3MDP160型液压隔膜往复泵研制与应用.pdf

2 0 1 3年 第 4 2 卷 第 3期第 9 9页 石 油矿 场机 械 OI L F I ELD EQUI P MENT 文 章 编 号 1 0 01 - 3 48 2 2 01 3 03 - 0 09 9 - 0 2 3 MDP 1 6 0型液压 隔膜往复泵研制与应用 王 珉 ， 杨树东 ， 宋 昌进 ， 王 毅。 ， 王 强 ， 苏 志勇 1 ． 杭州大潮石化设备有 限公 司 ， 杭州 3 1 0 0 1 7 ； 2 ． 中石化西南油 气分公司 贵州采气厂 ， 贵州 赤水 5 6 4 7 0 0 ； 3 ． 西安特种设备检测院 ， 西安 7 1 0 0 6 8 ； 4 ． 榆林市特种设备 检验 所 ， 陕西 榆林 7 1 9 0 0 0 ； 5 ． 陕 西汉 中市特种 设备检验所 ， 陕 西 汉中 7 2 3 0 0 0 摘 要 针 对柱 塞 式往复 泵在 油 井注水 应用 中出现 柱 塞与 密封 填料 容 易磨损 、 泄 漏量 大 、 维修 频繁 、 运 行成本 高等问题 ， 研制 了一种液压隔膜式往复泵。泵液力端介质腔 的结构采用创新技术， 可以快速 检测或更换膜 片。现场应用表 明 该装置输送物料零泄漏 ， 柱塞与 密封填料使 用寿命超过 1 2 0 0 0 h ； 具有节能、 环保、 维修 方便的特点和较好 的推广应用前景。 关键词 注水泵； 隔膜； 柱塞； 寿命 中 图分类 号 TE 9 3 4 文 献标识 码 B 油田为了提高采 收率 ， 需要采用注水工 艺。根 据 目前的技术水平 ， 注水设备一般选用高压柱塞式 往 复泵 l 1 ] ， 因 所 注 的水 中 含 有 多 种 化 学 药 剂 和 杂 质 ， 具有一定 的腐蚀性。柱塞式往复泵 的柱塞及其 密封填 料直 接 与所 注水 质 接 触 ， 在 高 压 工 况 下极 易 磨损造成介质外泄 。在 日常生产 中， 操作人员不断 地采用压紧柱塞填料来减小泄漏量。由填料密封原 理可知 ， 填料压紧力越大摩擦力越大 ， 磨损越快 。 业 内对上 述 工况 下柱塞 和填 料更 换时 间 的规定 是不低于1 0 0 0 h 。 经对长庆油 田第二采油厂注水泵 调 研 统 计 ， 柱 塞 和 密 封 填 料 更 换 时 间 在 8 0 0 1 3 0 0 h ， 平 均每 台泵 每 年更 换 柱 塞 填 料 8 ～9次 ， 工 作量非常大 ， 运行成本较高。针对以上问题 ， 研制 了 3 MDP 1 6 0型液 压 隔膜 式 往 复 泵 。该 型 号 泵 的柱 塞 与密封填料 的使用寿命超过1 2 0 0 0 h ， 正常情况下 膜片 的使用寿命在1 0 0 O 0 h以上， 实现 了长期连续 稳 定运 行 。 1 结 构 3 MDP 1 6 0型液压隔膜式高压往复泵主要 由动 力端、 液压油管 、 液力端、 排液单 向阀、 排液管、 进液 单向阀、 进液管 、 底座组合而成 ， 如 图 1 所示 。其主 要部件 液力端由柱塞 、 柱塞填料 、 液缸体 、 膜片 、 进排液单向阀、 嵌入式泵 头、 泵头 护膜 板等部件组 成 ， 如 图 2 所 示 。 l 一 动力端 ； 2 一液压油管 ； 3 一液力端 ； 4 一 排液单向阀 ； 5 一 排液管 ； 6 一进液管 ； 7 一进液单 向阀； 8 一底盘 图 1 3 MD P 1 6 0型液压 隔膜 式高压往 复泵结构 2 工 作 原 理跚 电动机驱动曲轴运转 ， 通过连杆 、 中间杆使柱塞 往复运动， 产生的高压液体 通过液压油管进入 到液 压腔 ， 推动膜片前后挠曲变形。当柱塞向左运动时， 收稿 日期 2 0 1 2 1 2 0 8 作者简介 王珉 1 9 5 7 一 ， 男 ， 浙江杭 州人 ， 工程师 ， 主要从事往复泵的研制与开发工作 。 石油 矿场 机械 2 0 1 3年 3月 膜片向左挠 曲变形 ， 介质腔体积增大， 产生负 压， 在 负压作用下排液单向阀关闭， 进液单 向阀开启 ， 介质 经缸体导流孔 、 导流槽、 放射状导流孔 、 环状导流孔 进 入介质 腔 。 