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出水 ［ 组 件 ； － 标 准鬟 固 蛆 件 ｝ 一 葫榧 封组 什 ； ］ ６－ ７ ８
多功 能 毫 倘 ；
轴 承；
１ 端盖 ； ０ １ 附 属 套 筒 ： 一Ｏ 型圈 ；３ 收 油 套 ．４ 转 靛 ｛ｊ 镒 诚 嘴 ： 旋转 栅 ；７ 揖 圈 ｝８ 平 键 ｝ ９ 带 轮 ｝０ 毛 毡 ；１ 支絮 １ ２ １ 】 １ １一 ６ １ １ １ ２ ２
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离 效 果 上 要 明显 优 于 ８叶 片 结 构 。 ２ ２ ２ 螺 旋 式 旋 转 栅 结 构 参 数 的 确 定 ．．
圈 １ 动 态水 力 旋 流 器 样 机 结 构 示 意 图
Ｆｉ ． Ｓ ｃ ｕ ａ ｋ ｔ ｈ ｏ ｙ ａ ｃｈ ｄ ｏ ｙ ｌ ｎ ｒ ｔ ｔ ｐ ｇ １ ｔ ｕ ｔ ｒ ｌ ｅ ｃ ｆｄ ｎ ｍｉ ｙ ｃ ｃｏ ｅ ｐ ｏ ｏ ｙ ｅ ｒ ｓ ｒ
动 态水 力旋流 器 沿转 筒长 度方 向均 为 主要分 离 区 ， 切 向与轴 向速 度基 本恒 定 ， 其 流场 稳 定性 好 （ 流影 响 湍 极小 ） 这一 点较静 态水 力旋流 器在 旋流 腔及 大锥 段均 有湍 流 影响要 好 得 多 ， ， 因此 在 处理 聚合 物 驱采 出 液污 水 等方面， 其分 离效率 也明显 高 于静态 水 力旋 流 器 转 简的 高速旋 转 由外部 动力 驱动 完成 ， 其分 离效率是 靠 牺牲 外 部 动力来 实 现 ， 它可 在 低压 下运行 ． 力 损失非 常小 ； 态水 力旋 流器 内液体 的高速 旋 转 靠液 体 自身 的压 力 压 静 提供 ， 分离效 率是 通过牺 牲液 体 自身压 力来完 成 ， 需人 口压力 较 高 ， 力损失 相对 较大 。 管动态水 力旋 流 其 所 压 尽 器在 结构 及操作 运行 上 比静 态 水力旋 流器稍 复 杂 ． 但其 在难 于分 离 的产 出水 处理 方 面有 明显 的优势 ． 因此 有必
间增 加 ， 使油滴 有充 分 的分 离时 间 ． 离效 果也 就愈 好 若 过长 ， 势必 导致 动力 损耗 加大 、 动加强 ． 而 分 则 振 反
影 响分离 效果 表 ｌ给出 了转筒 长径 比对分 离效 率 影响 的部 分试验 数据 。考虑 到影 响设 备分 离性 能 的
各 种 因素 ， 设 计 时长 径 比一 般 应 在 ］ ～２ 在 ５ ０间 选
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２ ０ ． １ ０
动态 水 力旋 流 器 结构 参 数 的优选 设 计
王尊策 陈维勤 蒋 明虎 刘 晓敏
１ １ ０ ５４０
赵立新
（ 庆 石 油学 院 机 植 系 大
黑龙 江 安达
摘要 ： 简要 描述 了动态 水 力 旋 流 器 的结 构 组 成 及 工 作 原 理 ．在 深 人 开展 动 态 水 力旋 流 器 的 分 离 机 理 和性 能 试 验 研究 的基 础 上 ， 一 步证 实 了 只要 合 理 地 扰 化 选 取 其 结 构 参 数 ， 可获 得 良好 的分 离 效 果 。 点 介 绍 了动 态 水 力 进 即 重 旋 流 器 主 要 结 构参 数 的 优 选设 计 过 程 ， 过 对 油 水 分 离用 动 、 态 水 力 旋 流 器 进 行 对 比分 析 一 步 证 宴 了 动 态 通 静 进
