油田高压往复注水泵泵阀故障分析与改进

发表时间:2020/5/6   来源:《基层建设》2020年第2期   作者:刘宏1 石相芹2 李晶3
[导读] 摘要:目前,地球上的资源急剧减少,尤其是石油资源,也逐渐呈减少趋势。
        1.大庆油田有限责任公司第七采油厂敖包塔作业区736队  黑龙江省大庆市  163000;2.大庆油田有限责任公司第七采油厂第二油矿葡二联合站  黑龙江省大庆市  163000;3.大庆油田有限责任公司第七采油厂敖包塔作业区736队  黑龙江省大庆市  163000
        摘要:目前,地球上的资源急剧减少,尤其是石油资源,也逐渐呈减少趋势。随着社会的高速发展,以及石油本身具有优势和特点,使石油逐渐成为我国经济建设和发展中的一种必不可少的一部分。然而,石油的开采并不是一件容易的事情,并且在石油开采的过程中,水泵泵阀的维修是十分重要的一个环节,在某种程度上影响着后期的成本。因此,管理好往复注水水泵泵阀,是油田工作的关键所在。故本文阐述了水泵泵阀维修的重要性,泵阀设备引入的常见故障分析以及针对问题所采取的改进措施,强调了“机械设备强制维护,作业加强人才培训“的管理思想
        关键词:往复注水;水泵泵阀;设备故障;维护
        引言
        随着我国经济的发展,对石油这种经济血液的需求流逐年增加,除了大量从国外进口,国内也需要加大开采力度。石油开采的设备十分特殊,比如往复注水水泵泵阀,在整个石油开采作业中占有相当重要的地位,因为石油修井机械设备需要在野外恶劣条件下工作,因此失败的可能性很大,这篇文章将讨论如何做好水泵泵阀设备的维护。经济发展和石油需求的增加,近年来,我国加大了油气资源勘探和开发的力度,石油开采的相关的各种设备是最主要开采设备,需要承担重要的任务,应加强石油修井设备日常维护工作,使设备处于良好的工作状态,避免故障的发生,保证石油设备的正常运行。
        1.重要性
        目前,在石油开采过程中,我们对石油设备的技术要求十分高,如果采用的设备不够先进,很有可能造成二次污染,因此就这一点来说,也需要在设备上投入较大的资金。所以,就这一点来说,设备的购买和维修就成为了石油工程成本的重要组成部分,占据了较大的比重和比例。
        以胜利油田为例,在油田注水工程设备的主力设备是3H-8/45型高压往复注水泵,这种类型的设备在该油田在2004年以前大约有了800台,所占比例为90%。随着油田后期的注水开发的持续进行,注水的总量成倍的增加,加重了注水泵的负荷,使得注水泵的故障率以及维修率是十分高,而且没有降低的状态。这样的后果所带来的影响是使得部分的地区的注水泵设备故障,从而影响整个工作的正常运行以及石油开采的产量,严重制约着我国石油的稳定增长。除了注水泵情况不容乐观之外,最重要的工作部件—泵阀,该部件的损害是最严重的,也是最容易被损害的。根据我们的进一步调查分析显示,主要的问题在于阀杆的断裂,从而引起的泵阀损害严重。所以,根据我们的目前的调查结果,对目前的存在的问题进行分析,计算。目的在于找到正确的解决措施。
        2.主要存在的问题
        2.1阀杆频繁断裂的退刀槽处。
        在断裂处主要的设备是阀杆顶部,主要的原因在于这一处十分容易引起压力的集中,特别是在油田的高压反反复复的冲击下,十分容易出现疲劳,并且这一处是十分关键和重要的一处,所以导致了阀杆颈部断裂,影响了正常的工作运行。


        2.2维修的难度加大
