【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 A、 B、 C— 相應(yīng)于每類泵的常數(shù)。 泵的工況非常復(fù)雜。停泵和啟泵都要引起瞬變過程。啟泵的影響很小，很少會(huì)引起危險(xiǎn)，并且泵啟動(dòng)很難模擬 [8]，所以程序中只考慮停泵的瞬變過程。 泵的四象限工況見圖 21。 泵處于泵送方式 — P1 區(qū) 。有少許負(fù)壓頭，但正向流動(dòng)，這時(shí)泵起測(cè)功計(jì)的作用 — D1 區(qū)；如果泵的壓頭變得相當(dāng)負(fù)，則正向液流可能驅(qū)動(dòng)泵，于是泵轉(zhuǎn)入渦輪機(jī)工作方式 — T1區(qū)；一旦開始倒流，就會(huì)出現(xiàn)另外一系列工作方式：液流倒流，但泵的葉輪正向轉(zhuǎn)運(yùn)，這是另一種測(cè)功計(jì)工作 方式 — D2區(qū)；液體倒流，但泵反向轉(zhuǎn)動(dòng)，而下游端壓力高于管段中的壓力，這時(shí)泵用作渦輪機(jī)一 T2區(qū)；在同樣條件下，但反轉(zhuǎn)速度很大，此時(shí)泵以測(cè)功計(jì)方式工作 — D3區(qū)；正向液流，很大的反轉(zhuǎn)速，這時(shí)泵用作泵 — P2區(qū)；正向流動(dòng)，較小的反轉(zhuǎn)泵速，此時(shí)泵又測(cè)功計(jì)的方式工作 — D4區(qū)。然而，泵在第四象限工作是很難遇到的。 8 圖 21 泵的四象限工況 Figure 21 Quadrant pump condition 泵的全特征曲線（蘇特 (Suter)曲線 ）。 如果利用標(biāo)準(zhǔn)的 NQ 圖，那么四象限泵的特性就會(huì)很復(fù)雜，而且難以在泵特性的任何計(jì)算機(jī)模型中加以利用，蘇特提出了一種無(wú)因次表示方法，這種方法非常適用于計(jì)算機(jī)。 引用無(wú)因次變量 WH 和 WT（ 軟件中實(shí)際上只用到 WT） 其中 WH 用下式表示： ? ?22)(???????????NNHHHS I G NWH (212) 而 WT 用下式表示： 2)()()( ????? NNTTHS I G NW T (213) 式中： *— 表示泵在額定工況時(shí)； H— 泵給出的揚(yáng)程； T— 葉輪軸的扭矩。 于是畫出 WH 和 WT 對(duì) θ 的關(guān)系曲線。見圖 22，其中 θ 可用下式表示： 扭矩 +壓頭 Q +扭矩 壓頭 +扭矩 +壓頭 扭矩 壓頭 P2 區(qū) D3區(qū) T2 區(qū) D4 區(qū) D2 區(qū) +N +扭矩 +壓頭 泵正常工作 P1區(qū) D1 區(qū) +Q 扭矩 +壓頭 N +扭矩 +壓頭 扭矩 +壓頭 +扭矩 壓頭 9 ???????? ?????NNa rc t a n?? (214) 圖 22 WH 和 WT 對(duì) θ 關(guān)系曲線 Figure 22 WH and WT curve of θ 這兩條曲線全面地代表了泵在四個(gè)象限中工況的復(fù)雜而完全的一組特性曲線。比較容易的是，比如說(shuō)把 WH和 WT 曲線上的許多點(diǎn)寫入計(jì)算機(jī)，利用內(nèi)插法，可很快的獲得相應(yīng)于特定θ 的特定 WT 或 WH的值，據(jù)式 （ 213） ， （ 214） ，可把 WH和 WT 轉(zhuǎn)換成和 H 和 W。 扭矩可用來(lái)計(jì)算 △ t 時(shí)段以后的泵的轉(zhuǎn)換，而壓頭 H由于泵特性曲線已知，程序中也就沒有使用。 很少有幾家制造廠提供所有泵的全特性曲線，可以認(rèn)為比轉(zhuǎn)速 n、相同的泵，有著相同的全特性曲線。因此，如果找不到泵的全特性曲線，就可以從有相同比轉(zhuǎn)速的另一臺(tái)泵找到完整的特性曲線 [9]。 全特性曲線在停泵中的應(yīng) ： 我們選取全特性曲線上與停泵過程有關(guān)的第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)象限 (包括水泵工況，正轉(zhuǎn)逆流制動(dòng)工況，水輪機(jī)工況三個(gè)區(qū)域的特性 )用兩組數(shù)組來(lái)表示殘對(duì) ? 的關(guān)系上的點(diǎn)。 由上一時(shí)刻的 θ、 n 值，求得： )a rc ta n (?? ???NN?? 據(jù) WT、 θ 數(shù)組，用線性內(nèi)插法可求得與 θ有關(guān)的 WT 值。由方程 (213)得： ???????? ???????????????? ??222NNWTT Ts (215) 利用 T，求得下一時(shí)刻轉(zhuǎn)速 N、 ： I tTNN ??? 1` 260? 式中： I— 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 泵機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量由電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 GDm2，水泵慣量 GDp2 和水的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 GDw2三部分組 額定工況 0 π /2 π 3π /2 2π 10 成，即 222 WPM GDGDGDI ??? (216） 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可查閱制造廠的產(chǎn)品樣本，水泵轉(zhuǎn)動(dòng)慣量由葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 GD12 和轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 GD22 組成，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可用下式表示： ?? 