多級離心泵和雙螺桿泵現場應用評價

馮艷梅 徐春香 陳鵬

【摘 要】文章概述了多級離心泵和雙螺桿泵的結構和工作原理，以及在日常生產中出現的問題分析和建議，并對以后的發展做出評估。

【關鍵詞】多級離心泵；雙螺桿泵；工作原理；結構；建議

多級離心泵是油田上常見的輸油設備，而雙螺桿泵雖然沒有離心泵那么大量的應用，這跟它的造價及其結構原理有很大的關系，但雙螺桿泵有著它自己的優點，而且隨著近幾年技術的不斷的改進和發展，性能的不斷的提高，有必要在此進行討論。

當離心泵啟動后泵軸帶動葉輪一起作高速旋轉運動，迫使預先灌在葉片間液體旋轉，在慣性離心力的作用下，液體自葉輪中心向外周作徑向運動。液體在流經葉輪的運動過程獲得了能量，靜壓能增高，流速增大，當液體離開葉輪進入泵殼后，由于殼內流道逐漸擴大而減速，部分功能轉化為靜壓能，最后沿切向流入排出管路，所以蝸形泵殼不僅是匯集由葉輪流出液體的部件，而且又是一個轉能裝置。當液體自葉輪中心甩向外周的同時，葉輪中心形成低壓區，在貯槽液面與葉輪中心總勢能差的作用下，致使液體被吸進葉輪中心。依靠葉輪的不斷運轉，液體便連續地被吸入和排出，液體在離心泵中獲得的機械能量最終表現為靜壓能的提高。

需要強調指出的是，若在離心泵啟動前沒向泵殼內灌滿被輸送的液體，由于空氣密度低，葉輪旋轉轉向產生的離心力小，葉輪中心區不足以形成吸入貯槽內液體的低壓，因而雖啟動離心泵也不能輸送液體。這表明離心泵無自吸能力，此現象稱為氣縛。吸入管路安裝單向底閥是為了防止啟動前灌入泵殼內的液體從殼內流出，空氣從吸入管道進到泵殼中造成氣縛。

在日常中最常見的有兩大問題。一是泵不上量的問題；二是泵出現振動的問題。這兩大問題直接關系到生產是否能正常的進行。經過一段時間的觀察，總結出以下結論.泵不上量的原因：

1、 泵吸入口段法蘭至油罐管接頭段有漏氣現象；

2、 泵吸入段法蘭至油罐管接頭段有部分堵塞現象；

3、 罐的液位高度不夠；

4、 過濾網堵塞；

5、 泵啟動前吸入段和管道排空不徹底；

6、 第一級葉輪堵塞；

7、 泵的旋轉方向不對；

8、 泵的轉速不夠；

9、 葉輪，軸套，平衡環等零件磨損嚴重；

10、 輸送液體的含氣量大。

泵出現振動的原因：

1、 泵出現氣蝕現象；

2、 轉子不平衡；

3、 泵與電機兩軸心不對中；

4、 因基礎引起的振動或底座，電動機，泵腳螺母松動；

5、 泵進口配管不適當形成應力；

6、 填料或機封摩擦引起的振動；

7、 軸承不合適或損壞引起振動；

8、 葉輪口環，輪殼嚴重磨損或間隙過小；

9、 軸彎曲；

10、管道中突然關閉或打開閥門所產生的水錘現象。

吳一聯合站兩臺外輸泵于2017年10月投用，在此期間兩臺泵均有一次電機被燒，經現場反復考證，最后發現泵尾端平衡盤磨損嚴重，致使多級離心泵軸向力不平衡，最終出現了電機被燒的事故。出現此類事故的主要原因是圓柱滾子軸承的調心性能差。當軸的中心線與軸承座中心線不重合而有角度誤差時，或因鈾受力而彎曲或傾斜時，會造成軸承的內外因軸線發生偏斜。圓柱滾子軸承對軸承的偏斜最為敏感，這類軸承在偏斜狀態下的承載能力可能低于球軸承。而采用有一定調心性能的調心軸承或帶座外球面球軸承。這類軸承在軸與軸承座孔的軸線有不大的相對偏斜時仍能正常工作。在檢查出問題的所在以后，我們多次調研，成功的對多級離心泵軸承進行了改造，將圓柱滾子軸承改換成球軸承的，減緩了軸向力對軸承造成的影響，平衡盤也再無磨損現象，改造成功后我們又對作業區大部分多級離心泵進行了技術改造，從而節省了成本，也減少了工人的勞動強度。

