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石油机械

—１０６—ＣＨＩＮＡＰＥＴＲＯＬＥＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ２０２５年第５３卷第１期

◀油气田开发工程▶

压裂泵Ｖ形组合柱塞动态密封性能分析∗

１１２２

赵明博侯勇俊杜海波李华川

(１西南石油大学机电工程学院２四川宝石机械专用车有限公司)

赵明博ꎬ侯勇俊ꎬ杜海波ꎬ等.压裂泵Ｖ形组合柱塞动态密封性能分析[Ｊ].石油机械ꎬ２０２５ꎬ５３(１):

－

１０６１１２.

ＺｈａｏＭｉｎｇｂｏꎬＨｏｕＹｏｎｇｊｕｎꎬＤｕＨａｉｂｏꎬｅｔａｌ.ＤｙｎａｍｉｃｓｅａｌｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＶ￣ｓｈａｐｅｄｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｐｌｕｎｇｅｒｉｎ

－

ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｐｕｍｐ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０２５ꎬ５３(１):１０６１１２.

摘要:压裂泵柱塞密封性能直接影响到压裂泵的工作效率和可靠性ꎮ为研究Ｖ形密封圈在准

静态和正弦速度运动下的密封性能ꎬ以Ｖ形组合柱塞密封圈为研究对象ꎬ通过建立二维轴对称有

限元模型ꎬ运用有限元数值模拟方法对其密封性能进行深入分析ꎮ研究重点包括准静态密封和正

弦速度运动下过盈量和介质压力对密封性能的影响ꎮ研究结果表明:在动态密封工况下ꎬＶ形密

封圈靠近柱塞一侧更容易发生失效ꎬ密封圈的唇尖部位会产生明显的应力集中ꎮ当过盈量δ０１

ｍｍ时ꎬ吸液行程中主密封面上的接触压力小于介质压力ꎬ当过盈量δ≥０１ｍｍ时ꎬ其最大Ｍｉｓｅｓ

应力、摩擦力、剪切应力都大幅增加ꎬ选择０１ｍｍ的过盈量可使密封圈的受力处于合理水平ꎻ

当介质压力ｐ为６０ＭＰａ时ꎬ在排液行程初始阶段ꎬ主密封面的摩擦力会减小ꎬ在吸液行程向排液

行程过渡阶段ꎬ剪切应力会出现跳跃式增加ꎮ研究结果可为优化Ｖ形密封设计、提高密封系统可

靠性提供重要参考ꎮ

关键词:压裂泵ꎻＶ形密封圈ꎻ过盈装配ꎻ动态密封ꎻ密封性能

中图分类号:ＴＥ９３４文献标识码:ＡＤＯＩ:１０１２４７３/ＣＰＭ２０２４０１０３４

ＤｙｎａｍｉｃＳｅａｌｉｎｇＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＶ￣Ｓｈａｐｅｄ

ＣｏｍｂｉｎａｔｉｏｎＰｌｕｎｇｅｒｉｎＦｒａｃｔｕｒｉｎｇＰｕｍｐ

１１２２

ＺｈａｏＭｉｎｇｂｏＨｏｕＹｏｎｇｊｕｎＤｕＨａｉｂｏＬｉＨｕａｃｈｕａｎ

(１ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＳｏｕｔｈｗｅｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎻ２ＢＯＭＣＯＳｉｃｈｕａｎＳｐｅｃｉａｌＶｅｈｉｃｌｅＣｏ.ꎬＬｔｄ.)

Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｓｅａｌｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｐｌｕｎｇｅｒｉｎｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｐｕｍｐｄｉｒｅｃｔｌｙａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄ

ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｐｕｍｐ.ＴｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｓｅａｌｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＶ￣ｓｈａｐｅｄｓｅａｌｒｉｎｇｕｎｄｅｒｑｕａｓｉ￣ｓｔａｔｉｃｓｅａ