        阀的导向有时候是无法保证阀杆以及同轴度的,他的同轴度主要依靠的是缸体内控,主要包括以下4个零件,阀的隔套、阀座、隔套座以及阀杆,这4个零件的加工难度十分大,所以很难在精度上也有所保证。在制作以及维修的过程中,他的同心度也不容易达到要求,再加上该零件于缸体内腔的间隙比较小,由于间隙本来就小,在阀杆断裂之后就十分容易破坏缸体的内侧,这进一步影响了阀板以及阀座的同轴度。这样的结构使得在拆装的时候带来十分大的困难。
        3.故障的分析
        针对目前的问题进行分析可以得出,3H-8/45型高压往复注水泵主要是一种带下导向的锥型阀,阀的导向套有两个作用,一个作用是导向作用,另一个作用是升程限制器的作用,并且两者是在阀的同一侧。阀的材质是9Crl8,经过我们的调质处理,设计的硬度处于一种适中的位置,主要是在55-60HRC。并且从结构上来看,退刀槽最初是处于升程限制地位,在这个受力处,热处理的时候会因为受热不均匀而导致产生应力集中,这就使得十分容易产生肉眼不可见得细纹,由于细纹我们无法看见,这就埋下了后期的安全隐患。又因为阀杆以及导向套之间存在十分小的间隙,之前说过这没有办法保证同轴度,所以在这样的条件下,阀杆会受到十分大的侧向力,因此在运行的过程中,阀杆就十分容易折断。所以最初的改进措施就是增强阀杆的强度,将他的材质改为承压能力更强的材质,比如3Crl3,同时在颈部的退刀槽处将其修改成圆弧角过渡,由于受热不均导致的问题,这时候就严格控制好热处理的工艺水平,加大技术要求。在增大阀杆导向的间隙的同时,再加大泵入口缓冲罐。通过实践证明,经过我们的改造之后,阀杆的寿命是增加,但是也仅仅是从3天增加大1个月,其中根本的问题并没有得到解决。所以我们进行了进一步的计算,以此为数据来进一步制定更加科学方案。
        4.改进的方案
        在进一步的计算之后,我们进行了以下的改进,主要改进的方向是在不改变阀座尺寸的情况下,对泵阀的组件进行逐一的整改。
        首先,将缸体阀座的底孔定位进行修改,主要的效果是要将阀座和阀套保持在一体的位置,同时加大阀组件以及缸体阀孔的间隙。在改进之后,我们发现一些组件的精度提高了,同心度也可以满足我们的要求了。所以进过改造之后的组件既十分容易定位,又十分容易安装。
        其次,将泵阀打开的时候,从原来的升程限制位点改到阀盘密封面背面,阀杆导向主要是放置在阀孔之内,阀杆根部圆弧过度,加上没有退刀槽,这就可以分散一部分压力在其他地方,从而避免了压力的集中。因此具有抗冲击、耐疲劳,这就提高了各个组件的使用寿命。
        最后,阀的升程,主要由6mm降到4mm,这可以使得阀在没有撞击的条件下运行,阀孔的直径会由25mm增大到32mm,从而改变阀孔的最大流速,最大流速降低之后,泵的吸入状况可以得到改善。
        5.总结
        通过我们的不断改进从,目前泵的故障率以经得到显著的降低,使用的寿命也大幅度延长了,相比于之前的拆装更加的方便,简单,通过改装,减轻了注水泵设备的负担,同时也减少了维修的成本。科技在不断进步,经济也在不断发展,为了紧跟时代的步伐,我们应该加强油田开采的改进,提高我们自身的技术,只有这样才能进一步促进产量的稳步上升。
        参考文献:
        [1]张乐.新型油田高压往复式柱塞泵及控制策略的研究[D].哈尔滨工业大学,2011.
        [2]张传江,万世清.油田高压往复注水泵泵阀故障分析与改进[J].石油机械,2004(08):57-58.
        [3]郦元辉,廖长城.启动给水泵泵体漏水故障分析及处理措施[J].水泵技术,2019(S1):48-51.
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