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1、注水泵站的运行与管理,刘建林,注水泵站的工作内容是什么？ 为什么要进行地层注水？,目 录,（一）概述 （二）柱塞泵 （三）离心泵 （四）柱塞泵专用维修工具,（一）概述,泵是将电动机的机械能转变为液体的能量,以达到输送、举升、循环或利用液体做功的动力机械。泵的种类很多，按作用原理一般可分为三大类： 1）容积式泵，它是利用工作容积周期性的变化来提高液体的压能，例如柱塞泵、隔膜泵、齿轮泵、螺杆泵等。 2）叶片式泵，它是利用叶轮的快速转动，使叶片和液体相互作用，以提高液体的能量，例如离心泵、混流泵、轴流泵等。 3）其它类型的泵，如射流泵、水车等，这类泵一般应用较少。,1、柱塞泵的优点,柱塞泵与离心泵相
2、比，有许多优点。例如离心泵在压力高而排量小的条件下效率很低，而往复泵在各种排量下都有较高的效率。另外离心泵内液流速度高，当输送含磨砺性固体颗粒的液体时，泵内流道会很快磨损，而柱塞泵内液流的速度较低，因而柱塞泵更适于含砂量高的液体。 由于以上原因，柱塞泵在石油矿场得以广泛运用。例如钻井中用的泥浆泵、固井泵，采油作业用的洗井泵、酸化压裂泵，油田注水用的注水泵、增注泵，采油用的井下抽油泵、加药用计量泵等。,2、往复泵的缺点,当然，柱塞泵也有它本身的缺点。 1）由于柱塞泵要将原动机的旋转运动变为速度较低的往复运动，因此结构复杂，单位功率的重量大，易损件多，维修保养的要求高，从而使柱塞泵的购置和维护费用
3、高。 2）由于柱塞泵压力变化较离心泵不同，柱塞泵必须配套安全保护装置。 3）由于柱塞泵瞬时排量不均衡性，导致压力波动变化，使得泵体及管路振动不可避免。 4）由于柱塞泵自吸能力较差，从罐到泵往往存在供液不足的情况，对于较大排量的泵必须配套喂液泵。,3、柱塞泵的分类,1、按缸数分，有单缸、双缸、多缸。 2、按直接与输送液体接触的工作机构分，有活塞泵和柱塞泵 3、按作用方式分主要有双作用式和单作用式。 4、按液缸的布置位置分，有卧式泵、立式泵、V形泵等。 5、按传动方式分，有机械传动、液压驱动、凸轮传动、摇杆传动、钢丝绳传动，蒸汽驱动等。 通常石油工程中应用比较普遍的是，一缸（如计量加药泵）、三缸（
4、如增注泵和注水泵）、五缸（高压注水泵）。两缸、四缸因为其转动平衡性不好泵体振动较大，所以泵很少应用。目前柱塞泵大多数是曲轴连杆机构传动，它将曲轴的旋转运动变为柱塞的往复运动。,1、柱塞泵的工作原理,曲轴,连杆,十字头,柱塞,排液阀,吸液阀,液缸体,（二）柱塞泵,启泵后，电动机通过皮带将动力传递给输入轴的大皮带轮并进行减速，通过曲轴箱内的曲柄滑块机构将旋转运动变成柱塞的直线运动，柱塞在液缸内做往复运动，改变工作室的容积，使工作室内交替地产生局部真空和高压,不断的吸入和排出液体。多根柱塞交替输出脉动的高压液体通过球型缓冲器稳压作用输出稳定的高压液体。,吸入,排出,曲轴,工作原理综述,2、柱塞泵常见
5、型号,我采油厂所使用的柱塞泵均为中成公司生产，主要型号有：增注泵3ZY-8/37，注聚、碱泵3ZJ-2.3/16W，孔注水泵5ZB-12/42，羊注水泵5ZB-20/38等，下面以5ZB-12/42型柱塞泵的相关性能参数作一详细说明。 型号：5ZB-12/42 5五柱塞 ZB柱塞泵 12额定排出压力下的排量12m/h 42额定排量下的排出压力42MPa,往复式注水泵主要由 动力端、液力端、 盘根盒总成、箱体、底座总成、及辅助装置组成。,3、柱塞泵结构,1）动力端总成,曲轴 连杆总成 十字头总成 联接卡子,作用：将电动机的功率经连杆、十 字头传给柱塞杆，推动柱塞做往复运动。,A、五柱塞泵曲轴,轴
