柱塞泵進(jìn)、出口管線振動(dòng)成因及治理

大慶油田采油九廠

柱塞泵進(jìn)、出口管線振動(dòng)成因及治理

劉曉輝大慶油田采油九廠

對(duì)龍二注水站柱塞泵運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，影響柱塞泵管線振動(dòng)的原因主要有以下四個(gè)方面：柱塞泵泵體振動(dòng)對(duì)管線振動(dòng)的影響，管線未埋地和未加支墩對(duì)振動(dòng)的影響，供液壓力對(duì)管線振動(dòng)的影響，柱塞泵負(fù)荷對(duì)管線振動(dòng)的影響。對(duì)柱塞泵進(jìn)、出口匯管進(jìn)行埋地及加支墩處理，可有效降低泵體及管線振動(dòng)；降低供液壓力可以降低進(jìn)口管線振動(dòng)。

柱塞泵；管線；振動(dòng)；加支墩

柱塞泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、維修方便、效率高、節(jié)能等特點(diǎn)。而且流量調(diào)節(jié)范圍大，除可以通過(guò)變頻調(diào)速來(lái)變換流量外，還可以更換柱塞的大小來(lái)調(diào)節(jié)流量。

1 存在的問(wèn)題

龍二注水站建于2007年，為方便對(duì)泵房?jī)?nèi)工藝管線的維修，注水泵進(jìn)、出口匯管都建于地面上。但經(jīng)過(guò)近一年時(shí)間的運(yùn)行情況來(lái)看，柱塞泵與管線均存在振動(dòng)較大現(xiàn)象，造成了柱塞泵進(jìn)、出口管線發(fā)生滲漏現(xiàn)象，存在嚴(yán)重的安全隱患。

目前，大慶油田采油九廠大部分柱塞泵運(yùn)行狀況良好，但龍二注水站3#柱塞泵進(jìn)、出口管線振動(dòng)較大。采用測(cè)振儀對(duì)縱向及橫向振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得振動(dòng)值要遠(yuǎn)大于其他柱塞泵管線振動(dòng)值，從安全角度考慮，3#柱塞泵從2012年8月～2013年7月處于停運(yùn)狀態(tài)。

2 振動(dòng)成因分析

對(duì)龍二注水站柱塞泵運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，影響柱塞泵管線振動(dòng)的原因主要有以下四個(gè)方面：

2.1 柱塞泵泵體振動(dòng)對(duì)管線振動(dòng)的影響

柱塞泵的柱塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，液體不斷地吸入和排出，液體流動(dòng)具有一定的脈沖性，即流量不均勻，存在壓力脈動(dòng)，而且柱塞泵質(zhì)量大，因此柱塞泵本體會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，從而導(dǎo)致進(jìn)、出口管線共振。

（1）3#柱塞泵振動(dòng)值間歇性監(jiān)測(cè)情況。2012～2013年，3#柱塞泵處于停運(yùn)狀態(tài)，因此對(duì)該泵及管線采取間歇性振動(dòng)監(jiān)測(cè)。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可看出，柱塞泵、電機(jī)及進(jìn)口管線振動(dòng)值大于其他柱塞泵，出口管線振動(dòng)值要遠(yuǎn)大于其他柱塞泵，說(shuō)明柱塞泵本體振動(dòng)越大則管線振動(dòng)越大。

（2）3#柱塞泵更換前、后振動(dòng)監(jiān)測(cè)情況。在對(duì)龍二注水站3#柱塞泵進(jìn)行更換后，對(duì)振動(dòng)值進(jìn)行測(cè)量對(duì)比，發(fā)現(xiàn)泵體振動(dòng)較更換前降低，泵進(jìn)、出口管線振動(dòng)值也小于換泵前，說(shuō)明柱塞泵泵體振動(dòng)是造成管線振動(dòng)的主要原因之一。

2.2 管線未埋地和未加支墩對(duì)振動(dòng)的影響

龍二注水站建成初期注水泵進(jìn)、出口匯管都建于地面上，運(yùn)行過(guò)程中由于柱塞泵與管線振動(dòng)均較大，造成了柱塞泵進(jìn)、出口管線發(fā)生斷裂現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年7月至2012年2月，3#柱塞泵出口管線斷裂8次，進(jìn)口管線斷裂1次；1#柱塞泵出口管線斷裂3次；2#柱塞泵出口管線斷裂1次。

對(duì)注水站管線敷設(shè)方式進(jìn)行了部分改造，將原建于地面上的匯管改為埋地，并對(duì)管線加支墩打卡固定，降低了柱塞泵的振動(dòng)值，減少了進(jìn)、出口管線斷裂次數(shù)。

2.3 供液壓力對(duì)管線振動(dòng)的影響

柱塞泵如果供液不足，將使柱塞泵發(fā)生抽空現(xiàn)象，在密閉的流程內(nèi)會(huì)產(chǎn)生真空氣包，對(duì)管線形成沖擊，從而引發(fā)泵體和管線的振動(dòng)。

龍二注水站有供水泵3臺(tái)，排量230m3/h，揚(yáng)程79m，1#和2#泵共用1臺(tái)變頻器，3#泵工頻運(yùn)行。為驗(yàn)證供液壓力對(duì)管線振動(dòng)的影響，開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。在不同供水壓力下，對(duì)柱塞泵進(jìn)口管線的振動(dòng)數(shù)值進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，將龍二注水站供水泵進(jìn)、出口管線增加連通管，使注入水可由儲(chǔ)罐自壓至柱塞泵進(jìn)口。通過(guò)對(duì)來(lái)水壓力為0.68MPa和0.06MPa的進(jìn)口管線振動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)比觀察變化情況。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，改變供水泵的變頻頻率，降低供水泵壓力，略可降低柱塞泵進(jìn)口管線振動(dòng)。

2.4柱塞泵負(fù)荷對(duì)管線振動(dòng)的影響

表1為壓力一定時(shí)柱塞泵振動(dòng)情況統(tǒng)計(jì)，表2為排量近似時(shí)柱塞泵振動(dòng)情況統(tǒng)計(jì)。

柱塞泵負(fù)荷包括排量負(fù)荷和壓力負(fù)荷，通過(guò)表1、表2數(shù)據(jù)可知：①壓力一定時(shí)，排量越大泵體振動(dòng)越大；②排量接近時(shí)，壓力越大泵體振動(dòng)越大。

表1 壓力一定時(shí)柱塞泵振動(dòng)情況統(tǒng)計(jì)

表2 排量近似時(shí)柱塞泵振動(dòng)情況統(tǒng)計(jì)

3 治理措施

對(duì)柱塞泵進(jìn)、出口匯管進(jìn)行埋地及加支墩處理，可有效降低泵體及管線振動(dòng)；柱塞泵泵體振動(dòng)越大，管線振動(dòng)越大；降低供液壓力可以降低進(jìn)口管線振動(dòng)；柱塞泵的負(fù)荷對(duì)管線振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生影響，但卻是一種難以改變的動(dòng)態(tài)參數(shù)。

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.021