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高压柱塞泵盘根压盖的改进及现场应用

   日期:2023-05-31 09:40     浏览:604    评论:0    
核心提示:  【摘要】由于填料压盖的固定结构和输送液体的性质等因素, 造成了填料函螺纹丝扣腐蚀损坏, 需拆泵维修更换, 费用高且影响生产

  【摘要】由于填料压盖的固定结构和输送液体的性质等因素, 造成了填料函螺纹丝扣腐蚀损坏, 需拆泵维修更换, 费用高且影响生产。本文对此问题进行了改进解决。

  【关键词】高压柱塞泵;填料压盖;改进;措施;现场应用

  1 工作原理

  高压柱塞泵是一种容积式往复泵, 通过皮带和皮带轮将电动机的动力传递给柱塞泵曲轴箱内的曲轴, 曲轴转动带动曲柄连杆、十字头、中间杆及柱塞做往复运动。当柱塞被拉出时, 工作腔容积增大压力降低, 在弹簧和出口水压的作用下排液阀片关闭, 进口管线内的液体顶开进液阀片弹簧, 液体被吸人工作腔; 当柱塞被推进时, 工作腔容积减小压力升高, 进液阀片关闭, 排液阀片被打开, 液体被排出, 柱塞完成一个冲程工作。

  2 存在问题及原因

  2.1 漏失量影响

  高压柱塞泵柱塞以370 次分的速度做往复运动,柱塞与工作腔之间的密封, 主要是靠 密封填料完成, 其材质多为芳纶纤维等纤 维物质制成。密封填料允许漏失量为10 一20 滴/分。漏失量过少, 盘根在工作时温度超过它的极限值, 盘根变质老化, 造成刺、漏、易烧盘根现象。漏失量过大, 泵的容积损失增大, 降低系统效率, 喷出的水腐蚀设备、污染环境, 所以密封填料在合理温度范围内工作, 才能保证柱塞的润滑和降温。

  2.2 润滑效果影响

  如果填料函突然漏失量过大造成液体随着柱塞轴线喷出,由于柱塞与连杆之间有连接卡子和挡水片,漏失液与之发生碰撞,飞溅的水花洒落在曲轴箱的连杆上, 被往复带入曲轴箱,在曲轴箱内零部件的搅动下使液体与机油混合乳化,润滑性能下降,曲轴箱温度上升,造成抱瓦等事故发生。在看窗外观察机油成乳白色,更换时机油成水状流出,用指检法检查机油,没有粘度。

  2.3 损坏丝扣

  如果漏失液飞溅到泵体填料函外部余出的丝扣上,造成丝扣腐蚀。一方面调整压盖时螺帽进行受阻使漏失量继续增加,另一方面由于压盖腐蚀易脱出,存在安全隐患。丝扣损坏后只能采取更换整套填料函体,这样费时费力,增加维修成本,影响正常注入。

  2.4 腐蚀零部件

  漏失的液体在填料函内由于高低位置的差别,会有一部分液体留在填料函内,无论漏失量的大小都会存在,这部分液体会从螺纹处漏出,由于泄漏的液体腐蚀性强,造成螺纹腐蚀,造成拆卸不下来而整体更换填料函。

  2.5 劳动强度增加

  液体被喷溅散落到设备的其他部位,造成设备污染垢蚀,形成的水垢擦不掉,需要刷漆处理,增加岗位员日常管理的难度,影响标准化管理。

  3 改进措施及应用效果

  改进前采用简单被动的防治方法,在柱塞上安装挡水板,挡水板虽然能阻止喷液进入曲轴箱,但“线状射出”的液体碰撞到挡水板上还会出现“喷溅”现象。

  改进后变被动挡水为主动导流,将原有盘根压盖增加集水室和导流孔的设计。将压盖切削开槽,加挡水片,形成集水室,将原有加力孔贯通制成导流孔。改进后的盘根压盖增加了集水室、导流孔、辅助密封圈、辅助密封圈压板以及连接螺栓等。利用柱塞盘根压盖的专用扳手插孔作出水孔,由导流孔将集水室和出水孔连通。柱塞盘根溢出水被辅助密封圈封在集水室中,然后经导流孔缓慢地流出盘根压盖,流入到污水槽。强制改变漏失液方向,避免在工作中发生的曲轴箱内机油乳化、填料函丝扣腐蚀等问题。

  3.1.1 技术关键

  在原有填料函压盖的端面上增加一个Φ80mm的集液室,压盖紧固孔与集水室通过Φ10mm的导流孔与外界贯通,各导流孔之间互成60°角。在调整漏失量时,无论调整多大角度,都能使导流孔轴心线与水平面垂直线最大夹角成30°角。有效将漏失液顺利排出填料函,集水室不存余液,避免填料函漏失液从填料函螺纹处漏失腐蚀螺纹。另外,导流孔均匀分布在压盖的圆周上,处于上方的导流孔,还可作为添加润滑脂的加油孔,降低柱塞与密封填料的摩擦阻力,提高了密封效果和使用寿命。

  3.1.2 达到指标

  改进后,阻止了漏失液沿柱塞轴线外喷,不腐蚀丝扣,提高安全系数的同时污染率为零。改进的辅助密封圈密封率达100%,保证不沿柱塞轴向刺水;导流孔畅通率达100%,保证不憋漏辅助密封圈。

  3.2 应用效果

  2014年在某注入站进行了现场对比试验,未改进的盘根压盖,顺轴线刺水,盘根压盖及丝扣腐蚀严重,影响环保、存在安全隐患。而改进的盘根压盖漏失液都能从集水室导流孔顺利排出,清洁环保。效果明显。成功后累计推广应用12台泵60套,减少了维修频次,提高了运行时率。

  3.2.1 经济效益

  (1)成本:盘根压盖改进费用50元/套,使用寿命10年/套,折算年成本5元/套,36套成本180元/年。

  (2)直接经济效益:12台泵每年避免填料函丝扣损坏72次,每次厂家拆卸、维修及安装填料函费用700元/个柱塞,合计700元x72次=5.04(万元)

  (3)间接经济效益:12台泵每年避免填料函丝扣损坏维修累计时间16天,相对多注水960立方米,相当于多产原油48吨,每吨原油价格2101元,创增油效益10.0848万元。

  (4)纯经济效益:5.04+10.0848-0.018=15.1068万元

  3.2.2 社会效益

  高压柱塞泵盘根压盖改进应用后,避免了曲轴箱内机油的乳化,延长了填料函的使用寿命,安全环保。同时降低了员工的劳动强度,提高了设备的管理水平,整体提升了泵站管理面貌。

  4 结束语

  随着油田进入高含水开发后期,油田稳产难度增大,三次采油规模越来越大,柱塞泵的使用数量逐年增加,高压柱塞泵盘根压盖改进后,结构简单、安全环保、可以扩大推广应用规模。

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