提高KGF型離心注水泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行技術(shù)探討

易曉娣 劉力潛 王國輝

摘 要：本文分析了KGF型離心注水泵在油田生產(chǎn)中存在的問題，提出了對(duì)該型泵進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，使機(jī)泵工況在高效率區(qū)內(nèi)運(yùn)行，提高泵效，保證泵的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量，從而創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：離心式注水泵;泵效;經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量;技術(shù)對(duì)策

河口油區(qū)擁有KGF型大型離心式注水泵20臺(tái)，該泵機(jī)組是用電大戶，配套電機(jī)功率1000kW或 2000kW，晝夜24小時(shí)運(yùn)行，消耗大量的電能。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，在注水泵全部耗費(fèi)中，電費(fèi)占97%。因此確保該型泵的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)于節(jié)約能源，降低電耗具有十分重大的意義。

1 KGF型離心注水泵運(yùn)行中存在的問題

1.1 泵效低

以呈一注為例，KGF500型離心泵服役年限均超過12年，期間經(jīng)過多次拆裝維修改造，零件之間配合間隙增大、容積損失加大，目前泵效在74-75%左右，偏離78%的經(jīng)濟(jì)區(qū)。

1.2泵的參數(shù)與管路參數(shù)不匹配

以呈三注KGF450為例，泵壓13MPa，干壓11.5MPa，揚(yáng)程過高，泵效不能有效應(yīng)用于注水當(dāng)中，造成單耗過高。

1.3過流零件使用壽命明顯降低

油田的注水以污水為主，隨著生物驅(qū)油等工藝措施的實(shí)施，污水的腐蝕性越來越強(qiáng)，造成注水泵葉輪、導(dǎo)葉等過流零件的使用周期大大縮短，泵效降低加快。通過解體分析，主要是配件點(diǎn)蝕造成的水力摩擦阻力過大，造成泵效降低。

2 影響KGF型泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量的原因分析

2.1小組裝質(zhì)量

泵轉(zhuǎn)子小組裝前單個(gè)零件軸向，徑向跳動(dòng)超標(biāo)，組裝在一起時(shí)，引起離心泵轉(zhuǎn)子產(chǎn)生附加彎曲，使泵在使用過程中，因內(nèi)部摩擦加劇泵內(nèi)零件損壞，能量損失嚴(yán)重，泵運(yùn)行工況差，泵效下降。

2.2容積損失

離心泵在現(xiàn)場(chǎng)使用過程中運(yùn)行一段時(shí)間后，由于平衡盤磨損，軸瓦下沉等現(xiàn)象的發(fā)生導(dǎo)致泵內(nèi)口環(huán)間隙、平衡套徑向間隙增大，造成高壓液體竄向低壓區(qū)，泵實(shí)際排量降低，能量損失加大，泵效下降。

2.3 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行串量

泵在運(yùn)行過程中，由于平衡盤磨損，逐漸使轉(zhuǎn)子在軸向力作用下，向吸入側(cè)移動(dòng)，當(dāng)磨損量過大時(shí)，就將產(chǎn)生沖擊損失，泵效下降。

2.4管路負(fù)荷

離心泵的工況點(diǎn)是泵的特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)。但在實(shí)際工作中，管路特性曲線和泵的特性曲線最佳工況點(diǎn)不一定相交，因此必須調(diào)正管路負(fù)荷，來達(dá)到離心泵在最高效率點(diǎn)工作。

3 提高KGF型泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量的技術(shù)對(duì)策

3.1大型離心注水泵降揚(yáng)程改造

3.1.1 離心注水泵減級(jí)節(jié)能

注水泵的減級(jí)的主要目的是使泵站運(yùn)行工況與供水對(duì)象所需工況一致，從而最大限度地減少剩余水頭，節(jié)約電能。KGF型離心注水泵其單個(gè)揚(yáng)程的壓力在1.5MPa左右，又因?yàn)楸眉?jí)數(shù)、揚(yáng)程和注水泵口的壓力為正比例關(guān)系，所以可以通過減少注水泵的層級(jí)數(shù)來減小注水泵口的壓力，從而可以減少注水壓力達(dá)到節(jié)能降耗的作用。

3.1.2 對(duì)離心泵葉輪直徑改造

通過對(duì)葉輪直徑的車削，使其滿足節(jié)能的要求。依據(jù)切削定律，葉輪直徑的比值與揚(yáng)程成正比，直徑的平方比與流量成正比，而直徑的立方比和軸功率成正比。在進(jìn)行葉輪直徑切削過程中，必須經(jīng)過嚴(yán)格的對(duì)比和計(jì)算。

