多级离心泵和双螺杆泵现场应用评价

冯艳梅 徐春香 陈鹏

【摘 要】文章概述了多级离心泵和双螺杆泵的结构和工作原理，以及在日常生产中出现的问题分析和建议，并对以后的发展做出评估。

【关键词】多级离心泵；双螺杆泵；工作原理；结构；建议

多级离心泵是油田上常见的输油设备，而双螺杆泵虽然没有离心泵那么大量的应用，這跟它的造价及其结构原理有很大的关系，但双螺杆泵有着它自己的优点，而且随着近几年技术的不断的改进和发展，性能的不断的提高，有必要在此进行讨论。

当离心泵启动后泵轴带动叶轮一起作高速旋转运动，迫使预先灌在叶片间液体旋转，在惯性离心力的作用下，液体自叶轮中心向外周作径向运动。液体在流经叶轮的运动过程获得了能量，静压能增高，流速增大，当液体离开叶轮进入泵壳后，由于壳内流道逐渐扩大而减速，部分功能转化为静压能，最后沿切向流入排出管路，所以蜗形泵壳不仅是汇集由叶轮流出液体的部件，而且又是一个转能装置。当液体自叶轮中心甩向外周的同时，叶轮中心形成低压区，在贮槽液面与叶轮中心总势能差的作用下，致使液体被吸进叶轮中心。依靠叶轮的不断运转，液体便连续地被吸入和排出，液体在离心泵中获得的机械能量最终表现为静压能的提高。

需要强调指出的是，若在离心泵启动前没向泵壳内灌满被输送的液体，由于空气密度低，叶轮旋转转向产生的离心力小，叶轮中心区不足以形成吸入贮槽内液体的低压，因而虽启动离心泵也不能输送液体。这表明离心泵无自吸能力，此现象称为气缚。吸入管路安装单向底阀是为了防止启动前灌入泵壳内的液体从壳内流出，空气从吸入管道进到泵壳中造成气缚。

在日常中最常见的有两大问题。一是泵不上量的问题；二是泵出现振动的问题。这两大问题直接关系到生产是否能正常的进行。经过一段时间的观察，总结出以下结论.泵不上量的原因：

1、 泵吸入口段法兰至油罐管接头段有漏气现象；

2、 泵吸入段法兰至油罐管接头段有部分堵塞现象；

3、 罐的液位高度不够；

4、 过滤网堵塞；

5、 泵启动前吸入段和管道排空不彻底；

6、 第一级叶轮堵塞；

7、 泵的旋转方向不对；

8、 泵的转速不够；

9、 叶轮，轴套，平衡环等零件磨损严重；

10、 输送液体的含气量大。

泵出现振动的原因：

1、 泵出现气蚀现象；

2、 转子不平衡；

3、 泵与电机两轴心不对中；

4、 因基础引起的振动或底座，电动机，泵脚螺母松动；

5、 泵进口配管不适当形成应力；

6、 填料或机封摩擦引起的振动；

7、 轴承不合适或损坏引起振动；

8、 叶轮口环，轮壳严重磨损或间隙过小；

9、 轴弯曲；

10、管道中突然关闭或打开阀门所产生的水锤现象。

吴一联合站两台外输泵于2017年10月投用，在此期间两台泵均有一次电机被烧，经现场反复考证，最后发现泵尾端平衡盘磨损严重，致使多级离心泵轴向力不平衡，最终出现了电机被烧的事故。出现此类事故的主要原因是圆柱滚子轴承的调心性能差。当轴的中心线与轴承座中心线不重合而有角度误差时，或因铀受力而弯曲或倾斜时，会造成轴承的内外因轴线发生偏斜。圆柱滚子轴承对轴承的偏斜最为敏感，这类轴承在偏斜状态下的承载能力可能低于球轴承。而采用有一定调心性能的调心轴承或带座外球面球轴承。这类轴承在轴与轴承座孔的轴线有不大的相对偏斜时仍能正常工作。在检查出问题的所在以后，我们多次调研，成功的对多级离心泵轴承进行了改造，将圆柱滚子轴承改换成球轴承的，减缓了轴向力对轴承造成的影响，平衡盘也再无磨损现象，改造成功后我们又对作业区大部分多级离心泵进行了技术改造，从而节省了成本，也减少了工人的劳动强度。

