提高注水泵效率的措施

張津銘?。ù髴c油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

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提高注水泵效率的措施

張津銘（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

注水泵是油田生產(chǎn)應(yīng)用最廣泛的機(jī)械設(shè)備之一，其運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程涉及人員操作、管網(wǎng)維護(hù)、定期大修等多個(gè)流程。注水泵及其配套電動(dòng)機(jī)，是油田最典型的高耗能機(jī)械。然而長(zhǎng)期的高速運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致泵效的降低，無(wú)形中增加了運(yùn)營(yíng)成本。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)例，從改善技術(shù)管理、涂膜應(yīng)用、改善密封程度，提高了大修水平，減少了注水泵運(yùn)轉(zhuǎn)的能量損失，提高了注水泵的效率。

泵效；涂膜；密封；注水泵；提效

油田生產(chǎn)系統(tǒng)中，注水泵是最常見(jiàn)的機(jī)械設(shè)備，更是油田企業(yè)中的耗能大戶(hù)。注水泵運(yùn)行過(guò)程中，由于零件磨損，管耗增高，人員操作不當(dāng)?shù)仍颍瑢?dǎo)致注水泵發(fā)生容積損失，機(jī)械損失，水力損失，這些能量的損失降低了注水泵的效率。而提高注水泵的效率一直是泵修工作的一個(gè)難題。針對(duì)這一問(wèn)題，采取提高密封程度，改善潤(rùn)滑，涂膜應(yīng)用，強(qiáng)化技術(shù)管理等措施，能夠進(jìn)一步提高注水泵效率。

1　涂膜應(yīng)用

大慶油田地下水含堿性高，這樣的特殊水質(zhì)使注水泵泵殼內(nèi)部出現(xiàn)大量水垢（2～3 mm），這些積垢遍布注水泵的進(jìn)出口管線、葉輪、泵殼、導(dǎo)葉，減少了水泵的內(nèi)部容積，增加了水泵葉輪的配重，影響水泵的運(yùn)載平衡。同時(shí)，水力的高速?zèng)_刷導(dǎo)致葉輪過(guò)水面和流道的粗糙不堪，流阻的摩擦系數(shù)增大，增加了水力損失。以上因素導(dǎo)致注水泵的效率降低3%～8%，甚至超過(guò)10%［1］。

根據(jù)流體力學(xué)的原理，水分子在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中產(chǎn)生漩渦和急流，而相對(duì)平滑的表面可以減少液體分界層和液體內(nèi)部的渦流，增加液體流速。而注水泵的流量受到葉輪、渦輪摩擦和黏性產(chǎn)生的阻力影響。

結(jié)合這一原理，針對(duì)大慶油田注水泵積垢的現(xiàn)象，建議采取涂膜的方式來(lái)提升泵效。所選用的涂膜，是以氟樹(shù)脂為原料的增效涂層，具有耐高溫、耐老化、耐腐蝕、摩擦系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，有較強(qiáng)的噴涂黏結(jié)力和附著力，光潔泵件表面的機(jī)能較為顯著，能夠保證注水泵高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，涂層能夠穩(wěn)定的附著在泵件上。進(jìn)行涂膜前，首先要對(duì)泵件進(jìn)行除銹和清潔，然后噴涂底漆、干燥、燒結(jié)，等待底漆冷卻后，對(duì)泵件進(jìn)行拋光處理。然后將涂層光滑的添加的泵件上，保證均勻涂抹。這一措施，既可以改善積垢的問(wèn)題，也可以提高液體的流動(dòng)速度，從源頭上解決了問(wèn)題。

以采油六廠喇十一注水站2#機(jī)為例，該注水泵系統(tǒng)投產(chǎn)以來(lái)，設(shè)計(jì)功率2050 kW，注水單耗5.55 kWh/m3，排量 310 m3。近年來(lái)泵效不斷降低，2009—2011年平均泵效76%，2012—2013年平均泵效74%。以2012年為節(jié)點(diǎn)，注水泵的效率降低了近2%，檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，進(jìn)口前段的過(guò)濾裝置發(fā)生問(wèn)題，過(guò)濾網(wǎng)銹蝕嚴(yán)重，進(jìn)口一端水質(zhì)下降。2013年12月和2015年1月，分別對(duì)該注水泵進(jìn)行了2次分解大修。2013年12月的大修，清理了泵體內(nèi)的積垢陳垢；2015年1月的大修，分別對(duì)注水泵的全部葉輪進(jìn)行了涂膜處理。

應(yīng)用涂膜的方法減少了注水泵運(yùn)行中的水力損失，提高了注水泵的運(yùn)行效率。該泵機(jī)進(jìn)行涂膜之后，平均單耗降低0.3 kWh/m3，每年可累計(jì)節(jié)約電費(fèi)達(dá)71萬(wàn)元。

影響涂膜增效的因素通常有：涂膜的質(zhì)量，涂膜要求又薄又均勻；由于油田污水中含有聚合物及各種驅(qū)油劑等物質(zhì)，對(duì)涂膜會(huì)產(chǎn)生一定腐蝕［2］。在生產(chǎn)實(shí)踐中，操作人員應(yīng)對(duì)這兩個(gè)因素進(jìn)行特別處理，針對(duì)大慶油田注入水質(zhì)的結(jié)垢和腐蝕的現(xiàn)狀，使用泵前防垢過(guò)濾裝置以改善水質(zhì)；在泵過(guò)流零部件方面，應(yīng)當(dāng)全部使用防腐材料，提高加工和裝配的質(zhì)量。

