提高KGF型離心注水泵經濟運行技術探討

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中存在的問題，提出了對該型泵進行節能技術改造，使機泵工況在高效率區內運行，提高泵效，保證泵的經濟運行質量，從而創造可觀的經濟效益。

關鍵詞：離心式注水泵;泵效;經濟運行質量;技術對策

河口油區擁有KGF型大型離心式注水泵20臺，該泵機組是用電大戶，配套電機功率1000kW或 2000kW，晝夜24小時運行，消耗大量的電能。根據統計分析，在注水泵全部耗費中，電費占97%。因此確保該型泵的經濟運行，對于節約能源，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%的經濟區。

1.2泵的參數與管路參數不匹配

以呈三注KGF450為例，泵壓13MPa，干壓11.5MPa，揚程過高，泵效不能有效應用于注水當中，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，隨著生物驅油等工藝措施的實施，污水的腐蝕性越來越強，造成注水泵葉輪、導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型泵經濟運行質量的原因分析

2.1小組裝質量

泵轉子小組裝前單個零件軸向，徑向跳動超標，組裝在一起時，引起離心泵轉子產生附加彎曲，使泵在使用過程中，因內部摩擦加劇泵內零件損壞，能量損失嚴重，泵運行工況差，泵效下降。

2.2容積損失

離心泵在現場使用過程中運行一段時間后，由于平衡盤磨損，軸瓦下沉等現象的發生導致泵內口環間隙、平衡套徑向間隙增大，造成高壓液體竄向低壓區，泵實際排量降低，能量損失加大，泵效下降。

2.3 經濟運行串量

泵在運行過程中，由于平衡盤磨損，逐漸使轉子在軸向力作用下，向吸入側移動，當磨損量過大時，就將產生沖擊損失，泵效下降。

2.4管路負荷

離心泵的工況點是泵的特性曲線與管路特性曲線的交點。但在實際工作中，管路特性曲線和泵的特性曲線最佳工況點不一定相交，因此必須調正管路負荷，來達到離心泵在最高效率點工作。

3 提高KGF型泵經濟運行質量的技術對策

3.1大型離心注水泵降揚程改造

3.1.1 離心注水泵減級節能

注水泵的減級的主要目的是使泵站運行工況與供水對象所需工況一致，從而最大限度地減少剩余水頭，節約電能。KGF型離心注水泵其單個揚程的壓力在1.5MPa左右，又因為泵級數、揚程和注水泵口的壓力為正比例關系，所以可以通過減少注水泵的層級數來減小注水泵口的壓力，從而可以減少注水壓力達到節能降耗的作用。

3.1.2 對離心泵葉輪直徑改造

通過對葉輪直徑的車削，使其滿足節能的要求。依據切削定律，葉輪直徑的比值與揚程成正比，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。在進行葉輪直徑切削過程中，必須經過嚴格的對比和計算。

根據離心泵相似理論，調整泵揚程可以少量車削葉輪葉片外徑，只要車削量小于葉輪設計外徑的5%，車削后揚程、流量滿足如下函數關系：

H′=H×（D′÷D）2

式中H′、H—葉輪車削后、車削前揚程

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，為了彌補由于葉輪外徑減小而減小的排量，根據該類泵多年維修經驗，葉輪吸入口直徑每車大1mm可以增加排量10 m3 /h，據此對各級葉輪吸入口進行車削加大。

3.2 過流零件涂膜處理

將注水泵內與水流接觸的部件全都用高光潔度材料進行處理，使部件的光潔度顯著增強，能夠有效防止注水泵內水垢的生成，減小水與部件的摩擦系數，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注水泵的使用壽命和保養費用，降低了能源成本，從數據進行分析，涂膜后的注水泵能夠有效節能百分之三左右，效果及其顯著。

3.3 嚴格泵大、小組裝工藝標準

3.3.1 小組裝質量

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

轉子部位 葉輪 軸套 軸頭 平衡盤端面 平衡盤工面（軸向）

跳動值 0.06 0.04 0.02 0.03 0.03

為確保轉子平衡，必須經過動平衡實驗，動不平衡值<20g.cm。

3.3.2 配合間隙

確?？诃h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 經濟運行串量

用內徑百分表測量轉子大小擋距，允差+0.15mm;同時大組裝時，認真測量總串量，半串量調節為總串量的1/2，這樣基本上保證了葉輪的中心與導葉中心對中，這時泵的效率最高，泵的工況點在最佳工況點M點附近工作，從而減少水力損失，提高泵效。

3.4 改變管路負荷來達到泵的經濟運行

離心泵運行工況點是泵的特性曲線Q-H與管路特性曲線Qg-H的交點A，但在實際工作中，往往管路特性曲線和泵的特性曲線最佳點不一定相交，為了達到離心泵在最高效率點工作，在泵特性曲線不變的情況下要達到經濟運行，只有調正管路負荷，即出口閘門的開關度，從閘門全開到全閉，有1，2，3，4等4個閘門開啟度，可以獲得4條新的特性曲線，4種不同的排量，這種調節方法操作方便，調節范圍廣，易于控制。

4 結論

KGF型離心注水泵的節能途徑多種多樣，技術方案層出不窮，從離心泵的設計、運行、安裝、變頻調節、維護，每個環節都存在著許多節能潛力，需綜合全面考慮，才能達到最大的節能效果。