6、承,轴 承,轴 承,B、连杆总成 分解后的连杆，连接曲轴与十字头，将曲轴的圆周运动变成十字头的直线运动,轴 瓦,C、十字头总成 分解后的十字头，通过卡瓦连接传递给柱塞做直线运动,液缸体剖面图通过液体的单向流动排出高压液体,2）液力端总成,A、阀座总成,阀座,吸液端,排液端,吸液阀片,作用： 是吸入阀的主要部件，控制液体的吸入，防止液体回流。,排液阀片,作用：是排出阀的主要部件，控制液体的排出，防止液体倒流。,剖面图通过柱塞的直线运动改变液缸的容积吸入和排出液体,3)盘根盒总成,1）吸入稳压器 作用： 在一定范围内稳定进口压力，提高泵效。,4、附属设施,吸入端液体,充入氮气,低压胶囊,壳体,氮气
7、,吸入稳定器的原理： 柱塞的吸入排出造成进口压力的不稳定，当压力增高时挤压胶囊使胶囊收缩，压力降低时胶囊扩张补充压力从而起到稳定进口压力的作用。,2）排出稳压器,作用： 对排出液体的压力进行调节，稳定出口流量，减少泵出口的脉冲震动。,3）柱塞泵保护装置,柱塞泵属容积泵，它是通过缸体容积不断反复吸液排液过程来实现输送液体的目的。从理论上而言，只要有足够大的动力和足够结实的泵，柱塞泵就可以泵出无限高的压力！但是无论何种型号的柱塞泵，提供的动力是有限的，泵结构能够承受的压力也是有限的，一但运行的柱塞泵出口堵塞或出口阀门关闭，轻者烧毁电机，重者机损人亡！因此必须对柱塞进行有效保护。,一般柱塞泵设有五种
8、保护即： A、进口低压保护，当泵的前端水罐液位过低，或喂水泵停泵排量不足时，吸入压力低不能满足泵的供水要求，造成泵供液不足，泵内充满程度不够，甚至造成泵产生气锁，这时进口低压保护动作将泵停止。进口保护一般安装在进口汇管，也就是说几台泵共用一个保护装置。 B、出口高压保护，当出口压力高于设定压力时出口高压保护动作将泵停止。这主要是下游关井，或管线冻堵等造成。 C、出口安全阀保护，当出口压力升高超出额定值，如果此时高压保护失效压力达到安全阀跳起压力安全阀打开卸压。 D、动力端机油高温保护，当曲轴有抱瓦、曲轴箱缺油、油质变差、或各配合部位出现严重磨损，都会使动力端机油温度过高，当温度超过设备温度保护
9、装置动作将泵停止。 E、控制柜交流接触器超载保护，当电机运行电流超过额定电流，过流保护动作将泵停止。,3）柱塞泵安全保护装置,出口安全阀,曲轴箱温度变送器,进出口压力变送器,5、往复泵的排量调节,1、从泵的名牌参数上可知，每台泵都配有不同直径的柱塞，改变不同直径的柱塞是调节柱塞泵排量的最直接的方法。 2、改变柱塞泵的冲程也可调节泵的排量，但泵的曲轴确定了冲程很难改变，所以改变冲程调节排量不可取。 3、调节柱塞泵的冲次是调节泵排量的主要方法。可用以下方法实现： a、调节电机皮带轮的直径。（直径比等于排量比） b、调节电机的级数。（大范围调节泵的排量） C、变频调节。（节能效果好，可实现一定范围的
10、平滑调节） d、旁路调节。利用调节回流旁通阀调节流量，不过这样做不经济。,柱塞泵的排量调节,6、柱塞泵的启、停操作,1. 泵的工频启动： （1 ）对停运六个月以上的泵或露天存放两个月以上的泵，在重新使用前，应对各运动部位和密封部位进行检查。 （2 ）曲轴箱内加注CD15W/40柴油机油，泵运行时，油位处于油标中间位置。 （3） 盘动皮带轮，检查运动机构是否有障碍。 （4 ）向吸入稳压器充入氮气，充气压力达0.03Mpa。 （5） 检查机泵保护装置齐全完好。 （6）检查供水罐液位和供水压力，有喂水泵进口压力应在0.1Mpa以上。 （7） 开启进水闸阀、回流阀，打开吸入稳压器上放气阀，待无气体逸出
11、见水后 关闭放水阀。 （8） 新泵或大修后机泵要求空载启动泵一个小时，并检查泵的运转状况 。 （9） 打开泵的出口闸阀，缓慢调节回流阀，每十分钟升5MPa，待压力达注水压力后，缓慢关闭回流阀，泵转入正常负载运行。,2、柱塞泵的变频启动 （1）首先完成启泵前检查工作，将配电室转换开关转换为变频启动。 （2）打开泵的进出口阀门。 （3）侧身按下启动按钮，观察机泵运行正常平稳。 （4）通过压力或频率的设定调整，调整机泵的运行状态。 如果一台变频器为几台柱塞泵共用，那么连续启动多台柱塞泵，需要启动状态的泵由变频转换为工频运行后，方可启动下一台柱塞泵。,3. 泵的停运：,（1） 缓慢开启回流阀，关闭出口
