油田注水用离心泵1-2

油田注水用离心泵技术,欢迎来自生产一线的同行们!李树臻,油田注水用离心泵,第一节离心泵概述,第二节离心泵的典型结构及主要零部件,第三节离心泵的基本工作理论,第四节离心泵的特性曲线,第五节离心泵的相似理论及应用,第六节汽蚀与最大允许安装高度,第七节离心泵的轴向力及其平衡,第八节离心泵在管线的工作,第十一节注水泵常见故障分析与排除,第九节离心泵的振动与平衡问题,第十节多级离心泵的密封问题,第一节离心泵概述,离心泵的一般装置如图所示,一.单级离心泵结构和工作原理,1.结构组成如图1所示。)旋转部分：叶轮,泵轴)固定部分：螺壳,吸入管,排出管,滤网和底阀,排出闸门,漏斗.2.工作原理电机带动泵的输入轴及叶轮旋转,充满叶轮的液体由许多叶片带动旋转.在离心力的作用下由叶轮中心甩向周边.再经过螺形泵壳,从排出口排出.随着液体的不断排出,叶轮中心形成真空.吸入池中的液体在大气力作用下,通过吸入管源源不断的流入叶轮中心,再由叶轮甩出.如此反复.,3.各部件的作用,叶轮:把泵轴的机械能传给液体,变成液体的压能和动能;螺壳:收集从叶轮甩出的液体,导向排出口的扩散管,使液体流速降低,把部分动能转化为压能.真空表和压力表:测量泵吸入口和排出口的压力;底阀:在停泵或灌泵时防止泵内液体流回吸水池;滤网:防止异物进泵;顶部漏斗:用于开泵前的灌泵;排出闸门:调节离心泵的流量.,二.离心泵的工作特点(与往复泵比较),主要优点：1)流量均匀、平稳，流量调节方便；2)结构简单紧凑，可用高速电机直接驱动，体积小，重量轻；3)无往复运动零件，无往复运动惯性力，运动平稳，制造安装成本低；4)泵中无阀，其他易损件也很少，检修费用少；2.主要缺点：)效率较低.一般油田注水泵=0.6-0.7,最高可达0.85-0.902).输送高粘度、含砂液体时问题较多。,.三.离心泵的分类,按叶轮数目分：单级泵（图4），多级泵（图2）。按吸入方式分：单吸泵，双吸泵（图3）。按泵壳结构分：螺壳泵（图3），透平泵（图2）。按输液性质分：水泵，油泵，泥浆泵，酸泵，碱泵等。按工作条件分：潜水泵，潜油泵。按叶轮比转数分：低比转数泵，正常比转数泵，高比转数泵。按压力大小分低压离心泵：p5MPa。8.按泵轴所处位置分：卧式泵：泵轴为水平安装。立式泵：泵轴为直立安装。,单级悬臂式B型泵,单级双吸螺壳泵,分段式多级离心泵,四离心泵的特性参数,标志离心泵工作性能的基本参数，一般包括:流量Q、扬程H（或压头）、功率N、效率、允许吸入真空度Hs(或允许汽蚀余量h)和转速n等。1流量Q:是指泵单位时间内输送的液体量。通常用Q表示体积流量,单位是:L/s、m3/s或m3/h、m3/d；用m表示质量流量,单位是:kg/s、kg/h；两者的关系是：m=Q，其中，液体密度。2扬程(或压头)H:是指单位重量的液体,经泵后所增加的能量,用H表示,单位:J/N或m液柱高。油田注水泵有时用压力增量p作为注水泵的特性参数，单位：MPa。两者的关系是：p=gH，,离心泵实际扬程计算：,H=(p排-p吸)/g+(c排2-c吸2)/2g+H0m液柱其中:p排、p吸分别为泵排出口和吸入口处的压力MPa；c排、c吸分别为泵排出口和吸入口处的液体平均流速，m/s；H0泵吸入口中心到排出口的垂直距离，m。由于p排-p吸=P表+P真,且当吸入管与排出管直径相同时,c排=c吸,扬程公式又可以表达为:H=（P表+P真）/g+H0m液柱其中:P表,P真分别为泵排出压力表和吸入真空表的显示压力，MPa.