柱塞泵泵效影響因素淺析

何春香 郭秀錦 葛春香 趙新征

摘 要：注水泵的泵效主要由機械效率和容積效率構成。本文結合樁74注水站泵效現狀，探討提高泵效措施，以達到節約成本、減少勞動強度的目的。

關鍵詞：機械效率;容積效率;泵效影響

中圖分類號：TH322 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）07-0163-02

0 前言

樁74注水站目前有2臺5ZB-12/42柱塞泵、2臺5ZBII37/170柱塞泵，1臺5D2-11/40柱塞泵。樁74注水站泵壓36.7MPa，擔負著采油管理一區日配注300方的注水任務，日耗電4020kw.h。若泵效提高1%，則一年可節約近1.47萬KW.h，節約電費約1萬元。同時也可以延長柱塞泵的使用壽命，經濟效益相當可觀。

1 常用泵效的判斷方法

1.1 溫差法

溫差法又稱為熱平衡法，用測溫槍測量泵的進出口溫差來計算泵效。測量步驟如下：

（1）將泵進出口壓力表換成標準壓力表;

（2）準備測溫槍測量泵進出口溫度，距離5-7cm，保持水平;

（3）在泵正常運轉的情況下，經過20-30min后，同時記錄進出口溫度和進出口壓力;

（4）代入公式計算。

若忽視等熵溫升時其泵效為：η泵=△P/（△P+42.7△T×100%）。

若與實際相差較大，則必須考慮等熵升溫，公式為η泵=△P/△P+4.1868（△T-△T1）。

1.2 流量法

根據計量儀表獲得泵的實際排量，然后根據柱塞直徑、沖程、電機轉數、皮帶直徑等參數算得理論排量，并計算泵效。

2 柱塞泵泵效分析

注水泵效是反映注水設備狀況的主要參數，是由機械效率和容積效率來決定的。

機械效率是注水泵電動機輸出功率與輸入功率的比值;容積效率是注水泵單位時間內實際排量與理論排量的比值，如圖1所示。

2.1 柱塞泵機械效率計算

電動機輸入功率：N入=√3UIcosφ*η/1000。

其中U-輸入電壓;I-輸入電流，cosφ-泵功率因數（一般取值0.85-0.9）;η-電機效率，常數。

電動機輸出功率：N出=Q△P/3.672，其中Q-實際排量，△P-柱塞泵進出口壓差;機械效率為：η1=N出/N入;

以樁74注水站4#泵為例，其輸入電壓為：380V，輸入電流為260A，泵功率因數取0.85，效率為97%，變頻48.5Hz，進口壓力為0.04MPa，出口壓力為36.7MPa，實際排量取10天排量平均值144.5m3/h，則其輸入功率和輸出功率分別為：

N入=1.732*380*260*0.87*0.97*0.912=131.8.1KW

N出=124.8KW

則其機械效率為：η1=N出/N入*100%=124.8/131.8 *100%=94.11%。

2.2 柱塞泵容積效率計算

柱塞泵在運行時，除了實際注水量以外還存在一定的液量損失，則實際注水量與理論排量的比值稱為其容積效率。表1為樁74注水站4#柱塞泵2018年6月的一組實際情況運行表：

通過數據可以計算：4#泵平均每小時注水量為300/24=12.5m3/h，其理論排量為13.2m3/h，容積效率為=Q實際/Q理論=12.5/13.2=93.9%。

如表2為樁74注水站各柱塞泵經過計算得出的容積效率：

結果分析：樁74接轉站1#、2#泵容積效率較標定值較低的原因是：設備較老。而4#泵前期震動幅度較大，泵凡爾座漏失，也造成容積效率相對降低。

3 提高泵效的有效途徑

3.1 增加凡爾總成密閉性

現在所用的凡爾總成同時起到固定凡爾和游動凡爾兩種作用。進排液共用一個凡爾座，進排液凡爾片在凡爾座的兩面，由彈簧在不工作時壓實在凡爾座密封面上。進水通道在凡爾座中部，排水通道在凡爾座的外面，凡爾座由泵頭壓蓋固定在泵頭內部，凡爾座兩端由密封墊與泵頭內腔密封。在實踐運行中，密封圈和密封墊的使用可以有效增加凡爾總成的密封性。

3.2 增加盤根密閉性

盤根密封性的好壞一方面取決于盤根質量的好壞，以及盤根的安裝是否得當。這需要選用質量好的盤根，并不斷提升崗位人員的業務素質，另一方面取決于盤根的保養程度，比如在加換盤根之前可以將盤根在潤滑油中浸泡1-2天，這樣可以增加盤根潤滑性，減少往復運動中的磨損，增加其密封性，提高了運行效率。

3.3 確保止回閥的密封性

在變頻控制的系統中，便沒有打回流的要求，但工藝上安裝了回流管線，回流管線上的閘門關不嚴往往會造成回流損失。因此，選擇合適的回流量并控制好，也是提高泵效的一個重要途徑。此外，經常檢查止回閥是否嚴密，如有漏失，及時更換，最大限度地發揮泵效，降低成本的目的。

3.4 密切關注瞬時流量

流量計瞬時流量的變化來判斷泵效的變化，若瞬時流量大幅度降低，則可判斷柱塞泵泵效降低，必須進行柱塞泵故障分析。

3.5 提高注入水質

對于水質較差的來水應首先進行處理工藝的全面細致的分析論證處理，從而使用水質較好的水。

目前，樁74注水站站來水經過主要經三級過濾后水質相對較好。我們應定期檢查水質處理效果，做水質達標鑒定，同時對過濾網進行定期檢驗和清潔，最大程度的減少水質對于注水泵泵效的影響。

在日常工作中，密切關注液位變化，在聯合站停水時，應做好液位監控，防止油污等雜質入侵造成進入泵的水質變差，從而造成泵效降低。

結論與下步打算：

注水泵泵效主要是由機械效率和容積效率決定的。而機械效率和容積效率又取決于電動機設備以及各部件之間的摩擦力的大小、凡爾總成、盤根密封性以及供水壓力和排量等相關因素。

因此，在日常工作中需要多方面工作來以提高泵效。增加凡爾密閉性、減小泵的震動、盤根在潤滑油中浸泡等可以有效提高其使用壽命。同時加裝導向環、使用質量好的芳綸盤根等都可以有效延長使用周期，提高泵效。

參考文獻

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