一种叶轮及具有其的离心式多相混输泵

本发明属于流体机械与石油工程多相流交叉，具体涉及一种叶轮及具有其的离心式多相混输泵。

背景技术：

1、随着海洋油气资源的利用逐步向深海进军，油气开采深度和混输管线长度逐年增长，引起长输管线流动阻力大幅增加，严重影响了油气产量和生产效率。为有效提高油气采输产量，需要在混输管线上加装多相混输泵，实现油气水多相流体同时增压。传统的离心式多相混输泵是基于单相工况设计的，由于出色稳定的增压性能，在石油工业领域得到广泛应用。但是在运输气液混合物时，离心式多相混输泵的增压性能会显著下降。在高入口含气率下，离心式多相混输泵甚至面临增压失效的情况，严重影响油气资源的开采和输运效率。因此，改善离心式多相混输泵气液两相性能对实际油气开采输运的高效稳定尤为重要。

2、目前，离心式多相混输泵的研究主要集中外部特性以及叶轮内气液流动特性方面。对离心式叶轮进行结构调整，使离心式多相混输泵的气液两相性能得到改善的研究和相关技术未见有正式报到。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种叶轮及具有其的离心式多相混输泵，能够有效改善离心式多相混输泵的气液两相性能，拓宽离心式多相混输泵的气液两相工况的应用范围，对保障油气高效稳定地开采输运具有重要意义。

2、本发明通过以下技术方案来实现：

3、本发明公开了一种叶轮，包括叶轮前盖板、叶轮后盖板和在叶轮前盖板与叶轮后盖板之间环向均匀分布的若干内叶片和若干外叶片；内叶片的出口与外叶片的入口平齐且相互偏移；内叶片为后弯式叶片，外叶片为径向式叶片。

4、优选地，内叶片的长度大于外叶片的长度。

5、优选地，内叶片的数量为5～7个，外叶片的数量为5～7个。

6、优选地，内叶片的出口直径为叶轮出口直径的55％～65％。

7、优选地，内叶片的出口与外叶片的入口的偏移角度为10°～20°。

8、优选地，外叶片的出口角度为90°。

9、优选地，内叶片的出口角度为10°～40°。

10、本发明公开的一种离心式多相混输泵，包括泵入口、出口弯管、轴承箱、轴、滑动轴承、若干扩压器和若干上述叶轮；若干叶轮与若干扩压器依次设在泵壳内的轴上，叶轮与轴固定连接，扩压器通过滑动轴承与轴连接；轴的一端与轴承箱连接；泵壳的两端分别与泵入口和出口弯管连接；出口弯管与轴承箱之间设有机械密封。

11、优选地，扩压器的两端分别通过法兰和连接件与泵入口和出口弯管连接，并且法兰之间设有o型密封。

12、进一步优选地，扩压器与泵入口和出口弯管之间均设有止口。

13、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

14、本发明公开的一种叶轮，采用内、外叶片组合的方式代替传统一体式设计的叶片结构，内、外叶片的分离和偏移，能够增强叶轮内气液流动的扰动，延缓气体聚集形成的气团向叶轮出口延伸，从而降低叶轮增压的恶化速率。

15、进一步地，外叶片的数量为5～7个，保证了旋转叶轮在高含气率下对气液混合物的做功能力。

16、进一步地，内叶片的出口直径为叶轮出口直径的55％～65％，保证了叶轮在纯水工况下的增压能力。

17、进一步地，内叶片的出口与外叶片的入口的偏移角度为10°～20°，保证了叶轮中气液体流动的均匀性。

18、进一步地，外叶片的出口角度为90°，保证了在高含气率下叶轮仍有一定增压能力。

19、本发明公开的具有上述叶轮的离心式多相混输泵，每级叶轮的内、外叶片的分离和偏移，降低了叶轮增压的恶化速率，多级叶轮协同整体提升了由叶轮和扩压器构成的增压单元的出口压力。由于气体的可压缩性，出口压力的增加会使下游增压单元的入口含气率持续降低，从而拓宽离心式多相混输泵气液工况的应用范围。

20、进一步地，扩压器的两端分别通过法兰和连接件与泵入口和出口弯管连接，并且法兰之间设有o型密封，保证了连接紧密和密封性能。

21、更进一步地，扩压器与泵入口和出口弯管之间均设有止口，保证了装置的同轴度。

技术特征：

1.一种叶轮，其特征在于，包括叶轮前盖板(1)、叶轮后盖板(2)和在叶轮前盖板(1)与叶轮后盖板(2)之间环向均匀分布的若干内叶片(3)和若干外叶片(4)；内叶片(3)的出口与外叶片(4)的入口平齐且相互偏移；内叶片(3)为后弯式叶片，外叶片(4)为径向式叶片。

2.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，内叶片(3)的长度大于外叶片(4)的长度。

3.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，内叶片(3)的数量为5～7个，外叶片(4)的数量为5～7个。

4.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，内叶片(3)的出口直径为叶轮(5)出口直径的55％～65％。

5.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，内叶片(3)的出口与外叶片(4)的入口的偏移角度为10°～20°。

6.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，外叶片(4)的出口角度为90°。

7.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，内叶片(3)的出口角度为10°～40°。

8.一种离心式多相混输泵，其特征在于，包括泵入口(7)、出口弯管(10)、轴承箱(12)、轴(14)、滑动轴承(15)、若干扩压器(9)和若干权利要求1～7任意一项所述的叶轮(8)；若干叶轮(8)与若干扩压器(9)依次设在泵壳内的轴(14)上，叶轮(8)与轴(14)固定连接，扩压器(9)通过滑动轴承(15)与轴(14)连接；轴(14)的一端与轴承箱(12)连接；泵壳的两端分别与泵入口(7)和出口弯管(10)连接；出口弯管(10)与轴承箱(12)之间设有机械密封(11)。

9.根据权利要求8所述的离心式多相混输泵，其特征在于，扩压器(9)的两端分别通过法兰和连接件与泵入口(7)和出口弯管(10)连接，并且法兰之间设有o型密封。

10.根据权利要求9所述的离心式多相混输泵，其特征在于，扩压器(9)与泵入口(7)和出口弯管(10)之间均设有止口。

技术总结
本发明公开的一种叶轮及具有其的离心式多相混输泵，属于流体机械与石油工程多相流交叉技术领域。包括叶轮前盖板、叶轮后盖板和在叶轮前盖板与叶轮后盖板之间环向均匀分布的若干内叶片和若干外叶片；内叶片的出口与外叶片的入口平齐且相互偏移；内叶片为后弯式叶片，外叶片为径向式叶片。本发明能够有效改善离心式多相混输泵的气液两相性能，拓宽离心式多相混输泵的气液两相工况的应用范围，对保障油气高效稳定地开采输运具有重要意义。

技术研发人员：郭烈锦,苏筱斌,徐强,常亮,杨晨宇,戴晓宇
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13