固井水泥車(chē)600型柱塞泵增壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與工作參數(shù)

李建剛 （中石化石油機(jī)械有限公司第四機(jī)械廠(chǎng)，湖北 荊州434024）

翟勝?gòu)?qiáng) （中石油華北油田分公司第五采油廠(chǎng)，河北 辛集052360）

固井水泥車(chē)上的600型泵是一種往復(fù)、容積式、單作用、臥式三缸柱塞泵。由于該泵為高速柱塞泵，并且在固井作業(yè)時(shí)要泵重泥漿，因此需要配備一個(gè)很好的增壓系統(tǒng)［1］。下面就這種600型柱塞泵增壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和工作參數(shù)進(jìn)行探討。

1 確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

給柱塞泵配備增壓系統(tǒng)的目的，一是必須能將高壓、低速液體輸送到柱塞泵的吸入管匯，保證柱塞泵內(nèi)有充足的液體供應(yīng)；二是要保證有足夠高的液體流動(dòng)速度使固體能懸浮在液體泥漿內(nèi)。因此，一個(gè)好的增壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，既要避免有害的氣穴影響，又要確保柱塞泵無(wú)故障運(yùn)行。這就需要對(duì)系統(tǒng)各構(gòu)件明確一定的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

1.1 初級(jí)吸入管

接在液罐和灌注泵或混合泵（在某些情況下）之間的管道稱(chēng)為初級(jí)吸入管，一般采用軟管或鋼管。在這些管道內(nèi)流動(dòng)的液體僅受液體重力或大氣壓的作用，從液罐開(kāi)始流動(dòng)。因此，為了保證管道內(nèi)液體在重力和大氣壓力作用下能自由流動(dòng)，設(shè)計(jì)液體流動(dòng)速度在柱塞泵最大流量時(shí)不得超過(guò)1.22m／s。

其他的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：①若使用軟管，軟管應(yīng)用鋼芯編織，必須能防各類(lèi)化學(xué)腐蝕；真空、排出時(shí)軟管標(biāo)定壓力容量分別應(yīng)為1.02、4.14MPa。②不論是采用軟管還是鋼管，長(zhǎng)度都應(yīng)該盡可能的不超過(guò)3.05m，并且不要有過(guò)多的彎曲。

1.2 離心增壓泵

柱塞泵增壓系統(tǒng)主要是靠離心增壓泵來(lái)增壓的。其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：①當(dāng)柱塞泵吸入口額定壓力保持在2.07MPa時(shí)，通過(guò)離心增壓泵增壓能輸送最大液體至柱塞泵。②離心泵排出口和柱塞泵吸入口之間的管子的內(nèi)徑和長(zhǎng)度選用要合適，以能克服沿程損失為標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)管子的長(zhǎng)度和布置，離心泵必須能輸送排出口壓力3.45MPa所需的流量，才能保持柱塞泵吸入口壓力2.07MPa。③在保持泵效大于15%的基礎(chǔ)上，要給離心增壓泵提供足夠的動(dòng)力，使產(chǎn)生足夠的流動(dòng)速度將液體輸送至柱塞泵，并使柱塞泵所需液體獲得足夠的加速度能讓固體懸浮在液體泥漿內(nèi)。

1.3 次級(jí)吸入管

接在離心灌注泵和柱塞泵吸入口之間的管道稱(chēng)為次級(jí)吸入管，它能將液體從離心灌注泵排出口輸送到增壓系統(tǒng)另一端。它還能將離心混合泵的排出口和混漿池入口連接在一起。同初級(jí)吸入管一樣，次級(jí)吸入管可采用軟管或鋼管。增壓系統(tǒng)允許這部分液體的流速（柱塞泵正在工作）變化范圍應(yīng)該在2.44～3.66m／s。其他設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：①若使用軟管，真空、排出時(shí)軟管標(biāo)定壓力容量分別應(yīng)為1.02、6.89MPa；②不論是采用軟管還是鋼管，長(zhǎng)度都應(yīng)該盡可能的不超過(guò)4.57m。