中 图 分 类 号 ： ８ ＴＥ ４ 文献标 识码 ： Ａ
引 言
水 力旋流 器是一 种对有 密度 差 不互溶 的两 种物科 进行 离心 分离 的装置 ６ Ｏ年代 ， 其应 用领 域 由固液 开始 向液 液拓展 、０年代后 液液旋 流分 离技 术得 以迅猛 发展 ， ８ 目前静 态 液液旋 流分 离技 术 已相 对较 为成 熟 。 动态 而 旋 流 分离技术起 步较 晚 ，０年代初才 引Ａ 我 国。随着三 次采 油技术 ９ 及ｊ元 复 合驱采 油技 术 的发展 ， 发现 静 态水 力旋 流 器在应 用中受 到一定 限制 、 如增 压方 式 、 含聚合物 驱栗 出液 的油水 分离 及深度 水 处理 工艺方 面需 加 以配 套 等 。１ ９ ７年底 大庆石 油学 院试制 出国 内首 台动 态水力 旋流器样 机 ， ９ 并率 先在 油 田进行 聚合物 驱采 出液的 分离 试验 、 取得 了较好 的结 果 。为使其 产品更 快 、 更好地 推广 应用 ， 一 步提高 其分 离性 能 ， 新型 高效脱 油装 进 该
２ ２ 旋 转栅 的优 选设计 ．
旋转 栅 位 于转 筒 人 口端 ． 若单 靠 转 筒 内壁 与 液
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石
油
学
报
２０ 年 ０］
第 ２ ２卷
流间 的摩擦 使 液流作 高速 旋转 运 动 ． 产 牛的旋 流 强度 未必 满足分 离 的要 求 为使 混 台液 获得 足够 的切 向速 则 度． 本研 究设计 出了对进 入转筒 内液 体起 预加速 作用 的旋 转栅
１ 动 态水 力旋 流器 结 构 组 成及 工 作 原 理
１ １ 结 构 组 成 ．

动态水 力旋流 器样机 由人 口、 出水 １ 、 ７ 出油 口及旋 流腔 等组成 ， 图 １ 浚样机结 构 主要 由传动 轮 、 筒 、 ｔ 见 。 转 旋
转栅、 收油 套 、 油扦 、 流嘴及 其 调节组 件 等构成 ； 收 溢 辅助 部 分 有电机 、 带 、 Ｖ 带轮 底座 架 、 承 、 械 密封 支 轴 机 静 密封及 标准 紧 固件 等 。 为使 转筒体有 良好 的对 中性 ， 计时将 两支 承与 电机一 同装 在底座 上 底座 采用 具 有 设 高 导 向精度 的导轨结 构 ， 方便 安装 与拆卸维 修 ， 既 又易 于实现不 同尺寸参 数 的转 筒试 验
置结 构参 数 的优 化设 计问题 已变 得 十分迫切 为此 ， 室 内实 验装 置 模 拟现 场实 际 工况条件 ， 变结构 参 数 在 巴 改
及 操作 参数 进行 了大量 的试 验 通过 室 内基础 性研究 及与 现场试 验结 果 的对 比分 析 ， 明在某些 应用 条件 下 ， 表 动 态 水力旋 流器 能实现 静 态水 力旋 流器 无法 达到 的处 理效 果 ， 可处理一 般 分离 设备 难 以分 离 的油 水混 台 液 它 （ 如注 聚采 出液 及重 质油采 出液 等 ） 是一种 急待 深Ａ 开发研 究 的高效 分离设备 。 ，
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第２ ２卷
