番禺11―5油田压井泵选型设计方案对比

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摘 要：文章结合番禺11-5平台压井泵的选型，从工作原理、结构特点、缺点及尺寸和价格等方面系统比较了柱塞泵和高速离心泵的应用区别，给出了柱塞泵和高速离心泵选型时应注意的问题，为以后相关选型设计提供参考依据。

关键词：压井泵;选型设计;柱塞泵;高速离心泵

中图分类号：TV675 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）02-0024-02

近年来，作为石油化工行业通用机械的专用泵的发展迅速，以海洋石油钻井平台所需压井泵为例，因其小流量、高扬程的特点。

通常情况下柱塞泵被选为压井泵的选型方案为修井、开井或海管置换提供柴油。但随着小流量、高扬程、高转速离心泵的研制成功，从功能技术上高速离心泵有代替柱塞泵的可能，本文结合番禺11-5平台压井泵选型为例，系统对比一下柱塞泵和高速离心泵在同样工况下的优缺点，为压井泵的选型增加一个备选方案。

1 柴油系统组成

柴油系统一般由柴油过滤器、柴油储罐、柴油输送泵、柴油井用泵、过滤器及加油软管组成，番禺11-5压井泵流程图如图1所示。

该压井泵的工作参数为：流量，10 m3/h;扬程，110 kg;入口压力，200 kPa;输送介质为柴油，密度为850 kg/m3，环境温度，15.9 ℃～36 ℃。

2 柱塞泵和高速离心泵的对比

2.1 工作原理对比

柱塞泵工作原理：柱塞依靠泵轴的偏心转动驱动，往复运动，缸体的吸入和排出阀都是单向阀。当柱塞外拉时，缸体内压力降低，出口阀关闭，低于进口压力时，进口阀打开，液体进入;柱塞内推时，缸体内压力升高，进口阀关闭，高于出口压力时，出口阀打开，液体排出。

直轴斜盘式柱塞泵结构示意图如图2所示。

高速离心泵工作原理：在泵启动前，泵腔内充满液体，流体由于叶轮旋转产生的离心力作用甩向流进泵壳，叶轮中心压力低于进水管内压力，液体在压差的作用下由吸入管流入叶轮，如此不断吸入和排出流体实现泵的连续工作。高速离心泵结构示意图如图3所示。

2.2 结构特点对比

柱塞泵按柱塞的排列和运动方向的不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵，而轴向柱塞泵包括直轴斜盘式柱塞泵和斜轴式轴向柱塞泵，本文主要讨论的是直轴斜盘式柱塞泵。

2.2.1 直轴斜盘式柱塞泵的结构特点

直轴斜盘式柱塞泵一般由斜盘、柱塞、缸体、配油盘和传动组成，其结构具有以下特点：

①结构紧凑，容积效率95%左右，总效率90%左右。

②良好的密封很容易实现较高的扬程。

③柱塞泵的主要零件均受压应力，材料强度性能得以充分利用，可确保泵在较长时间内稳定运行。

④变量方便，可多种方式实现。

⑤对输送介质的粘度、温度等不是非常敏感。

2.2.2 高转速离心泵的结构特点

高转速离心泵与普通离心泵相比，增加了一套齿轮增速装置和前置诱导叶轮，在提高叶轮转速的同时，也提高高速泵的汽蚀性能。高速离心泵一般由泵壳、诱导叶轮、离心叶轮和齿轮增速装置组成，其结构的特点如下：

①泵的转速高，单级叶轮就能实现普通多级叶轮才能达到的出口压力，大大减小了泵的整体尺寸，安装占地面积少。

②结构紧凑，驱动机、增速齿轮装置和泵体三者浑然一体，安装方便，维修维护非常方便。

③泵本身的零件较少，轴向力比较容易平衡。

④运行过程中吸液和排液管道内流量和压力比较稳定。

⑤泵体内无进出口阀门，适于输送悬浮液，特殊的设计还能输送大块固体的悬浮液。

⑥汽蚀性能好，叶轮前端加诱导叶轮，大大提高了泵的汽蚀余量。

2.3 缺 点

柱塞泵和高速离心泵的选型方案（见表1）都能满足番禺11-5压井泵的功能要求，但从效率、维护等角度看，两种类型的泵也有各自的缺点，下面分别探讨。

2.3.1 柱塞泵的缺点

①柱塞泵是依靠柱塞在缸体内往复运动使容积呈现周期性变化从而吸入或排出液体的，柱塞的往复运动产生脉冲：每个冲程期间，吸液和排液管道内的流体被加速，先达到峰值，随后又降为0。这样容易引起流量和压力的不稳定，故吸液和排液管道上必须加装脉冲阻尼器。

②柱塞泵的结构十分复杂，零件较多。

③柱塞泵的自吸性差。

④制造工艺要求较高，成本较贵。

⑤油液对污染较敏感，要求较高的过滤精度，对使用和维护要求较高。

⑥不能输送一些含有悬浮物的介质。

2.3.2 高速离心泵的缺点

①从输入轴到泵轴之间增加了一个齿轮增速机构，增加了一个故障点和加大了机组运行时的噪声。

②整机的效率非常低，大概在25%左右。

③对输送介质的粘度变化较为敏感。

④受材料强度限制，高速离心泵的出口压力不可能过大。

2.4 尺寸和价格

根据番禺11-5压井泵的参数要求，从中挑选了市场上比较知名的几家供应商，设备型号、尺寸及报价见表1。

3 结 语

柱塞泵和高速离心泵是两种不同结构类型的泵，柱塞泵为容积式，离心泵为叶片式，结构决定了各自的优点和缺点。如果看重设备能耗与效率，则选择柱塞泵;如果从设备可靠性和维修维护方面考虑，则选择高速离心泵。

参考文献：

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