对于高压注水泵P真和H0相对很小，若忽略不计，则H=P表/g,3功率离心泵的功率通常是指泵的轴功率N轴,即输入泵轴的功率,常以kW为单位.泵的输出功率称为有效功率N,它表示单位时间内泵输送出的液体从泵中获得的能量,泵的有效功率N为N=gHQ/1000(或=Pq)kW4.效率表示输入离心泵的功率的有效利用率.=N/N轴5转速n是指泵轴每分钟的转数,单位r/min.6.允许吸入高度Hs离心泵的允许吸人高度又称做允许吸上真空高度，或最大允许吸上真空高度，用Hs表示。它表示离心泵能够吸上液体的高度，单位为米(m)。,第二节离心泵的典型结构及主要零部件一.离心泵的典型结构,1。单级悬臂式B型泵,如图4所示.一般Q=5-360m3/h,H=8-98m水柱,2.单级双吸式S型泵(6Sh-9)，,如图3所示，一般Q=90-6500m3/h,H=10-104m水柱,3)DA型透平式多级离心泵，,特点：多个叶轮和导叶，一个叶轮和导叶组成一级，各级结构相同，由段隔开，各段和吸入端、排出端用长螺柱联接。轴向力用自动平衡盘平衡；两端径向轴承用强制润滑方式。图式为DA300-150X11型泵：多级单吸分段式泵,二.离心泵主要零部件结构,叶轮有单吸式，双吸式（教模演示），作用:将泵轴的机械能传给液体,变成液体的压能和动能.结构:闭式，半开式，开式。弯曲叶片6-12片。泵壳有透平泵泵壳，螺壳泵泵壳如图8所示，作用:收集液体,导向出口,将部分液动能转化为液压能，径向力平衡式螺壳结构如图9,10,。导叶作用与螺壳相同，用于分段式多级离心泵中.从结构上分：径向式导叶和流道式导叶，如图11，12所示,螺壳互成180度布置径向式导叶,4.密封装置（目的:防止内漏、外漏和空气吸入泵内）,（1）叶轮与泵壳之间密封：叶轮密封环（口环）,防止内漏目的：防止获得能量的液体漏回叶轮吸入口,承受可能产生的磨擦,以保护叶轮和导叶.如图.也有装在叶轮上或两边都装,结构形式：平接式:结构简单,但能产生附加水力损失.直角加减压槽式：水力损失小，密封效果好，被广泛应用。迷宫式和螺旋槽式：密封效果好，但结构复杂，安装与制造工艺要求高。,图213密封环形式,（2)轴与泵壳之间的密封,(即轴封)目的:吸入端防止外界空气吸入泵内,排出端防止高压液体外漏.1)软填料密封.结构简单,更换方便,价格便宜,广泛应用.,常用填料有:黄油浸麻绳盘根，石墨浸石棉绳盘根,碳纤维盘根,聚四氟乙烯成型盘根,劳伦盘根.一般结构:有套筒,填料盒,封漏环,压盖,压紧螺钉组成.,封漏环中引入高压液体,不仅起密封作用,同时也起润滑和冷却密封装置的作用.填料密封标准:正常压力和转速下,盘根漏失量3050滴/分为合格.,(2)机械密封（如图15所示）由四部分组成a.主要密封件(一对摩擦副):动环2,静环1,压盖9,静环防转销7b.辅助密封件:静密封圈7、8、D等c.压紧件：传动弹簧座4、弹簧3、固定螺钉5等。d.传动件：传动弹簧座4、键固定螺钉5等,工作原理整个机械密封装置有A,B,C,D四处可能发生泄漏.其中B,C,D是容易实现的静密封。A点处是动密封。在介质压力和弹簧力的作用下，在动环和静环之间造成一定的端面压紧力，该结合面是经过特殊加工，特殊配对材料的严密耐磨副，间隙很小，介质通过阻力很大，阻止泄漏。漏失量很小。