柱塞泵進、出口管線振動成因及治理

大慶油田采油九廠

柱塞泵進、出口管線振動成因及治理

劉曉輝大慶油田采油九廠

對龍二注水站柱塞泵運行狀態進行連續監測發現，影響柱塞泵管線振動的原因主要有以下四個方面：柱塞泵泵體振動對管線振動的影響，管線未埋地和未加支墩對振動的影響，供液壓力對管線振動的影響，柱塞泵負荷對管線振動的影響。對柱塞泵進、出口匯管進行埋地及加支墩處理，可有效降低泵體及管線振動；降低供液壓力可以降低進口管線振動。

柱塞泵；管線；振動；加支墩

柱塞泵具有結構緊湊、維修方便、效率高、節能等特點。而且流量調節范圍大，除可以通過變頻調速來變換流量外，還可以更換柱塞的大小來調節流量。

1 存在的問題

龍二注水站建于2007年，為方便對泵房內工藝管線的維修，注水泵進、出口匯管都建于地面上。但經過近一年時間的運行情況來看，柱塞泵與管線均存在振動較大現象，造成了柱塞泵進、出口管線發生滲漏現象，存在嚴重的安全隱患。

目前，大慶油田采油九廠大部分柱塞泵運行狀況良好，但龍二注水站3#柱塞泵進、出口管線振動較大。采用測振儀對縱向及橫向振動數據進行測量，測得振動值要遠大于其他柱塞泵管線振動值，從安全角度考慮，3#柱塞泵從2012年8月～2013年7月處于停運狀態。

2 振動成因分析

對龍二注水站柱塞泵運行狀態進行連續監測發現，影響柱塞泵管線振動的原因主要有以下四個方面：

2.1 柱塞泵泵體振動對管線振動的影響

柱塞泵的柱塞做往復運動，液體不斷地吸入和排出，液體流動具有一定的脈沖性，即流量不均勻，存在壓力脈動，而且柱塞泵質量大，因此柱塞泵本體會產生振動，從而導致進、出口管線共振。

（1）3#柱塞泵振動值間歇性監測情況。2012～2013年，3#柱塞泵處于停運狀態，因此對該泵及管線采取間歇性振動監測。從監測數據可看出，柱塞泵、電機及進口管線振動值大于其他柱塞泵，出口管線振動值要遠大于其他柱塞泵，說明柱塞泵本體振動越大則管線振動越大。

（2）3#柱塞泵更換前、后振動監測情況。在對龍二注水站3#柱塞泵進行更換后，對振動值進行測量對比，發現泵體振動較更換前降低，泵進、出口管線振動值也小于換泵前，說明柱塞泵泵體振動是造成管線振動的主要原因之一。

2.2 管線未埋地和未加支墩對振動的影響

龍二注水站建成初期注水泵進、出口匯管都建于地面上，運行過程中由于柱塞泵與管線振動均較大，造成了柱塞泵進、出口管線發生斷裂現象。據統計，2011年7月至2012年2月，3#柱塞泵出口管線斷裂8次，進口管線斷裂1次；1#柱塞泵出口管線斷裂3次；2#柱塞泵出口管線斷裂1次。

對注水站管線敷設方式進行了部分改造，將原建于地面上的匯管改為埋地，并對管線加支墩打卡固定，降低了柱塞泵的振動值，減少了進、出口管線斷裂次數。

2.3 供液壓力對管線振動的影響

柱塞泵如果供液不足，將使柱塞泵發生抽空現象，在密閉的流程內會產生真空氣包，對管線形成沖擊，從而引發泵體和管線的振動。

龍二注水站有供水泵3臺，排量230m3/h，揚程79m，1#和2#泵共用1臺變頻器，3#泵工頻運行。為驗證供液壓力對管線振動的影響，開展了現場試驗。在不同供水壓力下，對柱塞泵進口管線的振動數值進行連續監測，將龍二注水站供水泵進、出口管線增加連通管，使注入水可由儲罐自壓至柱塞泵進口。通過對來水壓力為0.68MPa和0.06MPa的進口管線振動數據對比觀察變化情況。

通過現場試驗，改變供水泵的變頻頻率，降低供水泵壓力，略可降低柱塞泵進口管線振動。

2.4柱塞泵負荷對管線振動的影響

表1為壓力一定時柱塞泵振動情況統計，表2為排量近似時柱塞泵振動情況統計。

柱塞泵負荷包括排量負荷和壓力負荷，通過表1、表2數據可知：①壓力一定時，排量越大泵體振動越大；②排量接近時，壓力越大泵體振動越大。

表1 壓力一定時柱塞泵振動情況統計

表2 排量近似時柱塞泵振動情況統計

3 治理措施

對柱塞泵進、出口匯管進行埋地及加支墩處理，可有效降低泵體及管線振動；柱塞泵泵體振動越大，管線振動越大；降低供液壓力可以降低進口管線振動；柱塞泵的負荷對管線振動會產生影響，但卻是一種難以改變的動態參數。

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.021