注水泵是油田注水的主力设备,其特点是:压力高,数量多,便于维护,但维护工作量大。因此,如何减少注水泵的故障,**注水泵的安全平稳运行,是设备管理人员面**个亟待解决的课题。使用便携式振动数据采集仪对注水泵进行多年的监测诊断,探索和总结出注水泵常见故障的频谱特征。
一、测点布置及特征频率计算参数
1、测点布置
五缸注水泵是电动机驱动的。电动机前端盖采用短圆柱滚子轴承,后端采用球轴承。泵的曲轴两端采用圆锥滚子轴承,中间采用圆柱滚子轴承。电动机的测点主要选在两个轴承部位,每个测点采集水平和垂直两个方向的振动速度数据。另外,在电动机的前端盖处水平位置采集轴承的峰值能量 值,后端由于风扇罩子的阻隔,无法采集。泵体上在 3个轴承部位水平方向(即柱塞运动方向)采集速度和加速度值,如图 1所示。由于转速较低,一般选各测点的频率上限为 400HZ。为了便于区分胶带振动频率和曲轴振动频率,分辨率应**0.5HZ。
油田注水泵技术改革
油田注水是油田生产工作中一个重要的-工作流程,注水系统在油田生产中扮演着举足轻重的角色。注水系统也是油田生产中的能量消耗大户,改革提升注水系统,减小能量消耗,控制生产成本,从而将会很好的提高生产效率。所以油田注水系统的技术改革提升也是油田投资的重要领域。在接下来我就将浅谈油田注水泵几个常见的技术改革。
1油田注水泵的节能改造
众所周知,注水系统是油田生产中的能量消耗大户。那么讨论油田注水泵的技术改造的时候,我们就不能不讨论油田注水泵在节能方面的技术改造。
1.1关于PCP(泵控泵)技术
PCP(泵控泵)系统是建立在离心泵串联和离心泵变频的技术基础上的。是在保证注水泵满负荷运行的前提下,运用增压调节泵来弥补不足的注水扬程,从而对注水泵进行了拆级降负荷处理。也就是注水泵和增压调节泵相互作用,扬长避短,共同协作的一个工作过程。
1.2PCP的节能原理
PCP技术中增压泵来控制水的压力和流量,一改之前技术中的主泵为了避免干压过高、流量过大、电机过载等问题只能蹩压运行的局面。蹩压,顾名思义就憋,像人一样,憋住体力而不用出来,后体力也就浪费掉了。而在这里,蹩压是指注水泵的阀门不能完全打开,同理,在这个阀门不能完全打开的状态下有很大一部分能量就浪费掉了。PCP技术中,主泵阀门完全打开,依靠增压泵来有效地调节压力和能量。所以,显而易见PCP技术的应用无疑避免了这一部分能量的浪费。
2油田注水泵的变频控制
为了实现恒压注水,以对管道实施有效的保护,油田公司在综合考虑各方面因素后,通常会采用变频控制,通过压力传感器的变化自行调整电机的转速,压力低时转速升高,压力高时转速降低,使管道压力保持恒定,并设置压力,进口低压,**低压停机出口高压,**高压停机功能,满足注水泵工况的需求。
注水泵的变频控制是需要一个精心研究设置的过程,需要根据具体油田的生产需要及其现场的具体情况而定。通过传感器、调节器、变频器等相关技术的应用,让工作人员简单易行的调节电压的输出,保证工作电压的稳定性。传感器的应用,使工作运行状况得到及时反馈。而调节器,变频器则在收到反馈讯息时及时有效地进行自我调节。整个工作运行过程更加智能化。此中控制柜的设计中往往会有设置远程控制操作装备,从而增强了工作的便利性。
过去注水泵流程一般为:水源井一储水罐一喂水泵一注水泵。安装变频调速控制系统,通过恒压供水控制可使流程简化为:水源井一注水泵。这一技术革新简化了工艺流程,减少了操作步骤和水源井的频繁启停,实现了自动化供水,这样不仅节约了电能,降低了成本,有减少了操作人员的劳动强度。
局部增压技术应用
对于个别井注水压力高的情况采用局部安装注水撬或增压泵,不需要注水系统整体升压改造,可以降低投资,达到节能降耗的目的。A厂自2008年开始在塞392区产建使用台注水撬,经过8年的试点、推广,目前已在全厂13个作业区推广使用不同型的各种注水撬60台。
优化注水泵运行参数
由于油田注水泵现场配注量的调整,以及油田注水泵安装后参数通过变频器(控制柜)调节范围小,往往造成油田注水泵设备无法在的综合效率下运行。因此,在生产运行过程中需要对油田注水泵的参数结合每个站点的配注量和注水压力、以及油田注水泵本身的负荷情况进行优化,实现注水泵在节能、高效状态下运行。
油田注水泵是泵产品中使用的比较多的一种机械种类,其种类有很多,例如高压油田注水泵、煤层油田注水泵、油田油田注水泵等,其在许多的行业与领域上都有比较广泛的应用,那么,大家对于油田注水泵的工作原理又了解多少呢?