机械密封又称端面密封。,5.轴向力平衡机构,轴向力的产生如图16，平衡装置见第九节,6泵轴,泵轴是将动力传给叶轮的主要零件，轴上装有叶轮、轴套等零件，借轴承支撑，在泵体中高速回转。离心泵运行中，泵轴在承受很大扭矩和弯矩情况下，其最大挠度不能超过泵内的最小密封间隙，所以泵轴的强度、刚度及加工后的精度必须得到保证。,7轴承,轴承承受径向和轴向载荷，是支撑离心泵转子的部件。它分滚动轴承与滑动轴承两大类。滚动轴承间隙小，能保证轴的对中性，摩擦系数小，泵起动力矩小，轴承的轴向尺寸小，而且互换性好，维修方便。但承受冲击能力差，高速时有噪音；安装要求准确；而且承载能力有限。因而高转速大型离心泵，都用滑动轴承，注水泵就是用滑动轴承。滑动轴承是由轴承盖、上轴瓦、下轴瓦及轴承体组成。轴瓦内表面镶有巴氏合金，以承受压力和起耐磨作用。轴承体下部有油室及冷却水套。滑动轴承一般用油环带油润滑。由于润滑油具有吸振能力，所以滑动轴承能承受较大的冲击载荷。对于大型泵还采用自动调心滑动轴承，轴瓦球面能自动调心。高压注水泵和配用电机就是这种轴承；它加工较复杂，并由专门润滑系统提供强制润滑油。,8联轴器,泵是通过它直接与电动机连接的，它是泵轴与原动机轴连接并传递功率的部件。常用的联轴器有三种：爪型弹性联轴器和柱销弹性联轴器以及齿型联轴器。爪型弹性联轴器，体积小，重量轻，结构简单，便于加工制造，而且安装方便，在小功率和轴径不大于50mm的泵上广泛采用。柱销联轴器是通过电动机联轴器、橡胶圈、柱销等将扭矩传递给泵的联轴器，它传递功率大，最大许用扭矩为3490kgfm，最大轴径为150mm。配套功率在2000kW以上的泵，一般采用齿形联轴器。,9、常用离心泵型号的意义及表达方法,泵的型号一般由汉语拼音字母和数字表示，分四部分组成。,等,型号的第一部分,为阿拉伯数字，表示泵的吸入口直径。单位是毫米(mm)或英寸(in)。例如：150D170X9型泵的吸入口径为150mm；8Sh6型泵的吸入口径为8in。,型号的第二部分,为拼音字母，一定的字母就代表一种结构型式的离心泵，一般取泵名称中显示其结构特征的汉字的第一个拼音字母，容易记忆，也比较方便，现介绍如下：IS(旧型号BA、B)国际标准单级单吸悬臂式离心泵；S(旧型号Sh)单级双吸水平中开式离心泵；D多级单吸分段式离心泵；F悬臂式耐腐蚀离心泵；DA多级单吸分段式离心泵；DS多级双吸离心泵；DF多级耐腐蚀离心泵；DK多级中开式离心泵；，G单级管道泵；J深井泵,型号的第三部分,由阿拉伯数字组成，较常见的有如下四种意义：(1)表示泵比转数的十分之一。例：6Sh9型号泵中的数字“9”，表示泵的比转数是90。(2)表示泵的额定流量和扬程。例：6D100150型号泵中的“100150”，分别表示泵的额定流量是100m3h，扬程是150m。(3)表示泵的额定扬程。例：2001343X8型号泵中的“43”，表示泵的单级扬程为43m。(4)有少数泵表示特殊意义。部分水源深井泵表示额定流量，例：10J80X3型号泵中的“80，表示额定流量是80m3h。,型号的第四部分,为阿拉伯数字，表示离心泵具有的叶轮级数。例：D300150X11型离心泵的叶轮级数为11级；D155170X9型离心泵的叶轮级数为9级。目前，有些水泵厂采用国际标准生产的水泵，其型号意义比较特殊。