柱塞泵泵效影响因素浅析

何春香 郭秀锦 葛春香 赵新征

摘 要：注水泵的泵效主要由机械效率和容积效率构成。本文结合桩74注水站泵效现状，探讨提高泵效措施，以达到节约成本、减少劳动强度的目的。

关键词：机械效率;容积效率;泵效影响

中图分类号：TH322 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）07-0163-02

0 前言

桩74注水站目前有2台5ZB-12/42柱塞泵、2台5ZBII37/170柱塞泵，1台5D2-11/40柱塞泵。桩74注水站泵压36.7MPa，担负着采油管理一区日配注300方的注水任务，日耗电4020kw.h。若泵效提高1%，则一年可节约近1.47万KW.h，节约电费约1万元。同时也可以延长柱塞泵的使用寿命，经济效益相当可观。

1 常用泵效的判断方法

1.1 温差法

温差法又称为热平衡法，用测温枪测量泵的进出口温差来计算泵效。测量步骤如下：

（1）将泵进出口压力表换成标准压力表;

（2）准备测温枪测量泵进出口温度，距离5-7cm，保持水平;

（3）在泵正常运转的情况下，经过20-30min后，同时记录进出口温度和进出口压力;

（4）代入公式计算。

若忽视等熵温升时其泵效为：η泵=△P/（△P+42.7△T×100%）。

若与实际相差较大，则必须考虑等熵升温，公式为η泵=△P/△P+4.1868（△T-△T1）。

1.2 流量法

根据计量仪表获得泵的实际排量，然后根据柱塞直径、冲程、电机转数、皮带直径等参数算得理论排量，并计算泵效。

2 柱塞泵泵效分析

注水泵效是反映注水设备状况的主要参数，是由机械效率和容积效率来决定的。

机械效率是注水泵电动机输出功率与输入功率的比值;容积效率是注水泵单位时间内实际排量与理论排量的比值，如图1所示。

2.1 柱塞泵机械效率计算

电动机输入功率：N入=√3UIcosφ*η/1000。

其中U-输入电压;I-输入电流，cosφ-泵功率因数（一般取值0.85-0.9）;η-电机效率，常数。

电动机输出功率：N出=Q△P/3.672，其中Q-实际排量，△P-柱塞泵进出口压差;机械效率为：η1=N出/N入;

以桩74注水站4#泵为例，其输入电压为：380V，输入电流为260A，泵功率因数取0.85，效率为97%，变频48.5Hz，进口压力为0.04MPa，出口压力为36.7MPa，实际排量取10天排量平均值144.5m3/h，则其输入功率和输出功率分别为：

N入=1.732*380*260*0.87*0.97*0.912=131.8.1KW

N出=124.8KW

则其机械效率为：η1=N出/N入*100%=124.8/131.8 *100%=94.11%。

2.2 柱塞泵容积效率计算

柱塞泵在运行时，除了实际注水量以外还存在一定的液量损失，则实际注水量与理论排量的比值称为其容积效率。表1为桩74注水站4#柱塞泵2018年6月的一组实际情况运行表：

通过数据可以计算：4#泵平均每小时注水量为300/24=12.5m3/h，其理论排量为13.2m3/h，容积效率为=Q实际/Q理论=12.5/13.2=93.9%。

如表2为桩74注水站各柱塞泵经过计算得出的容积效率：

结果分析：桩74接转站1#、2#泵容积效率较标定值较低的原因是：设备较老。而4#泵前期震动幅度较大，泵凡尔座漏失，也造成容积效率相对降低。

3 提高泵效的有效途径

3.1 增加凡尔总成密闭性

现在所用的凡尔总成同时起到固定凡尔和游动凡尔两种作用。进排液共用一个凡尔座，进排液凡尔片在凡尔座的两面，由弹簧在不工作时压实在凡尔座密封面上。进水通道在凡尔座中部，排水通道在凡尔座的外面，凡尔座由泵头压盖固定在泵头内部，凡尔座两端由密封垫与泵头内腔密封。在实践运行中，密封圈和密封垫的使用可以有效增加凡尔总成的密封性。

3.2 增加盘根密闭性

盘根密封性的好坏一方面取决于盘根质量的好坏，以及盘根的安装是否得当。这需要选用质量好的盘根，并不断提升岗位人员的业务素质，另一方面取决于盘根的保养程度，比如在加换盘根之前可以将盘根在润滑油中浸泡1-2天，这样可以增加盘根润滑性，减少往复运动中的磨损，增加其密封性，提高了运行效率。

3.3 确保止回阀的密封性

在变频控制的系统中，便没有打回流的要求，但工艺上安装了回流管线，回流管线上的闸门关不严往往会造成回流损失。因此，选择合适的回流量并控制好，也是提高泵效的一个重要途径。此外，经常检查止回阀是否严密，如有漏失，及时更换，最大限度地发挥泵效，降低成本的目的。

3.4 密切关注瞬时流量

流量计瞬时流量的变化来判断泵效的变化，若瞬时流量大幅度降低，则可判断柱塞泵泵效降低，必须进行柱塞泵故障分析。

3.5 提高注入水质

对于水质较差的来水应首先进行处理工艺的全面细致的分析论证处理，从而使用水质较好的水。

目前，桩74注水站站来水经过主要经三级过滤后水质相对较好。我们应定期检查水质处理效果，做水质达标鉴定，同时對过滤网进行定期检验和清洁，最大程度的减少水质对于注水泵泵效的影响。

在日常工作中，密切关注液位变化，在联合站停水时，应做好液位监控，防止油污等杂质入侵造成进入泵的水质变差，从而造成泵效降低。

结论与下步打算：

注水泵泵效主要是由机械效率和容积效率决定的。而机械效率和容积效率又取决于电动机设备以及各部件之间的摩擦力的大小、凡尔总成、盘根密封性以及供水压力和排量等相关因素。

因此，在日常工作中需要多方面工作来以提高泵效。增加凡尔密闭性、减小泵的震动、盘根在润滑油中浸泡等可以有效提高其使用寿命。同时加装导向环、使用质量好的芳纶盘根等都可以有效延长使用周期，提高泵效。

参考文献

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