離心泵在運轉中泵體和電機會發生輕微的振動，時間長了泵與電機中間的聯軸器之間的間隙會逐漸的縮小，這樣長時間的運轉，對泵和電機都不好。在日常的維修中我們所做的就是用撬杠撬電機的基礎，這樣做既費事又費時，最重要的是效果并不是很好。我建議在電機的下面加上滑軌，用上頂絲的方法對電機進行微調，這樣一個人就可以調間隙，而且效果較好。

雙螺桿泵雖然沒有離心泵普及大量應用，但它有它自己的優勢。它的泵體內裝有兩根左右單頭螺紋的螺桿，主動螺桿由動力機驅動轉動時，靠同步齒輪帶動從動螺桿轉動。兩根螺桿以及螺桿與泵體之間存在著間隙，該間隙靠齒輪和軸承保證。其間隙大小，取決于液體粘度，工作壓力等因素。由于每根螺桿兩端螺紋的旋向相反，螺桿轉動時，由螺桿嚙合線形成的泵工作腔，從位于螺桿兩端的吸入室，逐漸向位于螺桿中部的壓出室移動。

雙螺桿泵與離心泵相比具有以下特點：

⑴流量均勻脈動功率小，根據螺桿泵的工作原理，當螺桿旋轉時，螺紋作直線運動，而且是連續不斷的各瞬時排出量是相同的，比離心泵的流量均勻；

⑵螺桿泵受力情況好，主動螺桿只受側面徑向力，不受扭力矩作用。雖然作直線運動，但無往復運動的零件，零件受力良好，具有泵的使用壽命長等優點；

⑶運動平穩，噪音小且輸送液體不受攪拌作用。螺桿凹槽空間較大，輸送含雜質顆粒時螺桿不易卡住；

⑷具有良好的自吸能力。由于其螺桿紋密封性好，可以輸送氣體，所以啟動時不需要灌泵而且可用作氣液混相輸送。

雖然雙螺桿泵比起其他泵有諸多好處，但在實際中所遇到的事情往往也比其他泵難處理。我作業區塞二增目前有一臺2MPS2500雙螺桿泵作為日常的主要輸油設備，一臺理論流量為15方的多級離心泵做備用。塞二增日產進120方，液量進12方的緩沖罐和38方的應急罐，目前輸油的情況是雙螺桿泵既可以輸緩沖罐的油也可以輸應急罐的，而多級離心泵只能輸緩沖罐的，主要原因是應急罐不承壓，無法給離心泵供充足的液量。在平時的輸油中，更多的時候要輸應急罐的油，這就要求雙螺桿泵必須每時每刻要保證完好的狀態下，而崗位工人對雙螺桿泵的結構原理都不是很清楚，而且雙螺桿泵本身的修理難度大，如果出現故障那么維修的周期較長，對站上的輸油造成了嚴重的影響。我們所做的就是對崗位員工加強培訓，與廠家相關人員一起對維修人員進行培訓，提高整體素質，做好泵的保養和維修，保證輸油的順利進行。

去年冬天用雙螺桿泵并輸，但必須要有一位工人時刻觀察流量計讀數，如果瞬時流量顯示為零，則要聯系另外一家調整出口閥門，而二增也要重新調整頻率。由于多級離心泵流量是脈動的，瞬時排量發生著變化，所以這樣平衡的輸油持續不了多長時間，其中一家的流量就會落零，所以又要開始調整，這樣反復的調整，增加了崗位工人的勞動量，而且泵的實際排量≤7方/小時。這樣的狀況一直持續到天氣逐漸轉暖，經過我們和地質組一段時間的摸索，制定出一個輸油的暫行辦法，就是是每家每隔四隔小時輸一次油，具體情況按產進和庫存而定。但是隨著今年產建的增加，后期將有400-28井組流程進入二增，這給本來岌岌可危的輸油狀況如同雪上加霜，而且冬天的輸油形勢也是很嚴峻的，我們目前準備換一臺揚程為400米的大功率多級離心泵，希望能夠緩解嚴峻的輸油形勢。還有自這臺雙螺桿泵投用以來，泵的上量不是很好。一臺雙螺桿泵輸油最高排量也就17方左右，而且電機的頻率如果調到40Hz以上時整個泵和電機以及泵的進出口管線振動厲害，在前一段時間由于振動較大的原因已將電機的一條地腳螺絲振斷，我們分析原因是供液不足，建議更換進口管線，增大管徑以滿足充足的液量。

縱觀整體，離心泵使用面積廣，常見泵不上量等問題，經常性的維修，但它在實際的生產運行起著主導地位。雙螺桿泵雖然所占的數量不是很多，但它的性能穩定，自吸能力強，維修頻率低，以及良好好的油氣混輸能力使得它在輸油設備中獨占一席之地。

【參考文獻】

（1）多級離心泵常見的軸向力平衡裝置[J]. 王勝坤，羅樂.科技創新與應用.2013（20）