离心泵在运转中泵体和电机会发生轻微的振动，时间长了泵与电机中间的联轴器之间的间隙会逐渐的缩小，这样长时间的运转，对泵和电机都不好。在日常的维修中我们所做的就是用撬杠撬电机的基础，这样做既费事又费时，最重要的是效果并不是很好。我建议在电机的下面加上滑轨，用上顶丝的方法对电机进行微调，这样一个人就可以调间隙，而且效果较好。

双螺杆泵虽然没有离心泵普及大量应用，但它有它自己的优势。它的泵体内装有两根左右单头螺纹的螺杆，主动螺杆由动力机驱动转动时，靠同步齿轮带动从动螺杆转动。两根螺杆以及螺杆与泵体之间存在着间隙，该间隙靠齿轮和轴承保证。其间隙大小，取决于液体粘度，工作压力等因素。由于每根螺杆两端螺纹的旋向相反，螺杆转动时，由螺杆啮合线形成的泵工作腔，从位于螺杆两端的吸入室，逐渐向位于螺杆中部的压出室移动。

双螺杆泵与离心泵相比具有以下特点：

⑴流量均匀脉动功率小，根据螺杆泵的工作原理，当螺杆旋转时，螺纹作直线运动，而且是连续不断的各瞬时排出量是相同的，比离心泵的流量均匀；

⑵螺杆泵受力情况好，主动螺杆只受侧面径向力，不受扭力矩作用。虽然作直线运动，但无往复运动的零件，零件受力良好，具有泵的使用寿命长等优点；

⑶运动平稳，噪音小且输送液体不受搅拌作用。螺杆凹槽空间较大，输送含杂质颗粒时螺杆不易卡住；

⑷具有良好的自吸能力。由于其螺杆纹密封性好，可以输送气体，所以启动时不需要灌泵而且可用作气液混相输送。

虽然双螺杆泵比起其他泵有诸多好处，但在实际中所遇到的事情往往也比其他泵难处理。我作业区塞二增目前有一台2MPS2500双螺杆泵作为日常的主要输油设备，一台理论流量为15方的多级离心泵做备用。塞二增日产进120方，液量进12方的缓冲罐和38方的应急罐，目前输油的情况是双螺杆泵既可以输缓冲罐的油也可以输应急罐的，而多级离心泵只能输缓冲罐的，主要原因是应急罐不承压，无法给离心泵供充足的液量。在平时的输油中，更多的时候要输应急罐的油，这就要求双螺杆泵必须每时每刻要保证完好的状态下，而岗位工人对双螺杆泵的结构原理都不是很清楚，而且双螺杆泵本身的修理难度大，如果出现故障那么维修的周期较长，对站上的输油造成了严重的影响。我们所做的就是对岗位员工加强培训，与厂家相关人员一起对维修人员进行培训，提高整体素质，做好泵的保养和维修，保证输油的顺利进行。

去年冬天用双螺杆泵并输，但必须要有一位工人时刻观察流量计读数，如果瞬时流量显示为零，则要联系另外一家调整出口阀门，而二增也要重新调整频率。由于多级离心泵流量是脉动的，瞬时排量发生着变化，所以这样平衡的输油持续不了多长时间，其中一家的流量就会落零，所以又要开始调整，这样反复的调整，增加了岗位工人的劳动量，而且泵的实际排量≤7方/小时。这样的状况一直持续到天气逐渐转暖，经过我们和地质组一段时间的摸索，制定出一个输油的暂行办法，就是是每家每隔四隔小时输一次油，具体情况按产进和库存而定。但是随着今年产建的增加，后期将有400-28井组流程进入二增，这给本来岌岌可危的输油状况如同雪上加霜，而且冬天的输油形势也是很严峻的，我们目前准备换一台扬程为400米的大功率多级离心泵，希望能够缓解严峻的输油形势。还有自这台双螺杆泵投用以来，泵的上量不是很好。一台双螺杆泵输油最高排量也就17方左右，而且电机的频率如果调到40Hz以上时整个泵和电机以及泵的进出口管线振动厉害，在前一段时间由于振动较大的原因已将电机的一条地脚螺丝振断，我们分析原因是供液不足，建议更换进口管线，增大管径以满足充足的液量。

纵观整体，离心泵使用面积广，常见泵不上量等问题，经常性的维修，但它在实际的生产运行起着主导地位。双螺杆泵虽然所占的数量不是很多，但它的性能稳定，自吸能力强，维修频率低，以及良好好的油气混输能力使得它在输油设备中独占一席之地。

【参考文献】

（1）多级离心泵常见的轴向力平衡装置[J]. 王胜坤，罗乐.科技创新与应用.2013（20）