式引射器流量调节特性的影响。结果表明:对于圆锥型调节锥,随着锥角的增大,调节锥轴向可移动距离明显减小;流量与调节锥轴向移动距离呈二次曲线关系,即流量调节具有非线性性质。提出了一种可使引射器流量实现线性调节的调节锥型线方程。为具有良好调节性能的可调式引射器的研制打下基础。

螺旋混流式喷水推进泵压力脉动的数值研究

为研究螺旋混流式喷水推进泵动静干涉的压力脉动特性,运用ANSYS Fluent软件基于RNGκ-ε湍流模型,采用SIMPLEC算法进行变流量工况下非定常数值模拟,分析变流量工况下泵内各监测点的时域和频域特性。结果表明,螺旋混流式喷水推进泵内压力脉动的振源主要位于叶轮与导叶交界处,压力系数的幅值最大,且压力脉动自交界面处分别向上、下游传播并逐渐减弱。在叶轮旋转区域,压力系数的幅值受径向位置的影响较强,在导叶静止区域,压力系数的幅值受径向位置的影响较弱。各监测点压力脉动的主频不受流量变化的影响,均为叶片通过频率。在叶轮进出口,压力系数受流量变化影响最为明显;叶轮出口处的压力脉动频谱较宽。在远离叶轮旋转区域,压力系数受流量变化的影响较小,监测点的主频集中在叶频处,压力脉动幅值较小,无高频脉动出现。研究成果可为喷水推进泵的噪声及振动控制提供参考。

单式磊空调水系统中旁通阀及水泵的选择

负荷减小时，单式果空调水系统可通过压差旁通调节阀控制流经末端设备的水流量。水泵、压差控制二通阀及旁通管管径的选择正确与否，会影响系统的调节性能及能耗。文中分析了空调系统部分负荷与水泵的能耗关系，给出了选择旁通调节阀、旁通管管径及水泵的方法。

管网的流量优化调节方法及变频泵的应用分析

为了实现管网高质量运行,其系统必须具备稳定可靠的调节能力。根据管网能耗最小原则和管网流动规律,给出了流量优化调节的数学模型和相应的约束条件。结合算例介绍了管网流量优化调节方法。通过计算,画出了管网阻力特性曲线和在不同工况下变频泵的特性曲线,并分析了两曲线的匹配性,介绍了变频泵的控制方式,为工程应用提供依据。

采用汽动给水泵替代电动给水泵实现机组启动的经济性分析

文章分析了采用汽动给水泵替代电动给水泵实现机组启动的节电机理,以及需要解决的关键技术问题,例如:启动汽源问题、给水流量调节和控制、汽动给水泵汽源的切换、机组启动汽动给水泵跳闸处理或邻机汽源故障处理。例举了几个发电厂应用汽动给水泵的事例,粗略统计国华每年可节省厂用电2520万kW,经济效益显著。

新型双喷嘴射流泵水力特性的试验研究

为了获得新型双喷嘴射流泵的水力特性,采用试验研究的方法,得到了面积比、流量比M_2以及工作介质对射流泵性能的影响规律:随着面积比的增大,压力比峰值增大,但射流泵的工作流量区间缩小,高效区的位置左移。下喷嘴的作用是冲击井底沉积的固体颗粒并使之流态化,对射流泵的效率没有贡献,流量比M_2越大,射流泵的压力比和效率越低。同时,由于下喷嘴的存在,导致面积比为0.2时效率最高,这与普通射流泵面积比为0.3左右时效率最高有所不同。当使用水抽汲原油时,射流泵的效率峰值为26.05%,对应的流量比M_1为0.9;水抽汲水时,效率峰值为18.68%,流量比M_1为0.8;当使用水抽汲水砂混合物时,效率峰值为14.98%,流量比M_1为0.6。所得结论为新型双喷嘴射流泵的理论设计及实际应用提供了科学依据。