1.4 吸入壓力緩沖器

對(duì)于容積式柱塞泵，當(dāng)啟動(dòng)和停止液體輸送時(shí)，增壓突變會(huì)對(duì)吸入凡爾產(chǎn)生液體沖擊。如果不緩沖這種增壓突變，久而久之，液體沖擊造成的壓力損失會(huì)降低灌注泵的效率，也可能損壞吸入凡爾。使用吸入壓力緩沖器，當(dāng)柱塞泵啟動(dòng)和停止液體輸送時(shí)，可保證一定加速度液體輸送，不會(huì)對(duì)吸入凡爾產(chǎn)生液體沖擊，使柱塞泵的工作更加平穩(wěn)。吸入壓力緩沖器的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：①應(yīng)是充入氮?dú)獾臍饽倚途彌_器，最大承壓為6.89MPa；②為防止液體內(nèi)的固體沉積而堵塞氣囊，吸入壓力緩沖器應(yīng)安裝在液體管道的上游；③為了獲得更高的壓力緩沖效率，吸入壓力緩沖器應(yīng)安裝在緊靠柱塞泵吸入口處的地方；④為了使吸入壓力緩沖器能正常工作，要對(duì)氣囊預(yù)先充氣（達(dá)到預(yù)充壓力的30%～40%即可）。

1.5 增壓壓力表

為了能隨時(shí)監(jiān)測(cè)增壓系統(tǒng)的增壓效果，在增壓系統(tǒng)中應(yīng)裝有一個(gè)壓力表。壓力表的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：①應(yīng)該是一個(gè)充液式壓力表，壓力量程為0～6.89MPa；②為了獲得最佳的增壓精確度，壓力表應(yīng)安裝在緊靠柱塞泵吸入口處的地方；③壓力表應(yīng)同壓力緩沖器一起使用，并可進(jìn)行壓力調(diào)整，具備壓力緩沖功能。

2 設(shè)定工作參數(shù)

為了使柱塞泵增壓系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，需要根據(jù)固井水泥車(chē)型號(hào)及其固井作業(yè)情況，對(duì)增壓系統(tǒng)事先設(shè)定工作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)增壓系統(tǒng)最佳工作效率。這些工作參數(shù)主要有：增壓壓力，軟管數(shù)量，鋼管尺寸。

1）增壓壓力 柱塞泵吸入口推薦的增壓壓力：最小為2.07MPa，最大為5.52MPa。注意：增壓壓力必須大于泵送液體的蒸汽壓力。

2）自流部分軟管數(shù)量 在增壓系統(tǒng)的自流部分中，要保持最大流速為1.22m／s，自流部分可達(dá)到流量分別為0.594、1.185、1.779、2.370、2.964m3／min，所需要的?4in吸入軟管數(shù)量分別為1、2、3、4、5。

3）自流部分鋼管尺寸 在系統(tǒng)的自流部分中，要保持最大流速為1.22m／s，自流部分可達(dá)到流量分別為0.591、0.946、1.336、2.370、3.706m3／min，所需要的鋼管尺寸分別為4、5、6、8、10in。

4）加壓部分軟管數(shù)量 在系統(tǒng)的加壓部分中，要保持最大流速為3.65m／s，加壓部分可達(dá)到流量分別為1.779、3.558m3／min，所需要的?4in吸入軟管數(shù)量分別為1、2。

5）加壓部分鋼管尺寸 在系統(tǒng)的加壓部分中，要保持最大流速為3.65m／s，自流部分可達(dá)到流量分別為0.999、1.779、2.778m3／min，所需要的鋼管尺寸分別為3、4、5in。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于固井水泥車(chē)上的600型柱塞泵來(lái)說(shuō)，配備增壓系統(tǒng)的主要目的是能泵重泥漿。但這種增壓系統(tǒng)不是隨便能配備的，需要按照系統(tǒng)中各構(gòu)件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和工作參數(shù)來(lái)配備。目前，新型系列固井水泥車(chē)上的600型泵都配備了相應(yīng)的增壓系統(tǒng)，提高了固井作業(yè)的質(zhì)量水平。需要注意的是，根據(jù)固井水泥車(chē)型號(hào)及其固井作業(yè)的具體情況，柱塞泵增壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和工作參數(shù)是可調(diào)整的，以滿(mǎn)足固井作業(yè)的適時(shí)需求。

［1］范毅，池勝高 .固井水泥車(chē)柱塞泵對(duì)增壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 ［J］.長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)（自科版），2011，8（12）：117～118.