12、阀门使泵空载运行。 （2） 按停止按钮，切断电机电源。 （3） 打开放空阀、关闭回流阀及进水闸阀。,4、注意事项： （1） 无论是人为停车还是自动停车，停车后首先应该关闭注水闸阀， 以切断井下压力的反冲，然后打开回流阀，并关闭进水闸阀， 切断高压水，打开给水短节上的放水闸门使泵头内泄压。同时观 察自控盘上的排出、吸入压力表，泄压后指针均应指零。当压力 表指零后，方可对泵进行拆卸、维修，否则会引起人身伤亡的重 大事故。 （2） 供液不足和在泵负载时不允许启动泵。 （3） 泵在运行时严禁任何修理作业。 （4） 在维修作业时，必须释放泵里的全部压力，否则不得作业。,五柱塞注水泵的高故障率，主要是指泵
13、液力端内部的吸入阀片、排出阀片和大中小三种弹簧的故障问题，它们能否完全正常的工作是影响泵效的主要因素，而如何及时发现泵运行过程中的不正常的工作状态，是我们一直探寻的问题。通过系统的观察和分析，我们发现只要柱塞泵出现故障时，都会伴随着振动变化，应用振动监测仪来对泵液力端进行监测，通过近几年来的不断实践，取得了很好的经验和判断方法。即通过监测每一根柱塞的振动幅值，录取监测数据绘制成动态曲线，以此来判断出每根柱塞液力端配件在工作过程中的运行状况，及时对故障进行准确判断和处理，设备维修由面修转变为点修，在减轻工人劳动强度的（是原来的工作量的20%）同时，确保了柱塞泵的高效运行，有效提升了柱塞泵运行质量
14、。,7、柱塞泵的维修和日常保养,8、柱塞泵常见故障及排除方法,9、柱塞泵液力端的日常维修,1、柱塞泵更换填料操作 1）穿戴好劳保用具，准备工具用具。 2）停泵、切断电源。正确倒好流程，缓慢关闭出口闸门、进口闸门及 回流闸门，打开出口放空闸门。 3）盘泵使连接卡子处于前死点的位置，方便操作。,4）拆卸压盖：用专用工具卸开填料盒压盖。 5）取出填料：用起子敲开压盖衬套，用钩子取出旧填料， 检查柱塞有无磨损，填料盒丝扣有无崩扣现象并用棉纱擦 拭干净。 6）填装填料：将填料剪成30-45度斜口，抹上黄油，逐条 加入填料盒内，每条填料的切口要错开90-120度，最后一 根填料的切口冲下。 7）安装压盖：
15、当最后一根填料装好后，上好压盖衬套， 用专用工具上紧填料盒压盖。 8）清理现场：收拾工具，清理机泵周围的杂物。,2、柱塞泵运行中检查 1）检查泵的进出口压力，进口压力在0.1MPa以上，出口压力达到规定范围。 2）测量机泵振动情况，看泵各组柱塞运行是否正常。 3）检查泵的流量是否达到要求（理论流量的90%以上）。 4）检查曲轴箱机油油位是否在看窗的1/2处，机油有无乳化变质现象。,5）检查曲轴箱和电机温度是否在规定范围内（电机温度不超过80，泵体温度不超过70）。 6）检查柱塞泄漏量是否合适，排水管是否畅通。 7）检查挺杆油封是否泄漏。 8）检查皮带松紧是否合适，有无断股、打滑现象。 9）检查
16、电压在360-420V之间，电流不超过电机的额定电流。 10）检查各部位螺丝有无松动脱落现象。 11）检查完毕填写报表，如有问题及时进行处理。,3、 泵阀的拆装： 1）停泵关闭出口阀门、进口阀门和回流阀门，打开放空阀泄压，压力落零后开始维修操作。 2）利用套筒扳手卸松压紧法兰螺丝，用撬杠沿轴向将压紧法兰撬出，卸下泵前端压紧法兰； 3）徒手或利用专用工具取出阀座总成； 4）取出吸入阀片及吸液弹簧。 5）检查各密封圈是否完好。,阀座总成,4、 阀片的更换及阀座的维修 1）当阀片、阀座、压紧弹簧损坏或效率降低到原来的90%以下时，就应检查或更换弹簧、阀片。至于阀座，一般不更换，用油石磨平与阀片接触严密即可。如果阀座接触面被打毛，可拆下上车床或磨床加工平即可使用（加工量0.10.5 mm.）。 2）在装阀片前应检查阀片的平面。用直尺或卡尺靠在平面上，对光检查无缝隙即可。阀片表面应光洁平整，无划痕、凹坑，若不符和要求可在油石上磨平再用。 3）放上中、小弹簧和排液弹簧
