多級離心泵和雙螺桿泵現(xiàn)場應(yīng)用評價(jià)

馮艷梅 徐春香 陳鵬

【摘 要】文章概述了多級離心泵和雙螺桿泵的結(jié)構(gòu)和工作原理，以及在日常生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題分析和建議，并對以后的發(fā)展做出評估。

【關(guān)鍵詞】多級離心泵；雙螺桿泵；工作原理；結(jié)構(gòu)；建議

多級離心泵是油田上常見的輸油設(shè)備，而雙螺桿泵雖然沒有離心泵那么大量的應(yīng)用，這跟它的造價(jià)及其結(jié)構(gòu)原理有很大的關(guān)系，但雙螺桿泵有著它自己的優(yōu)點(diǎn)，而且隨著近幾年技術(shù)的不斷的改進(jìn)和發(fā)展，性能的不斷的提高，有必要在此進(jìn)行討論。

當(dāng)離心泵啟動后泵軸帶動葉輪一起作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，迫使預(yù)先灌在葉片間液體旋轉(zhuǎn)，在慣性離心力的作用下，液體自葉輪中心向外周作徑向運(yùn)動。液體在流經(jīng)葉輪的運(yùn)動過程獲得了能量，靜壓能增高，流速增大，當(dāng)液體離開葉輪進(jìn)入泵殼后，由于殼內(nèi)流道逐漸擴(kuò)大而減速，部分功能轉(zhuǎn)化為靜壓能，最后沿切向流入排出管路，所以蝸形泵殼不僅是匯集由葉輪流出液體的部件，而且又是一個(gè)轉(zhuǎn)能裝置。當(dāng)液體自葉輪中心甩向外周的同時(shí)，葉輪中心形成低壓區(qū)，在貯槽液面與葉輪中心總勢能差的作用下，致使液體被吸進(jìn)葉輪中心。依靠葉輪的不斷運(yùn)轉(zhuǎn)，液體便連續(xù)地被吸入和排出，液體在離心泵中獲得的機(jī)械能量最終表現(xiàn)為靜壓能的提高。

需要強(qiáng)調(diào)指出的是，若在離心泵啟動前沒向泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體，由于空氣密度低，葉輪旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向產(chǎn)生的離心力小，葉輪中心區(qū)不足以形成吸入貯槽內(nèi)液體的低壓，因而雖啟動離心泵也不能輸送液體。這表明離心泵無自吸能力，此現(xiàn)象稱為氣縛。吸入管路安裝單向底閥是為了防止啟動前灌入泵殼內(nèi)的液體從殼內(nèi)流出，空氣從吸入管道進(jìn)到泵殼中造成氣縛。

在日常中最常見的有兩大問題。一是泵不上量的問題；二是泵出現(xiàn)振動的問題。這兩大問題直接關(guān)系到生產(chǎn)是否能正常的進(jìn)行。經(jīng)過一段時(shí)間的觀察，總結(jié)出以下結(jié)論.泵不上量的原因：