第 ４期
石
油
学
报
ｏ ２２ Ｎｏ ｌ ４
２ ０ 年 ７月 ０１ 文 章 编号 ： ２ ３ ２ ９ （ ０ １ ０ 一 １ ４ Ｏ ０ ５ ６ ７ ２ ０ ） ４ ｔ ０ １ ￣
Ａ ＣＴ Ａ ＰＥＴＲＯ ｌＥＩＳＩ Ｉ Ｎ ＣＡ
１ ２ 旋 流 分 离 的 基 本 原 理 ．
旋 流分离 的基本 原理是 利用 两种 不互溶 介质 问 的密度差 在旋 流器 内进行 离心 分离 。动态水力 旋流 器 的油
基 金项 目 黑 此 江 省 自热科 学 基 金 资 鼢 项 目（ ９ ２ ） Ｅ ９ ８ 作 者 简 介 ： 尊 策 ． ，９ ９ ３月 ｌ ．９ ９年 毕业 于燕 山 大 学 机 械 工 程 罪 ． ｌ 硬 ±学 位 ． 为 大 成 汕学 院 机槭 工 程 系 副 丰任 ． 教 授 王 男 １６ 年 牛 １８ 获 ｌ 学 现 副
水力旋流器在油水分离方面存 在的忧势。其成功研 制为今后深人进行分离机理 、 流场 测试及分 离性能 的研究奠
定 了基 础 ， 为 其 在 油 田 含 油 污水 处理 方 面 的推 广 应 用 起 到 了一 定 的指 导 作 用 。 也
关键 词 ： 态水 力旋 流器 ； 动 结构 参数 ； 离效率 ； 选设 计 ； 分 优 参数化 造 型
要 加 以深 人 开 发 研 究 。
２ 主 要 构 件 结 构参 数 的优 选 设 计
影 响 动态水 力旋 流器 分离 性能 的因素 主要 有转筒 长径 比 、 旋转 栅 、 流嘴等结 构 形式 及结构 参数 溢
２１ 长径 比的优选设计 ．
长径 比 ＾是指转 筒长 度 与其 主直径 Ｄ 的 比值 当 Ｄ 确 定 时 随 适 当增 加 台 液在 转筒 内存 留的时 混
转 筒 中 心 运 移 ， 成 油核 形 ， 终 经 溢 流 嘴 及 收 油 杆 组 件 排 出 ； 质 相 水 则 向 筒 壁 运 移 ， 时 在 轴 向 力 的 作 用 最 重 同 下 由底 流 出 口排 出 ． 终 实 现 油 水 分 离 。 最
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第 期
Ｅ 策 等 ： 态 水 力旋 流 器 结 构参 数 的优 选设 计 尊 动
水 分离 过 程 见图 １ 电机 通过 ｖ 带带 动转动 件高 速旋转 ， 合液 由泵 输送到 样机 的人 口端 ． 混 此时 液流流 过旋转 栅 流 道和 其尾部 的导 向锥 ． 旋转栅 对来 液起导 流及 预 旋转加速 的作 用 ， 高速旋转 的液 流靠与转 筒 内壁间 的摩擦 作 用形 成更 大 、 强 的“ 更 旋流 场” 油水 混台介 质 在超过 １ ０ 倍 重力 加速 度的 离心 力作用 下 ． 质相 的油被 迫 向 。 ００ 轻
图 ２ 叶 片式 旋 转 栅 造 型设 计 图
Ｆｉ ２ Ｄｅ ｉ ｃ ｕ ｅｏｆｌ ｍ ｉ ｒ ｇ ｓｇｎ ｐｉｔ ｒ ａ ｎａ
所需 人 口压 力 也就越 高 。旋转栅 叶片个 数如果 过少 ． 导致转 筒 内流 会
场分 布不 均 ； 多则使 液 流 的过流 面 积减 小 ． 力损 失 及液 滴 的剪切 过 压 破 碎程度 增 加 一 利 于分 离 效率 的提 高 。实 验证 明 ， 片式 旋转 栅 流 不 叶
螺 旋 式 两 种 结 构 形 式 ２ ２ １ 叶 片 式 旋 转 栅 结 构 参 数 的 确 定 ． ．