柱塞泵进、出口管线振动成因及治理

2014-03-22大庆油田采油九厂

油气田地面工程 2014年10期

大庆油田采油九厂

柱塞泵进、出口管线振动成因及治理

刘晓辉大庆油田采油九厂

对龙二注水站柱塞泵运行状态进行连续监测发现，影响柱塞泵管线振动的原因主要有以下四个方面：柱塞泵泵体振动对管线振动的影响，管线未埋地和未加支墩对振动的影响，供液压力对管线振动的影响，柱塞泵负荷对管线振动的影响。对柱塞泵进、出口汇管进行埋地及加支墩处理，可有效降低泵体及管线振动；降低供液压力可以降低进口管线振动。

柱塞泵；管线；振动；加支墩

柱塞泵具有结构紧凑、维修方便、效率高、节能等特点。而且流量调节范围大，除可以通过变频调速来变换流量外，还可以更换柱塞的大小来调节流量。

1 存在的问题

龙二注水站建于2007年，为方便对泵房内工艺管线的维修，注水泵进、出口汇管都建于地面上。但经过近一年时间的运行情况来看，柱塞泵与管线均存在振动较大现象，造成了柱塞泵进、出口管线发生渗漏现象，存在严重的安全隐患。

目前，大庆油田采油九厂大部分柱塞泵运行状况良好，但龙二注水站3#柱塞泵进、出口管线振动较大。采用测振仪对纵向及横向振动数据进行测量，测得振动值要远大于其他柱塞泵管线振动值，从安全角度考虑，3#柱塞泵从2012年8月～2013年7月处于停运状态。

2 振动成因分析

对龙二注水站柱塞泵运行状态进行连续监测发现，影响柱塞泵管线振动的原因主要有以下四个方面：

2.1 柱塞泵泵体振动对管线振动的影响

柱塞泵的柱塞做往复运动，液体不断地吸入和排出，液体流动具有一定的脉冲性，即流量不均匀，存在压力脉动，而且柱塞泵质量大，因此柱塞泵本体会产生振动，从而导致进、出口管线共振。

（1）3#柱塞泵振动值间歇性监测情况。2012～2013年，3#柱塞泵处于停运状态，因此对该泵及管线采取间歇性振动监测。从监测数据可看出，柱塞泵、电机及进口管线振动值大于其他柱塞泵，出口管线振动值要远大于其他柱塞泵，说明柱塞泵本体振动越大则管线振动越大。

（2）3#柱塞泵更换前、后振动监测情况。在对龙二注水站3#柱塞泵进行更换后，对振动值进行测量对比，发现泵体振动较更换前降低，泵进、出口管线振动值也小于换泵前，说明柱塞泵泵体振动是造成管线振动的主要原因之一。

2.2 管线未埋地和未加支墩对振动的影响

龙二注水站建成初期注水泵进、出口汇管都建于地面上，运行过程中由于柱塞泵与管线振动均较大，造成了柱塞泵进、出口管线发生断裂现象。据统计，2011年7月至2012年2月，3#柱塞泵出口管线断裂8次，进口管线断裂1次；1#柱塞泵出口管线断裂3次；2#柱塞泵出口管线断裂1次。

对注水站管线敷设方式进行了部分改造，将原建于地面上的汇管改为埋地，并对管线加支墩打卡固定，降低了柱塞泵的振动值，减少了进、出口管线断裂次数。

2.3 供液压力对管线振动的影响

柱塞泵如果供液不足，将使柱塞泵发生抽空现象，在密闭的流程内会产生真空气包，对管线形成冲击，从而引发泵体和管线的振动。

龙二注水站有供水泵3台，排量230m3/h，扬程79m，1#和2#泵共用1台变频器，3#泵工频运行。为验证供液压力对管线振动的影响，开展了现场试验。在不同供水压力下，对柱塞泵进口管线的振动数值进行连续监测，将龙二注水站供水泵进、出口管线增加连通管，使注入水可由储罐自压至柱塞泵进口。通过对来水压力为0.68MPa和0.06MPa的进口管线振动数据对比观察变化情况。

通过现场试验，改变供水泵的变频频率，降低供水泵压力，略可降低柱塞泵进口管线振动。

2.4柱塞泵负荷对管线振动的影响

表1为压力一定时柱塞泵振动情况统计，表2为排量近似时柱塞泵振动情况统计。

柱塞泵负荷包括排量负荷和压力负荷，通过表1、表2数据可知：①压力一定时，排量越大泵体振动越大；②排量接近时，压力越大泵体振动越大。