2　強(qiáng)化技術(shù)管理

泵機(jī)安裝設(shè)計(jì)人員對(duì)注水泵系統(tǒng)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)時(shí)，必須嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。管理人員應(yīng)該建立1套完善的施工制度，以便加強(qiáng)操作現(xiàn)場(chǎng)管理，提高操作人員的素質(zhì)，依規(guī)操作，嚴(yán)格控制注水泵出現(xiàn)干吸的問(wèn)題，預(yù)防注水泵出現(xiàn)汽蝕，確保注水泵的工作效率，從而有效提高泵效。

強(qiáng)化注水機(jī)組的保養(yǎng)維護(hù)的力度。技術(shù)人員應(yīng)及時(shí)更換磨損嚴(yán)重的葉輪、過(guò)流部件和密封，運(yùn)用具有較好潤(rùn)滑性能的泵的盤(pán)根填料。同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑油的含水率以及機(jī)組的實(shí)際震動(dòng)情況，記錄震動(dòng)的參數(shù)，并控制在合理的范圍內(nèi)。此外，操作人員應(yīng)該及時(shí)查看注水機(jī)組的潤(rùn)滑油情況，確保其含水量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，降低注水泵的各種能量損失，提高注水泵的工作效率。

積極利用變頻調(diào)速器調(diào)整泵機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)時(shí)變化。根據(jù)多級(jí)分段式離心泵的特點(diǎn)，調(diào)低泵的轉(zhuǎn)數(shù)后，流量會(huì)明顯降低，軸功率和揚(yáng)程同時(shí)也會(huì)降低。所以，通過(guò)調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)數(shù)，調(diào)節(jié)注水泵的性能參數(shù)，降低泵壓，降低泵管道壓力，從而提高注水泵機(jī)的工作效率。

加強(qiáng)技術(shù)改造，降低泵管壓差。通過(guò)對(duì)葉輪進(jìn)行切削，可以降低注水泵的揚(yáng)程，從而降低泵的管壓差；同時(shí)，由于降低了軸功率，這也降低了泵的用電耗能，提高注水泵的工作效率。

3　加強(qiáng)潤(rùn)滑和密封

容積損失和機(jī)械損失是注水泵能量損失的另外兩種形式。注水泵安裝不嚴(yán)，液體滲漏在生產(chǎn)實(shí)踐中時(shí)有發(fā)生，由于大修水平低，大修技術(shù)落后，注水泵的容積損失也是影響泵效的一個(gè)方面。泵機(jī)組裝容易發(fā)生拉傷，放大密封環(huán)和襯套之間的間隙；軸的水平度不夠，即使經(jīng)過(guò)一定的技術(shù)改造，軸瓦的間隙仍然會(huì)導(dǎo)致泵機(jī)劇烈震動(dòng)。通過(guò)提高維修水平，控制維修精度，降低了軸的彎曲度，從而強(qiáng)化了泵的密封程度，提高了泵的效率［3］。機(jī)械損失是指當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸與軸封、軸與軸承及葉輪圓盤(pán)摩擦所損失的功率。泵效即實(shí)際功率與軸功率之比。根據(jù)這一原理，減少注水泵的機(jī)械損失可以提高泵效。改善泵機(jī)潤(rùn)滑，延長(zhǎng)潤(rùn)滑油壽命。針對(duì)泄水孔被堵塞的情況，改造盤(pán)根泄水系統(tǒng)。改造措施可以歸結(jié)為：在泵軸承支架上、距離泵軸下方鉆出一個(gè)溢流孔，如果泄水孔出現(xiàn)阻塞，即使水位到達(dá)此位置也可流出，使巡檢人員可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行處理，從而避免污水沿著泵軸進(jìn)入潤(rùn)滑油室，導(dǎo)致油品乳化及燒瓦事件的發(fā)生［4］。

4　結(jié)語(yǔ)

隨著大慶油田降本增效工作的深入，油田的基層單位在控制生產(chǎn)成本，提高設(shè)備運(yùn)行效率的工作上提高了力度。注水泵作為油田重要的生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)任務(wù)重，生產(chǎn)應(yīng)用廣，提高泵機(jī)效率不僅是常規(guī)生產(chǎn)的需要，更能為油田創(chuàng)造間接效益。通過(guò)列舉提高注水泵泵效的幾種常見(jiàn)方法，從減少水力損失，容積損失，機(jī)械損失等角度，提高注水泵的實(shí)際功率，從而達(dá)到提高泵效的目的。通過(guò)對(duì)泵件進(jìn)行涂膜應(yīng)用，改善泵的運(yùn)行，使其運(yùn)轉(zhuǎn)更平滑更高效；通過(guò)建立生產(chǎn)操作制度，從人入手，減少和改變不必要的操作行為；通過(guò)降低泵管壓差，適當(dāng)減低軸功率，節(jié)約電能；通過(guò)改善泵的保養(yǎng)，加強(qiáng)泵的密封，從而提高泵的效率。

這些提高泵效的措施不僅簡(jiǎn)單易行，而且經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐的檢驗(yàn)，相對(duì)更加安全可靠。

［1］王軍和，閆峰.注水泵節(jié)能措施及節(jié)能效果調(diào)查分析［J］.科技資訊，2012（13）：119.

［2］劉維震，廖成銳.勝利油田注水泵的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展［J］.石油機(jī)械，1999（2）：41-43.

［3］姚新佳.淺析注水泵節(jié)能方式［J］.中國(guó)石油和化工質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)，2013（6）：175.

［4］劉洪宇.淺析提高注水泵效率降低耗電的有效途徑［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2009（23）：66-67.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.09.016

2016-07-05

（編輯杜麗華）

張津銘，2015年畢業(yè)于云南財(cái)經(jīng)大學(xué)（工程管理專(zhuān)業(yè)），從事泵修技術(shù)管理工作，E-mail：zhangjinmingkm@163.com，地址：黑龍江省大慶市讓胡路區(qū)采油六廠機(jī)修大隊(duì)，163114。