柱塞泵泵效影響因素淺析

何春香 郭秀錦 葛春香 趙新征

摘 要：注水泵的泵效主要由機(jī)械效率和容積效率構(gòu)成。本文結(jié)合樁74注水站泵效現(xiàn)狀，探討提高泵效措施，以達(dá)到節(jié)約成本、減少勞動強(qiáng)度的目的。

關(guān)鍵詞：機(jī)械效率;容積效率;泵效影響

中圖分類號：TH322 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）07-0163-02

0 前言

樁74注水站目前有2臺5ZB-12/42柱塞泵、2臺5ZBII37/170柱塞泵，1臺5D2-11/40柱塞泵。樁74注水站泵壓36.7MPa，擔(dān)負(fù)著采油管理一區(qū)日配注300方的注水任務(wù)，日耗電4020kw.h。若泵效提高1%，則一年可節(jié)約近1.47萬KW.h，節(jié)約電費約1萬元。同時也可以延長柱塞泵的使用壽命，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。

1 常用泵效的判斷方法

1.1 溫差法

溫差法又稱為熱平衡法，用測溫槍測量泵的進(jìn)出口溫差來計算泵效。測量步驟如下：

（1）將泵進(jìn)出口壓力表換成標(biāo)準(zhǔn)壓力表;

（2）準(zhǔn)備測溫槍測量泵進(jìn)出口溫度，距離5-7cm，保持水平;

（3）在泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，經(jīng)過20-30min后，同時記錄進(jìn)出口溫度和進(jìn)出口壓力;

（4）代入公式計算。

若忽視等熵溫升時其泵效為：η泵=△P/（△P+42.7△T×100%）。

若與實際相差較大，則必須考慮等熵升溫，公式為η泵=△P/△P+4.1868（△T-△T1）。

1.2 流量法

根據(jù)計量儀表獲得泵的實際排量，然后根據(jù)柱塞直徑、沖程、電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、皮帶直徑等參數(shù)算得理論排量，并計算泵效。

2 柱塞泵泵效分析

注水泵效是反映注水設(shè)備狀況的主要參數(shù)，是由機(jī)械效率和容積效率來決定的。

機(jī)械效率是注水泵電動機(jī)輸出功率與輸入功率的比值;容積效率是注水泵單位時間內(nèi)實際排量與理論排量的比值，如圖1所示。

2.1 柱塞泵機(jī)械效率計算

電動機(jī)輸入功率：N入=√3UIcosφ*η/1000。

其中U-輸入電壓;I-輸入電流，cosφ-泵功率因數(shù)（一般取值0.85-0.9）;η-電機(jī)效率，常數(shù)。

電動機(jī)輸出功率：N出=Q△P/3.672，其中Q-實際排量，△P-柱塞泵進(jìn)出口壓差;機(jī)械效率為：η1=N出/N入;

以樁74注水站4#泵為例，其輸入電壓為：380V，輸入電流為260A，泵功率因數(shù)取0.85，效率為97%，變頻48.5Hz，進(jìn)口壓力為0.04MPa，出口壓力為36.7MPa，實際排量取10天排量平均值144.5m3/h，則其輸入功率和輸出功率分別為：

N入=1.732*380*260*0.87*0.97*0.912=131.8.1KW

N出=124.8KW

則其機(jī)械效率為：η1=N出/N入*100%=124.8/131.8 *100%=94.11%。

2.2 柱塞泵容積效率計算

柱塞泵在運(yùn)行時，除了實際注水量以外還存在一定的液量損失，則實際注水量與理論排量的比值稱為其容積效率。表1為樁74注水站4#柱塞泵2018年6月的一組實際情況運(yùn)行表：

通過數(shù)據(jù)可以計算：4#泵平均每小時注水量為300/24=12.5m3/h，其理論排量為13.2m3/h，容積效率為=Q實際/Q理論=12.5/13.2=93.9%。

如表2為樁74注水站各柱塞泵經(jīng)過計算得出的容積效率：

結(jié)果分析：樁74接轉(zhuǎn)站1#、2#泵容積效率較標(biāo)定值較低的原因是：設(shè)備較老。而4#泵前期震動幅度較大，泵凡爾座漏失，也造成容積效率相對降低。

3 提高泵效的有效途徑

3.1 增加凡爾總成密閉性

現(xiàn)在所用的凡爾總成同時起到固定凡爾和游動凡爾兩種作用。進(jìn)排液共用一個凡爾座，進(jìn)排液凡爾片在凡爾座的兩面，由彈簧在不工作時壓實在凡爾座密封面上。進(jìn)水通道在凡爾座中部，排水通道在凡爾座的外面，凡爾座由泵頭壓蓋固定在泵頭內(nèi)部，凡爾座兩端由密封墊與泵頭內(nèi)腔密封。在實踐運(yùn)行中，密封圈和密封墊的使用可以有效增加凡爾總成的密封性。

3.2 增加盤根密閉性

盤根密封性的好壞一方面取決于盤根質(zhì)量的好壞，以及盤根的安裝是否得當(dāng)。這需要選用質(zhì)量好的盤根，并不斷提升崗位人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)，另一方面取決于盤根的保養(yǎng)程度，比如在加換盤根之前可以將盤根在潤滑油中浸泡1-2天，這樣可以增加盤根潤滑性，減少往復(fù)運(yùn)動中的磨損，增加其密封性，提高了運(yùn)行效率。

3.3 確保止回閥的密封性

在變頻控制的系統(tǒng)中，便沒有打回流的要求，但工藝上安裝了回流管線，回流管線上的閘門關(guān)不嚴(yán)往往會造成回流損失。因此，選擇合適的回流量并控制好，也是提高泵效的一個重要途徑。此外，經(jīng)常檢查止回閥是否嚴(yán)密，如有漏失，及時更換，最大限度地發(fā)揮泵效，降低成本的目的。

3.4 密切關(guān)注瞬時流量

流量計瞬時流量的變化來判斷泵效的變化，若瞬時流量大幅度降低，則可判斷柱塞泵泵效降低，必須進(jìn)行柱塞泵故障分析。

3.5 提高注入水質(zhì)

對于水質(zhì)較差的來水應(yīng)首先進(jìn)行處理工藝的全面細(xì)致的分析論證處理，從而使用水質(zhì)較好的水。

目前，樁74注水站站來水經(jīng)過主要經(jīng)三級過濾后水質(zhì)相對較好。我們應(yīng)定期檢查水質(zhì)處理效果，做水質(zhì)達(dá)標(biāo)鑒定，同時對過濾網(wǎng)進(jìn)行定期檢驗和清潔，最大程度的減少水質(zhì)對于注水泵泵效的影響。

在日常工作中，密切關(guān)注液位變化，在聯(lián)合站停水時，應(yīng)做好液位監(jiān)控，防止油污等雜質(zhì)入侵造成進(jìn)入泵的水質(zhì)變差，從而造成泵效降低。

結(jié)論與下步打算：

注水泵泵效主要是由機(jī)械效率和容積效率決定的。而機(jī)械效率和容積效率又取決于電動機(jī)設(shè)備以及各部件之間的摩擦力的大小、凡爾總成、盤根密封性以及供水壓力和排量等相關(guān)因素。

因此，在日常工作中需要多方面工作來以提高泵效。增加凡爾密閉性、減小泵的震動、盤根在潤滑油中浸泡等可以有效提高其使用壽命。同時加裝導(dǎo)向環(huán)、使用質(zhì)量好的芳綸盤根等都可以有效延長使用周期，提高泵效。

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