油田注水泵的工作原理简介
油田注水泵处在工作中的时候,通过皮带,其电动机会将动力传递给曲轴,而连杆、十字头、柱塞将在曲轴的圆周运动的带动下做往复直线运动,使动力传递工作过程得以实现。泵头内组合阀(进、排液阀)在十字头带动柱塞开始往复运动的时候就会开始进入工作状态。
排液阀会在柱塞离开泵头体向油田注水泵箱体方向运动时关闭,这时,进液阀就会打开,经低压进口管道的液体介质会通过进液阀被吸人泵头腔内;此外,会在进液阀柱塞向泵头体方向运动时关闭,而这时排液阀就会打开,柱塞对泵头腔内液体介质进行增压后,液体介质后通过排液阀排到出口高压管道中去。这是一个循环反复进行的过程,在这一过程中,使泵的功能得以实现。
油田注水泵
适用范围:油田及矿场注水泵、**高压泵、喷射泵,除鳞泵、高压清洗泵,加湿泵,泵,流程泵、稠浆泵、泥浆泵、液态二氧化碳泵、洗涤剂料浆泵、化工泵、液压泵、输油泵,海水泵等专业用泵。 特 点:该泵吸收国内泵业之精华,设计先进、结构紧凑、体积小、泵效高、运行平稳、安全可靠、操作简便、产品制作精良、外形美观。每个品种的泵都有安全调压阀,泵压可以任意调节,并有油温、压力、自动保护。 结构型式:固定式、式 泵体结构:卧式、立式 传动型式:电机或柴油机,变速型式:皮带、齿轮、电磁调速、变频速、 主要零部件:机座(材料HT250);泵体(材料:316、1Cr18Ni9Ti、2Cr13、 碳钢化镀镍-磷合金防腐层)经热处理,避免疲劳破裂;曲轴(材料:35CrMo、42CrMo)经调质硬氮化处理、强度大、硬度高、耐磨耐用;柱塞(材料:**性陶瓷、喷焊镍合金Ni60耐磨耐腐层);盘根密封(采用进口芳纶或碳素纤维)。 阀组型式:锥阀、平板阀、组合阀等。经特殊处理,耐磨耐用。
高耗能油田注水泵注水泵电机更换
高效电机的定义:高效电机指达到或优于《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》(GB13-2012)标准中节能评价值的电机。高效电机通过降低电动机定子绕组电阻损失、电动机转子绕组电阻损失、电动机铁耗损失、电动机杂散损失、电动机摩擦损失及流动损失,提高电动机效率。我国目前广泛应用的Y系列电动机效率平均值为87.3%;高效电动机的效率平均值为90.3%,**高效电动机其效率平均值为91.7%。
A厂2019年通过对 91台Y系列注水泵电机(总功率为19590KW)更换为 2级的高效节能电机后,有效提高了注水泵电机效率。
改造后电机效率提高3%,按照平均负载率80%,利用率0.7计算,每年可节约电量=19590×24×365×3%×80%×0.7=288.3万kW·h,节约电费=288.3×0.=184.52万元。
变频调速技术在油田柱塞式往复注水泵上使用的必要性
油田开发过程中地层能量不断衰减,常用注水方式以保持地层能量,进行油田开发。一方面,注水压力高低是决定油田合理开发和地面管线及设备的重要参数。考虑到后期开发注水井的增多,注水工艺设计和机电设备配置都比较宽裕,加之地质情况的变化,开关井数的增减、洗井及供水不足的影响,经常引起注水压力波动,注水量不均匀,不稳定。注水压力低,注水量满足不了油田开发的需要,必然会造成油层压力下降;注水压力过高,浪费动力,也造成**注,导致水淹、水窜;注水压力控制难度大,也给油田生产带来诸多不便,因而要求油田注水压力恒定;另一方面,由于储油层的压力及油气水分布不断发生变化,其数值很难准确预测和控制,考虑到油田开发中的需要,在工艺和机电设备配置上都按照油田大可能的需求来设计,这一点在注水系统的设计当中显得尤为**。一般油田注水泵流程大多采用传统的水源井深井泵,将水供到储水大罐,再由喂水泵将水从储水罐供给注水泵,后由注水泵将水注入地层。注水泵电动机大多为大功率电动机,注水泵出口压力通常是通过调节阀门来实现的,操作人员随时靠观察压力表的压力来调节阀门来实现的,而注水泵电动机的额定转速基本保持不变,这样,对电动机而言,一般配置功率都较大,启动冲击电流大,能耗也大。大马拉小车的现象十分严重,管网水泵较多,流程复杂,既浪费电能,又增加了操作人员的劳动强度。
