柱塞泵机械效率提升的探析

    现如今，在各大油田在注水开发过程中，由于高压柱塞泵具有高扬程、高泵效、以及造价低等优点，已得到了普遍的应用，其适用于注水量较小，注水压力较大和压力不稳定的区块。 　　由于高压注水泵体内液体压力较高，流体不均匀，脉冲相对较大，极易造成各部件的损坏，造成机泵带病运行，导致机泵的机械效率降低，增大能耗，从而影响注水开发的效果。大港羊三木油田采用的是中成公司生产的5ZB-20/38柱塞泵，压力高、振动大，各部件容易损坏，因此对柱塞泵机械效率测量的准确性和运行动态的监测非常必要。 　　大港油田第六采油厂羊三木油田采用的是大港中成公司生产的5ZB-20/38柱塞泵，压力高、振动大，各部件容易损坏，因此机泵机械效率测量的准确性和机泵运行动态的监测非常必要。本文主要以该泵为研究对象，对机泵效率的测量的影响因素以及如何提高机械效率来进行研究。 　　1 机械效率的计算 　　1.1 电动机输入功率 　　其中：U-输入电压;I-输入电流，cosφ-泵功率因数;η-效率。 　　1.2 柱塞泵输出功率 　　其中：Q-柱塞泵流量，m /s;ΔP-柱塞泵进出口压差，Mpa 　　1.3 柱塞泵机械效率 　　2 流量计对测量的影响 　　各种流量计有不同的计量原理，技术指标和使用范围也有所不同。选择流量计时就需要熟知每一种流量计的性能以及各参数，根据现场实际情况选取合适的流量计，保证测量值的精确度。 　　对于柱塞泵而言，其注入介质主要是含油污水，其中含有油、活性物质等具有粘附性的物质，以及铁等金属离子，且在管道运移以及大罐储存中也会受到一定的污染，水质较差。在选择流量计的时候应综合考虑这些问题。 　　羊三木油田注水站经过了一次工艺改造，把以前的电磁流量计换成了涡轮流量计，因此本文主要从这两种流量计对测量造成的影响进行比较研究。 　　2.1 电磁流量计 　　电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电性液体的仪表。电磁流量计可应用于污流、腐蚀流的测量。 　　以下是在使用电磁流量计时测取的1 柱塞泵工频运转的流量，并根据其他数据计算出的一组泵效。柱塞泵输入电压为380V，工频运转电流为440A左右，电机功率因数为0.88，电机效率为0.97。1柱塞泵运行时的数据见图1。柱塞泵的平均机械效率为80.82%，机械效率较高。 　　2.2 涡轮流量计 　　涡轮流量计，是速度式流量计中的主要种类，它是采用多叶片的转子(涡轮)感受流体平均流速，从而推导出流量的仪表。 　　在目前广泛应用的所有流量测量计中，涡轮流量计由于其测量精度最高，成为使用最广泛的流量计。 　　更换为涡轮流量计之后，平均机械效率变为72.30%，相比较电磁流量计降低了近10个百分点。由此可见，不同的流量计在同一台泵上产生了一定的偏差。 　　3 动态监测机泵的状态 　　对运转中的设备整体或其零部件的技术状态进行检查鉴定，以判断其运转是否正常，有无异常与劣化征兆，或对异常情况进行追踪，预测其劣化趋势，确定其劣化及磨损程度等，这种活动就称为状态监测。柱塞泵由于其振动大，负载大，工况恶劣，易导致个部件损坏，维修频繁。因此，引入机泵的状态监测就显得极其重要。柱塞泵由于振动这一明显特征而导致了一系列问题，但是它的振动也可以作为监测的对象，正确的反映泵体内部的运转情况。 　　由于柱塞泵泵头是液体吸入和排出的部位，零部件较多，处于流体的激荡区，压力变化大，振动大，极易造成各个零部件的损坏，在现场主要对此处进行监测。图3为监测数据库中柱塞泵某一段时间的动态数据分析图。 　　分析图3得知，3柱塞出现异常，对这根柱塞进行密切监测，最后确定吸液阀片出现问题。修复中发现该柱塞液力端大簧断裂，卡住了吸液阀片。结合振幅判断故障表(见表1)，利用监测数据可对泵头故障进行准确的判断。以下数据适合于大港中成公司制造的5ZB-20/38柱塞泵，同时也跟配件的型号，质量有一定关系。现场可以根据自己实际情况进行分析总结，得出适合自己的故障判断数据。 　　表1 振幅判断故障表

4 结束语 　　对比不同流量计在同一台泵所产生的不同机械效率，可以看出不同流量计对机械效率的测量是有一定的影响。在使用电磁流量计的时候，所测流量总有逐渐下降的趋势，存在一定的不稳定性，而且流量计内壁和电极极易附着粘性物和沉淀物。在更换了涡轮流量计之后，发现相对比电磁流量计，涡轮流量计所测流量有明显降低，每小时差7m到8m左右，但是测量数据趋于稳定。此外，动态监测能够及时发现故障，避免机泵带病运行，使机泵在高效率区间运行。