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【摘要】本文从失效的柱塞泵盘根的形态入手研究盘根失效的原因，得出靠近液力端的盘根是由于高压水的挤压造成的径向扩径密封失效，远离液力端的盘根是由于高压水的冲刷破坏造成的密封失效，并通过将石墨盘根和高水基盘根进行组合解决柱塞泵盘根使用时间短的难题。
【关键词】柱塞泵;盘根;原因;对策
目前冀东油田采用的注水泵均为柱塞泵，在日常生产过程中，盘根的更换十分频繁，消耗量非常的大，一组盘根只能坚持三天左右，每个注水站每天必须安排一名员工专门进行注水泵加盘根操作，不但浪费人力，更换盘根造成的材料费也相当惊人。因此对盘根失效的机理进行分析，采取有效的措施，达到降低员工劳动强度，减少材料损耗的目的具有重要的现实意义。
1 对失效盘根的形态进行分析
1.1 靠近液力端的盘根
通过分析现场盘根的受损情况，可以发现靠近高压水端的2-3个盘根往往在取出后，其表面并未有明显损坏，但是目测可以看出有内径变大现象。以常用的φ38柱塞泵为例：经测量新盘根的规格为φ38*φ58*10，当盘根失效后规格变为φ40*φ58*10，即盘根内径变大了2毫米。
1.2 靠近压盖端的盘根
靠近盘根压盖一端的3-4个盘根则会出现盘根扭曲、穿孔、碎裂等严重破损现象。
2 盘根失效机理分析
2.1 扩径机理分析
扩径说明高压水对盘根的影响是通过柱塞表面产生了径向压力，进而造成盘根扩径。当柱塞向前(液力端)运动时，阀腔内形成高压，柱塞越靠近液力端，压力越高，此时受高压水挤压的盘根主要是靠近液力端的2-3个盘根，因此这些盘根会出现受压扩径现象，而且盘根越靠近液力端，扩径现象越严重，因此这里的几个盘根主要受力方向为径向，其失效特点为外观无破损但内径扩大。
2.2 表面受损机理分析
盘根损坏说明高压水直接冲击盘根表面,当过量的高压水通过了靠近液力端的几个盘根后，就会形成水柱的形态，此时高压水沿柱塞方向对盘根本体产生轴向破坏作用，造成破碎和扭曲等现象。当柱塞向后(动力端)运动时，由于前2-3个盘根有扩径现象，因此过量的高压水直接冲击后面盘根的表面，产生冲击效应,并进而沿着盘根接头处继续破坏,在持续的冲击力作用下,盘根很快损坏变形。盘根如果有偏斜现象，则在冲击作用下会发生扭曲，如果盘根质量不好，甚至会出现穿孔、破碎现象。
2.3 盘根密封机理分析
目前柱塞泵盘根能够实现密封性，主要是靠挤压实现,通过盘根压帽的不断挤压，使盘根产生径向膨胀，来实现密封。但是这种密封原理在高压水的冲击下，很容易形成机械操作。尤其是冀东油田目前采用的聚四氟乙烯或碳纤维材料的盘根,其主要优点是耐高温、耐磨，但是强度低，回弹性差，容易变形，而且不具有吸水膨胀效果，只能依靠机械挤压实现密封性能,因此当盘根发生滴漏现象后,即使通过紧固盘根也很快出现失效。
3 提高柱塞泵盘根密封的对策
3.1 减少盘根扩径
要想减小盘根的扩径效应，就需要采取高硬度的盘根，以抵抗高压水的压迫作用。通过市场调查，确认目前可以采用的高硬度盘根主要有采用内绕不锈钢丝的石墨盘根，其特点是用高强力的石墨纤维做骨架，内部缠绕不锈钢丝，具有硬度高、不易变形等特点。在高压水挤压下,由于石墨盘根硬度高,因此不容易因变形而产生扩径。
3.2 减弱冲击效应
高硬度的石墨盘根在减小了扩径效应的同时，必然会减弱高压水对后面几个盘根的直接冲击作用。但是考虑到为了进一步降低冲击效应，设计在石墨盘根的后面再加上一个铜垫片，通过盘根的压实力,使垫片与前后盘根紧密结合，在进一步挤压石墨盘根的扩径空间的同时，使过水量进一步减少。铜垫片采用的规格为φ38.04*φ58*6,其内径与柱塞间隙仅为0.04毫米,这样既可以使高压水只能沿着柱塞形成一层膜状漏失,大大降低了高压水对后面盘根的直接冲击力。
3.3 增加膨胀效应
高压水经过石墨根后，因扩径量变小，因此在后端应考虑采用密封性好的盘根。由于注水泵的介质为水，当高压水沿柱塞向外泄漏时，一旦盘根受高压水冲击变形后，就很难恢复原状，因此密封寿命极短。通过试验发现，采用高水基盘根可以很好解决这个问题。高水基盘根是由高质量的苎麻纤维编织而成，其外部有一层聚四氟乙烯。这种盘根既具有耐磨性，又具有一定吸水性。当高压水与之接触后，会渗入盘根内部，盘根因吸水发生体积膨胀，从而密封水流通道，大大延长了密封时间。
3.4 按性能需求对盘根进行组合
通过上述析，我们采用了三级盘根来解决目前油田柱塞泵盘根寿命短的问题，即首先利用一层铜质垫片来阻挡高压来水，然后加入两个石墨盘根，再加入一层铜质垫片来减阻高压水的冲击水量，然后再加入3、4个高水基盘根。
4 使用效果验证
陆上作业区采油二区5个注水站每天有7-8台注水泵运行在使用新式盘根及加注方法前，平均每2-3天需要更换一次盘根，在采用新式的盘根组合后，使原来2-3天的盘根寿命延长至20-30天，大大降低了工作强度、保障了安全并节约了材料费。
5 结语
5.1 柱塞泵盘根密封时，液力端的盘根是由于扩径造成密封失效、压盖端的盘根是由于被冲刷损坏造成密封失效;
5.2 在柱塞泵盘根改进过程液力端应该用坚固的盘根、压盖端应该用易膨胀恢复的盘根;
5.3 目前冀东油田采用的铜垫片+石墨盘根+铜垫片+高水基盘根可以极大的提高柱塞泵盘根的密封效果。
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