滑履與導板間隙和供油流量對6000HP壓裂泵潤滑冷卻狀態影響研究

黃志強，張文遠，馬亞超，李 剛，吳小紅

（1. 西南石油大學機電工程學院，四川成都610500；

2. 西南石油大學石油天然氣裝備教育部重點實驗室，四川成都610500；3. 中國石油集團川慶鉆探工程公司地質勘探開發研究院，四川成都610051）

隨著我國石油天然氣開采難度的加大，壓裂酸化已成為提高油氣采收率最有效的措施之一［1］。壓裂泵是石油壓裂作業中的重要設備，其性能直接決定整個壓裂作業的成敗。

在高溫、高壓、循環沖擊載荷等復雜惡劣工況下，滑履與導板間良好的潤滑狀態是提升壓裂泵工作性能和使用壽命的關鍵因素。研究表明，滑履、導板及潤滑油溫度過高是導致壓裂泵失效的主要原因［2-7］。某廠生產的6000HP 壓裂泵在使用過程中由于潤滑不良而導致摩擦副表面溫度過高，出現了嚴重的滑履、導板燒瓦現象，如圖1所示。因此，對滑履與導板間潤滑冷卻狀態的研究是壓裂泵研制攻關的重點。

圖1 失效滑履和失效導板的表面形貌Fig. 1 Surface topography of failed sliding shoe and failed guide plate

現階段國內外學者對壓裂泵滑履與導板間潤滑冷卻狀態的研究主要是通過理論分析和數值仿真。Blok［8］研究了矩形熱源在半空間體上滑動時的最大溫升，并提出了“閃溫”的概念。Jaeger［9］根據摩擦速度的不同給出了不同形狀熱源的摩擦面溫升求解方法。Archard［10］在文獻［9］的基礎上分析了干摩擦、彈性流體動壓潤滑條件下摩擦面的溫升，并討論了摩擦面溫升與聚合物磨損的關系。Zhang 等［11］從靜壓軸承油膜厚度變化角度出發，研究了靜壓軸承的溫升情況，為壓裂泵滑履與導板間隙變化對潤滑油溫升影響的研究提供了參考。……