24221 BDGD P? (217) 式中： P? — 葉輪型式系數(shù)，對(duì)雙吸式葉輪 ~?P? ，單吸式葉輪 ~?P? ； D2— 泵葉輪外徑； B2— 葉輪出口寬度； p— 葉輪材料密度。 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量由下式計(jì)算 : ?? LdsGD 422 8? (218) 式中： ds— 轉(zhuǎn)軸直徑； L— 轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)度； p— 材料密度。 水的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可用下式計(jì)算： ? ? wBDDGDW ?? 241422 8 ?? （ 219） 式中： D1— 泵入口直徑； ρw— 泵內(nèi)水密度。 一般而言，電動(dòng)機(jī)的 GDM2 要比泵的 GDP2 大得多，通常 GDP2相當(dāng)于 GDM2 的 10%左右。 一口井在油井完成和試油之后，將投入生產(chǎn)。用什么方法采油，主要取決于油層是否有充分的能量，如果能量足夠大，開井后，原油能自動(dòng)噴出地面，這種完全依靠天然能量將油采出地面的方法，稱為自噴采油，這里只考慮自噴采油的情況 [10]。 混合物（指油和氣）到達(dá)井口時(shí)，氣體體積流量很大，而油嘴直徑又很小。因此，混合物流經(jīng)油嘴時(shí)，流速極高，往往達(dá)到臨界流速狀態(tài)，所謂臨界流動(dòng)就是流體流速達(dá)到或超過壓 力波在流體介質(zhì)中傳播速度時(shí)的流動(dòng)。 11 圖 23 油氣混合物的重量與油嘴前后的壓力比的關(guān)系 Figure 23 The relationship between the weight of oil and gas mixture and the pressure before and after glib 油氣混合物的重量與油嘴前后的壓力比的關(guān)系圖見 (圖 2— 3)所示，其中 P1 恒定。 從圖中可以看出： 當(dāng) P1=P2 時(shí) 、 Q=0。 在曲線段 ab 上，當(dāng) P2/P1 逐漸減小時(shí)， Q 逐漸增大。 直線段 bc 上， P2/P 1值變化對(duì) Q 之影響，是臨界流動(dòng)，對(duì)于油井來(lái)說(shuō)，出現(xiàn)臨界流的條件是： P1/P2≤。 臨界流時(shí)： PdRq ? （ 220） 式中： q0— 產(chǎn)油量，噸； d— 油嘴直徑，毫米； R— 油氣比； P1— 油壓，公斤 /厘米 2 。 非臨界流： ? ?210 PPKq ?? （ 221） 式中： K— 摩阻系數(shù)，不允許油倒流入井。 單向閥限制流量從一個(gè)方向流向另一個(gè)方向，不允許倒流，采用的公式為 gVKh LL 2/2?? （ 222） 式中： hL— 壓頭損失； KL— 閥門阻力系數(shù)； V— 閥門流速。 (P2/P1) 0 1 Q C b a P2/P1 1P 2P 12 阻力件所起作用是消耗液流能量，所用公式為 gVKh LL 2/2?? （ 223） 參數(shù)意義同上。 穩(wěn)態(tài)流動(dòng)時(shí)，管網(wǎng)系統(tǒng)的未知數(shù)為節(jié)點(diǎn)壓力、管元件和非管元件的內(nèi)部流量 [11]，設(shè)一個(gè)管網(wǎng)有 L 個(gè)節(jié)點(diǎn) (節(jié)點(diǎn) :即兩個(gè)元件的聯(lián)接點(diǎn) )， M 個(gè)管元件， P 個(gè)非管元件，則未知數(shù)的個(gè)數(shù)為 (L+M+P)個(gè)。 分別對(duì)節(jié)點(diǎn)和元件編號(hào)，如圖 31所示： 圖 31 管網(wǎng)圖例 Figure 31 Pipeline Legend 如流程示意圖 32 所示，首先判斷每一節(jié)點(diǎn)的邊界條件類型，當(dāng)節(jié)點(diǎn)壓力為己知時(shí)，為壓力邊 界條件。節(jié)點(diǎn)處，外界流入系統(tǒng)流量已知，則為流量邊界條件，當(dāng)兩者都為未知時(shí)，則節(jié)點(diǎn)不存在邊界條件，當(dāng)節(jié)點(diǎn)為壓力邊界條件時(shí)，可以建立一個(gè)壓力平衡方程： 00 ??PP （ 31） 式中： P— 節(jié)點(diǎn)壓力； P0— 節(jié)點(diǎn)已知壓力。 否則，建立節(jié)點(diǎn)流量平衡方程，見圖 33 （ 1） 非管元 件 1 管元件 3 （ 2） （ 4） （ 3） 4 6 7 (7) （ 5） （ 8） （ 9） 8 （ 10） 9 5 10 13 圖 33 節(jié)點(diǎn)流量平衡 Figure 33 Balanced flow node 01 1???ni Q （ 32） 式中： Q1— 流出流入節(jié)點(diǎn)的流量。 Q2 Q1 Qn Q3 14