当柱 塞 运 行 至左 止 点 时 ， 进 液 过 程 完 成 。柱塞 向右运运时 ， 膜片向右挠 曲变形。介质腔 体积减小， 产生正压 ， 进液单 向阀关闭， 排液单 向阀 开 启 ， 介 质经 排 液单 向 阀排 出 。柱 塞 运 动 至右 止 点 时， 排液过程完成 。如此往复循环， 介质被连续定向 输 出。 3 MD P 1 6 0型液压隔膜式高压往复泵液力 端结 构如图 2 。 1 一柱塞 ； 2 一密封填料 ； 3 一液缸体 ； 4 一液压腔 ； 5 一膜片 ； 6 一介质腔 ； 7 一排液单向阀 ； 8 一外接管道 ； 9 一组合密封件 ； 1 O ～嵌入式泵头 ； 1 1 一 泵头螺栓 ； 1 2 一泵头护膜板 ； 1 3 一 护膜板 弹簧； 1 4 一环 状导流孔 ； 1 5 ～放射状导流孔 ； 1 6 一导流槽 ； 1 7 一 缸体 导流孔 ； 1 8 一进液单 向阀 图 2 液力端结构 3 主要技术参数 额 定流 量 额定压力 泵 冲次 电机 功率 使用温度 4 创新技术 2 0 m。 ／ h 2 O M Pa 2 2 0 rai n一 1 32 kW 一 2 O～ 7 O ℃ I 采用液力端 与动 力端相对独 立的结构布 局 ， 使得同一型号 的动力端 可以配置多种规格的液 力端。液力端布局灵活、 多变 ， 可排成一字形 、 U字 形等。对柱塞及填料进行后期维护时， 不再需要拆 卸油缸 ， 只需拧开油管与柱塞套管即可 ， 降低了维修 难度 ， 节约了大量 的人工成本。 2 采用了快速更换膜 片的液力端结构， 在检 查或更换膜片时， 不用再拆卸进出 口单 向阀组及进 出口管件 ， 只要将嵌入式 泵头螺栓卸下 ， 抽 出泵头 即可 。 3 采用了泵头护膜板技术 ， 使得膜 片的使用 寿命达 1 0 0 0 0 h以上。其原理是在泵头部位设置 1 个 圆形 沉孔 ， 沉 孔 底 部 设 置泵 头 护 膜 板 。膜 片 工作 时 ， 护膜板在 弹簧 的作用下 始终 托着 膜 片一 起运 动 。吸液 过 程 护膜 板 开 启 ， 排 液 过 程 护 膜 板 关 闭 ， 当 介质 排 净 时 护膜 板 完 全 关 闭 ， 覆 盖 住 沉 孔 、 导 流 孔 ， 使泵头腔体形成一个光 滑连续的 曲面 ， 膜 片依 附在该光 滑连续 的 曲面上 ， 在高 压工 况下 确保 膜 片不受损伤 。 4 柱塞及其密封填料 与介质隔开 ， 浸没在液 压油中， 得到充分 的润滑冷却 ， 摩擦力很小 ， 使用 寿 命 超 过 1 2 0 0 0 h 。 5 现 场 应 用 从 2 0 0 9 ～ 0 6开始 ， 分别在长庆油田元城作业区、 盐池作业区应用 ， 该泵完全能满足油井 注水工艺要 求 ， 取得 了 良好 的效果 。 1 泵运行 平稳 ， 介 质无泄漏 ， 泵房 内干净无 异 味 。 2 柱 塞 、 密封 填 料 从 易 损 件 变 成 经 久 耐 用 的 零部件 ， 降低 了维修工作量。 3 每年 仪更 换柱 塞 和密封 填料 的材料 费就 可 节 省 约 3万元 。 6 结论 1 液压隔膜式往复泵采用创新技术后 ， 性能 安全、 可靠 ， 完全能满足油井注水工艺要求。 2 该 装 置 结 构 新 颖 、 合 理 ， 具 有 运 行 稳 定 可 靠 、 无泄漏 、 使用维护方便 、 运行成本低等特点 ， 具有 较 好 的推广 应 用前 景 。 参考文献 [ 1 ] 徐 盎英 ， 张生 昌， 邓鸿英 ， 等 ． 基 于 AD AMS和 ANS YS 的五缸往复泵曲轴有 限元分析[ J ] ． 石油矿场机械 ， 2 O l 1 ， 4 0 1 4 8 5 1 ． E 2 3 胡建 波 ， 姚春 东． 液压 驱 动高 压 往 复泵 E J 5 ． 2 0 0 4 7 1 17 11 9． J - 3 ] 王 珉 ， 杨树东． 液压隔膜式计量泵 液力端设计 与应用 [ J ] ． 石油矿场机械 ， 2 0 1 3 ， 4 2 1 8 6 8 8 ．