油田注水普遍采用柱塞式往复注水泵,在工频条件下,由于电机转速恒定,柱塞往复频率是恒定的,因此,排量也是恒定的。在油田的实际开发过程中,对注水量的需求是变化的,在传统的方式下,为满足配注要求,主要是通过调节注水泵的回流量来实现,泵的无效功耗很大。同时,由于柱塞、阀片长期满载、高速工作,填料的磨损以及阀片的损坏频率也很高。回流调节阀长期处于半开状态,受高压水的冲击,阀心容易磨损、变形导致关闭不严,给生产带来不便。
变频调速技术可以实现对注水泵电动机的无级调速,依据注水压力的要求自动调节系统的运行参数,在用水量变化时保持管网水压恒定,以满足注水要求。变频调速技术是先进合理的节能型供水系统,实际应用中得到了很大发展,随着电力电子技术的飞速发展,变频器的功能也越来越强,充分利用变频器的各种功能,能很好解决注水泵能耗高,维修率高的问题。
注水泵是油田注水的主力设备,其特点是:压力高,数量多,便于维护,但维护工作量大。因此,如何减少注水泵的故障,**注水泵的安全平稳运行,是设备管理人员面**个亟待解决的课题。使用便携式振动数据采集仪对注水泵进行多年的监测诊断,探索和总结出注水泵常见故障的频谱特征。
二、油田注水泵常见故障的频谱特征
2、两胶带轮偏斜
电动机和泵的两个胶带轮出现偏斜,是出现频次较多的一种故障,主导频率是单根胶带频率的4、6、7、8, 倍频,即19、,28、33、38hz。频谱图上显示的胶带频率可能比计算的频率稍低,这是受胶带滑差率的影响。有时是某一倍频的胶带频率占主导,或许会伴随一些其它倍频的胶带频率。出现这种故障的原因主要是:在检修时,两个胶带轮达到四点*,胶带的张紧力也符合要求。然而胶带在运行一段时间后,出现了松弛现象,为了保证胶带的张紧力,就调整电动机基座两端的两条**丝。这时胶带张紧力达到了要求,而两胶带轮出现了偏斜。如果调整胶带张紧力时,保证两胶带轮达到四点*,按现在的调整方法,就需要把胶带轮的罩子拆卸下来。而采用仪器,则不用拆卸胶带轮护罩,直接卡在胶带轮槽内,用激光束进行调整,快捷、易用、精度高,易于在现场推广使用。
然而,在电动机的振动频谱上出现主导频率是胶带的振动频率,主要故障并非一定是胶带轮偏斜。如果电动机的振幅**过18mm/s,而泵的振幅在 7.1mm/s左右,这很可能是电动机橇座支撑不够稳固,使胶带轮偏差增大所致,仅仅调整胶带轮对正是无法降低电动机振幅的。
二、油田注水泵常见故障的频谱特征
曲轴轴向窜动量过大
夏季气温高,电动机和泵也产生大量的热,导致泵的温度偏高。为此,采用增大曲轴两端圆锥滚子轴承轴向间隙的方法,以降低泵的发热量。若调整不当,过大的轴向间隙也产生很大的振动,振幅甚至**过11.2mm/s,表现在频谱上,主要是曲轴转速的4 倍频,即24.4hz。因此,在泵上测得主导频率24.4hz,并且振幅较大时,往往对应泵曲轴两端轴承轴向间隙过大的故障。这种故障出现多次,由于泵振动剧烈,与之连接的高压管线也随之振动,危害甚大。
如果在电动机和泵的频谱上,主导频率是胶带的振动频率,电动机的振幅在正常范围内,而泵的振幅过高,**过11.2mm/s。这种情况不是胶带轮的偏斜故障,而是大胶带轮轴向摆动引起的。
4、曲轴轴瓦间隙偏大
曲轴轴瓦磨损导致间隙增大,在频谱上主要出现曲轴转频的 3、4、5、6、7 倍频,有时3 倍频是主导频率,有时5倍频是主导频率,其它倍频分量的幅值一般较低。可以通过比较3个测点振幅及主导频率幅值确定哪个轴瓦间隙大。由于泵的质量大,振幅一般7.1mm/和11.2mm/s之间,不会太大。