高速摄影技术分析射流式鱼泵流量对鱼运动规律影响

采用高速摄影技术初步研究了草鱼、团头鲂和鲫鱼等3种鱼类在射流式鱼泵内的运动规律,分析了鱼类逆流游动率、逆流游动过泵时间、姿态变化率及鱼类与泵壁面碰撞所受力与工作流体流量之间的关系。试验研究表明:在5种工作流体流量工况下,随着工作流体流量的增加,鱼类逆流游动率逐渐降低,过泵时间逐渐减少,姿态变化率逐渐升高,所受碰撞力逐渐升高;在工作流体流量较低时,鱼类逆流游动率超过85%,过泵时间均超过300ms,姿态变化率均小于6%,所受碰撞力在1~3N的范围内;在工作流体流量较高时,鱼类逆流游动率在50%~85%之间,过泵时间在125~175ms之间,大多数情况下姿态变化率9%~18%之间,所受碰撞力在5~7N的范围内;在试验所用3种试验鱼中,草鱼的过泵时间最长,姿态变化率最高,并在大部分工况中所受碰撞力最大。

混流式喷水推进泵叶轮结构稳定性研究

为探究混流式喷水推进泵在运行过程中叶轮结构稳定性,基于单向流固耦合的方法,分别对叶轮结构在变流量、变转速工况下进行静力学分析和模态分析。结果表明:喷水推进泵叶轮背面及工作面的最大等效应力均发生在叶片根部;叶轮背面及工作面的最大位移均发生在靠近叶轮出口叶缘位置;流量变化对于叶轮结构固有频率的影响可近似忽略,其下降值为0.02~0.07 Hz;相较于流量对叶轮结构的影响,转速的变化对叶轮结构的影响较大,其增值为0.14~1.91 Hz;叶轮转速不应超过4000 r/min,否则极容易诱发叶轮共振。

浅析接力泵站在沿海平原排涝中的应用

沿海平原地势低平,排水河道过流不足,是平原内涝的重要原因。为了减轻沿海平原地区受潮汐、台风、地形等原因造成的内涝,提出在主干排水河道上逐级布置接力泵站,人为加大河道流速,从而达到提高排涝效率的目的,这是一种新的治涝措施。探讨了接力泵站的适用范围、布局和规模、水力计算概化方式等问题,以浙江省姚江流域的余姚市防洪排涝布局作为实例,结果表明:实施"分片节制"、"接力强排"的工程措施,对于排水距离远、水力坡降不足的低洼平原具有非常显著的排涝效果,体现了选取的措施的合理性。接力泵站措施可在有条件的沿海平原治涝工作中加以推广。

变频调速技术在离心泵并联工艺中的应用

分析了不同扬程离心泵的并联使用问题,提出了使用变频调速来解决扬程匹配的方法,进行理论计算分析,并用实际工程应用进行验证,结果基本一致。

石油化工管道输油泵节能技术分析与应用

提出在输油管道低输量工况下,通过使用液力耦合器或变频装置实现泵转速的改变是最节能的调节方式。针对国内某输油管道正在使用的固定转速泵和可变转速泵,采用SPS仿真软件对两台机泵的运行工况进行模拟仿真,分析泵在改变转速后的节能效果,评价了在输油泵应用液力耦合器后带来的经济效益。建议国内应加大对液力耦合器的技术攻关,大力推广液力耦合器在石油化工管道上的应用。

关于分布式热水供暖系统选泵和调控问题的探讨

根据质量平衡和能量平衡的原理,分别探讨了设计工况、等流量比工况、非等流量比工况下单热源分布式热水供暖系统的选泵和调控,提出了按泵阻抗选泵的方法,绘制了选泵线算图,给出了相应的调控式。

动水腐蚀系统喷射泵引射性能实验研究

实验采用液-液喷射泵以高压小流量引射的方式为高温高压实验段提供大流量循环,并系统研究了喷射泵引射流流量、吸入端压力及吸入端与出口间压差对喷射泵出口参数的影响。结果表明,喷射泵引射流压力与流量成正比,提高引射流流量能够显著提升引射流压力及喷射泵出口流量;喷射泵出口流量与引射流流量呈现良好的线性关系;提高喷射泵出口压力会显著降低喷射泵出口流量,且喷射泵出口流量与喷射泵吸入端和出口之间的压差线性相关。