根據(jù)離心泵相似理論，調(diào)整泵揚(yáng)程可以少量車削葉輪葉片外徑，只要車削量小于葉輪設(shè)計(jì)外徑的5%，車削后揚(yáng)程、流量滿足如下函數(shù)關(guān)系：

H′=H×（D′÷D）2

式中H′、H—葉輪車削后、車削前揚(yáng)程

D′、D—葉輪車削后、車削前葉片外徑

以呈三注2#為例，將H′=12.4MPa，H=13.7MPa，D=335mm代入上式可解得D′=318.7mm，車削尺寸取318 mm。

Q′=Q×（D′÷D）

式中Q′、Q—葉輪車削后、車削前排量

將Q=450m3 /h ，D′=318mm，D=335mm代入上式可解得Q′=427 m3 /h。

葉輪葉片車削后排量減小，為了彌補(bǔ)由于葉輪外徑減小而減小的排量，根據(jù)該類泵多年維修經(jīng)驗(yàn)，葉輪吸入口直徑每車大1mm可以增加排量10 m3 /h，據(jù)此對(duì)各級(jí)葉輪吸入口進(jìn)行車削加大。

3.2 過流零件涂膜處理

將注水泵內(nèi)與水流接觸的部件全都用高光潔度材料進(jìn)行處理，使部件的光潔度顯著增強(qiáng)，能夠有效防止注水泵內(nèi)水垢的生成，減小水與部件的摩擦系數(shù)，減小能量的損耗，有效提高注水泵的整體工作效率，并且涂膜后能夠有效延長(zhǎng)注水泵的使用壽命和保養(yǎng)費(fèi)用，降低了能源成本，從數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，涂膜后的注水泵能夠有效節(jié)能百分之三左右，效果及其顯著。

3.3 嚴(yán)格泵大、小組裝工藝標(biāo)準(zhǔn)

3.3.1 小組裝質(zhì)量

小組裝質(zhì)量的好壞直接影響泵的運(yùn)行工況，因此在小組裝過程中，嚴(yán)格按圖紙要求檢驗(yàn)轉(zhuǎn)子上各零件（包括端面跳動(dòng)、徑向跳動(dòng)與中心垂直度等），組裝后，將轉(zhuǎn)子放在V型鐵上，用百分表找正，各部位的跳動(dòng)允差見下表（未指明為徑向）。

轉(zhuǎn)子部位 葉輪 軸套 軸頭 平衡盤端面 平衡盤工面（軸向）

跳動(dòng)值 0.06 0.04 0.02 0.03 0.03

為確保轉(zhuǎn)子平衡，必須經(jīng)過動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)，動(dòng)不平衡值<20g.cm。

3.3.2 配合間隙

確保口環(huán)間隙，襯套間隙，平衡盤、平衡套的徑向間隙為0.40-0.45mm，一旦檢查間隙超過0.7mm就全部更換。

3.3.3 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行串量

用內(nèi)徑百分表測(cè)量轉(zhuǎn)子大小擋距，允差+0.15mm;同時(shí)大組裝時(shí)，認(rèn)真測(cè)量總串量，半串量調(diào)節(jié)為總串量的1/2，這樣基本上保證了葉輪的中心與導(dǎo)葉中心對(duì)中，這時(shí)泵的效率最高，泵的工況點(diǎn)在最佳工況點(diǎn)M點(diǎn)附近工作，從而減少水力損失，提高泵效。

3.4 改變管路負(fù)荷來達(dá)到泵的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

離心泵運(yùn)行工況點(diǎn)是泵的特性曲線Q-H與管路特性曲線Qg-H的交點(diǎn)A，但在實(shí)際工作中，往往管路特性曲線和泵的特性曲線最佳點(diǎn)不一定相交，為了達(dá)到離心泵在最高效率點(diǎn)工作，在泵特性曲線不變的情況下要達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，只有調(diào)正管路負(fù)荷，即出口閘門的開關(guān)度，從閘門全開到全閉，有1，2，3，4等4個(gè)閘門開啟度，可以獲得4條新的特性曲線，4種不同的排量，這種調(diào)節(jié)方法操作方便，調(diào)節(jié)范圍廣，易于控制。

4 結(jié)論

KGF型離心注水泵的節(jié)能途徑多種多樣，技術(shù)方案層出不窮，從離心泵的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、安裝、變頻調(diào)節(jié)、維護(hù)，每個(gè)環(huán)節(jié)都存在著許多節(jié)能潛力，需綜合全面考慮，才能達(dá)到最大的節(jié)能效果。