例如：长春第一水泵厂生产的，IS8065160型单级单吸悬臂式离心泵，“IS表示采用国际标准的离心泵；“80”表示吸入口直径为80mm；“65”表示排出口的直径为65mm；“160”表示叶轮的名义直径为160mm。,实例,(1).2B6A依次表示吸入口直径为2英寸，单级单吸悬臂式离心泵,比转速为60，叶轮经过一次切割。(2)250D60X5依次表示吸入口直径为250mm，多级分段式离心泵,单级扬程为60m，5级叶轮。(3).D155170X11依次表示电动多级分段式离心泵,额定流量为155m3/h，单级杨程170m，共有11级叶轮。(4).6D100150X11依次表示吸入口直径6英寸，多级分段式离心泵,额定流量为100m3/h，单级杨程150m，共有11级叶轮。5.DFl40-150 x11依次表示耐腐蚀多级离心泵,额定流量为140m3/h,单级杨程150m,共有11级叶轮.,三、离心泵机组润滑油系统,注水泵机组大部分为大中型旋转设备。除少数中型电动机采用润滑脂润滑外，其余均用润滑油强制润滑或复合润滑。注水泵大都为强制润滑，少量中型注水泵为复合式润滑，个别泵为油环润滑。1润滑系统流程润滑系统的流程分两类，一类是集中润滑流程，即一套润滑设备供数台注水泵机组润滑用油，如下图所示。另一类是一套润滑设备供一台注水泵机组润滑用油的分散流程。除上述流程外，也有个别油田采用电动机一套润滑系统、注水泵又一套润滑系统的流程。,一般润滑系统流程示意图,1一润滑油泵；2一过滤器；3一冷却器；4一缓冲管和高架事故油箱；5一磁过滤器；6一油箱,2润滑系统的组成,润滑系统主要包括油泵、油箱、过滤器、事故油箱、压力表等。1)润滑油泵常用润滑油泵有以下几种：(1)3HM型旋涡泵(2)Ch型齿轮油泵：可输送粘度在1500X10-6m2s以下的各种油类和其他无腐蚀性，无固体颗粒的液体，温度不得超过600C。(3)KCB型齿轮油泵：可抽汲温度600C以下，粘度76X10-6m2s以下的石油及类似液体。,2)润滑油箱,注水站常用的润滑油箱有两种规格，一种是200L油箱，外形尺寸为945x705x405mm另一种是1000L油箱，外形尺寸为1600 x900 x800mm。选用油箱储油量可按下列经验公式计算：V=(KQ)/1000式中Q润滑油管路工作状态的充油容积，L；V油箱有效容积，m3；K系数，对于离心注水泵机组，K=23。,3)过滤器,它的作用是：用滤网或滤油纸将润滑油中的水份和杂质过滤掉，保证润滑油质量，避免机泵烧瓦抱轴而烧毁。4)事故油箱事故油箱又叫高架事故油塔。它的作用是：当润滑油泵已停止运行，而机泵仍在运转的事故状态下，高架事故油箱内的油就会利用高差，在一段短时间内继续给机泵轴瓦供油，不致使润滑油迅速中断。同时，也给操作人员处理润滑油泵停转事故带来充裕时间，避免机泵烧瓦抱轴事故发生。正常情况下，它不起作用。,四、注水泵机组冷却系统,大型注水机泵冷却方式有风冷和水冷两种。即：一种是电动机本身运行所散发的热量被空气吸收，通过冷热空气的密度不同所产生的空气自然对流，并利用电动机或设备自身的风扇将热空气直接排至环境大气中去，使冷热空气进行循环，将电动机的热量带走起到冷却作用。这种冷却系统称为开式冷却系统或风冷系统；另一种是由冷却水连续不断的流往机泵发热部位，通过热交换将机泵运行所散发的热量带走，让热交换后的冷却水再经过冷却塔降温后循环使用。这种冷却方式称为闭式循环冷却系统或水冷系统，如图所示。,1一冷却水罐；2一冷