1、 泵吸入口段法蘭至油罐管接頭段有漏氣現(xiàn)象；

2、 泵吸入段法蘭至油罐管接頭段有部分堵塞現(xiàn)象；

3、 罐的液位高度不夠；

4、 過濾網(wǎng)堵塞；

5、 泵啟動前吸入段和管道排空不徹底；

6、 第一級葉輪堵塞；

7、 泵的旋轉(zhuǎn)方向不對；

8、 泵的轉(zhuǎn)速不夠；

9、 葉輪，軸套，平衡環(huán)等零件磨損嚴(yán)重；

10、 輸送液體的含氣量大。

泵出現(xiàn)振動的原因：

1、 泵出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象；

2、 轉(zhuǎn)子不平衡；

3、 泵與電機(jī)兩軸心不對中；

4、 因基礎(chǔ)引起的振動或底座，電動機(jī)，泵腳螺母松動；

5、 泵進(jìn)口配管不適當(dāng)形成應(yīng)力；

6、 填料或機(jī)封摩擦引起的振動；

7、 軸承不合適或損壞引起振動；

8、 葉輪口環(huán)，輪殼嚴(yán)重磨損或間隙過?。?/p>

9、 軸彎曲；

10、管道中突然關(guān)閉或打開閥門所產(chǎn)生的水錘現(xiàn)象。

吳一聯(lián)合站兩臺外輸泵于2017年10月投用，在此期間兩臺泵均有一次電機(jī)被燒，經(jīng)現(xiàn)場反復(fù)考證，最后發(fā)現(xiàn)泵尾端平衡盤磨損嚴(yán)重，致使多級離心泵軸向力不平衡，最終出現(xiàn)了電機(jī)被燒的事故。出現(xiàn)此類事故的主要原因是圓柱滾子軸承的調(diào)心性能差。當(dāng)軸的中心線與軸承座中心線不重合而有角度誤差時(shí)，或因鈾受力而彎曲或傾斜時(shí)，會造成軸承的內(nèi)外因軸線發(fā)生偏斜。圓柱滾子軸承對軸承的偏斜最為敏感，這類軸承在偏斜狀態(tài)下的承載能力可能低于球軸承。而采用有一定調(diào)心性能的調(diào)心軸承或帶座外球面球軸承。這類軸承在軸與軸承座孔的軸線有不大的相對偏斜時(shí)仍能正常工作。在檢查出問題的所在以后，我們多次調(diào)研，成功的對多級離心泵軸承進(jìn)行了改造，將圓柱滾子軸承改換成球軸承的，減緩了軸向力對軸承造成的影響，平衡盤也再無磨損現(xiàn)象，改造成功后我們又對作業(yè)區(qū)大部分多級離心泵進(jìn)行了技術(shù)改造，從而節(jié)省了成本，也減少了工人的勞動強(qiáng)度。

離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中泵體和電機(jī)會發(fā)生輕微的振動，時(shí)間長了泵與電機(jī)中間的聯(lián)軸器之間的間隙會逐漸的縮小，這樣長時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，對泵和電機(jī)都不好。在日常的維修中我們所做的就是用撬杠撬電機(jī)的基礎(chǔ)，這樣做既費(fèi)事又費(fèi)時(shí)，最重要的是效果并不是很好。我建議在電機(jī)的下面加上滑軌，用上頂絲的方法對電機(jī)進(jìn)行微調(diào)，這樣一個(gè)人就可以調(diào)間隙，而且效果較好。

雙螺桿泵雖然沒有離心泵普及大量應(yīng)用，但它有它自己的優(yōu)勢。它的泵體內(nèi)裝有兩根左右單頭螺紋的螺桿，主動螺桿由動力機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)動時(shí)，靠同步齒輪帶動從動螺桿轉(zhuǎn)動。兩根螺桿以及螺桿與泵體之間存在著間隙，該間隙靠齒輪和軸承保證。其間隙大小，取決于液體粘度，工作壓力等因素。由于每根螺桿兩端螺紋的旋向相反，螺桿轉(zhuǎn)動時(shí)，由螺桿嚙合線形成的泵工作腔，從位于螺桿兩端的吸入室，逐漸向位于螺桿中部的壓出室移動。

雙螺桿泵與離心泵相比具有以下特點(diǎn)：

⑴流量均勻脈動功率小，根據(jù)螺桿泵的工作原理，當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺紋作直線運(yùn)動，而且是連續(xù)不斷的各瞬時(shí)排出量是相同的，比離心泵的流量均勻；

⑵螺桿泵受力情況好，主動螺桿只受側(cè)面徑向力，不受扭力矩作用。雖然作直線運(yùn)動，但無往復(fù)運(yùn)動的零件，零件受力良好，具有泵的使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)；

⑶運(yùn)動平穩(wěn)，噪音小且輸送液體不受攪拌作用。螺桿凹槽空間較大，輸送含雜質(zhì)顆粒時(shí)螺桿不易卡??；

⑷具有良好的自吸能力。由于其螺桿紋密封性好，可以輸送氣體，所以啟動時(shí)不需要灌泵而且可用作氣液混相輸送。

雖然雙螺桿泵比起其他泵有諸多好處，但在實(shí)際中所遇到的事情往往也比其他泵難處理。我作業(yè)區(qū)塞二增目前有一臺2MPS2500雙螺桿泵作為日常的主要輸油設(shè)備，一臺理論流量為15方的多級離心泵做備用。塞二增日產(chǎn)進(jìn)120方，液量進(jìn)12方的緩沖罐和38方的應(yīng)急罐，目前輸油的情況是雙螺桿泵既可以輸緩沖罐的油也可以輸應(yīng)急罐的，而多級離心泵只能輸緩沖罐的，主要原因是應(yīng)急罐不承壓，無法給離心泵供充足的液量。在平時(shí)的輸油中，更多的時(shí)候要輸應(yīng)急罐的油，這就要求雙螺桿泵必須每時(shí)每刻要保證完好的狀態(tài)下，而崗位工人對雙螺桿泵的結(jié)構(gòu)原理都不是很清楚，而且雙螺桿泵本身的修理難度大，如果出現(xiàn)故障那么維修的周期較長，對站上的輸油造成了嚴(yán)重的影響。我們所做的就是對崗位員工加強(qiáng)培訓(xùn)，與廠家相關(guān)人員一起對維修人員進(jìn)行培訓(xùn)，提高整體素質(zhì)，做好泵的保養(yǎng)和維修，保證輸油的順利進(jìn)行。

去年冬天用雙螺桿泵并輸，但必須要有一位工人時(shí)刻觀察流量計(jì)讀數(shù)，如果瞬時(shí)流量顯示為零，則要聯(lián)系另外一家調(diào)整出口閥門，而二增也要重新調(diào)整頻率。由于多級離心泵流量是脈動的，瞬時(shí)排量發(fā)生著變化，所以這樣平衡的輸油持續(xù)不了多長時(shí)間，其中一家的流量就會落零，所以又要開始調(diào)整，這樣反復(fù)的調(diào)整，增加了崗位工人的勞動量，而且泵的實(shí)際排量≤7方/小時(shí)。這樣的狀況一直持續(xù)到天氣逐漸轉(zhuǎn)暖，經(jīng)過我們和地質(zhì)組一段時(shí)間的摸索，制定出一個(gè)輸油的暫行辦法，就是是每家每隔四隔小時(shí)輸一次油，具體情況按產(chǎn)進(jìn)和庫存而定。但是隨著今年產(chǎn)建的增加，后期將有400-28井組流程進(jìn)入二增，這給本來岌岌可危的輸油狀況如同雪上加霜，而且冬天的輸油形勢也是很嚴(yán)峻的，我們目前準(zhǔn)備換一臺揚(yáng)程為400米的大功率多級離心泵，希望能夠緩解嚴(yán)峻的輸油形勢。還有自這臺雙螺桿泵投用以來，泵的上量不是很好。一臺雙螺桿泵輸油最高排量也就17方左右，而且電機(jī)的頻率如果調(diào)到40Hz以上時(shí)整個(gè)泵和電機(jī)以及泵的進(jìn)出口管線振動厲害，在前一段時(shí)間由于振動較大的原因已將電機(jī)的一條地腳螺絲振斷，我們分析原因是供液不足，建議更換進(jìn)口管線，增大管徑以滿足充足的液量。

縱觀整體，離心泵使用面積廣，常見泵不上量等問題，經(jīng)常性的維修，但它在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行起著主導(dǎo)地位。雙螺桿泵雖然所占的數(shù)量不是很多，但它的性能穩(wěn)定，自吸能力強(qiáng)，維修頻率低，以及良好好的油氣混輸能力使得它在輸油設(shè)備中獨(dú)占一席之地。

【參考文獻(xiàn)】

（1）多級離心泵常見的軸向力平衡裝置[J]. 王勝坤，羅樂.科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2013（20）