3ZJ型注聚泵阀结构优化调整及现场应用

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1、3ZJ型注聚泵阀结构优化调整及现场应用 摘要：目前胜利油田孤岛采油厂现场主要采用的是胜利油田总机厂生产的3ZJ型三柱塞注聚泵，该泵属于容积式柱塞泵，主要用于输送高粘度聚合物，输送介质的粘度为20005000mPas，输送介质的温度不超过80。注聚泵由动力端和液力端两大部分组成。通过几年来注聚泵运转情况来看，影响泵性能的主要因素是液力端，液力端零部件对精度影响较大的是吸排液阀。用组合阀代替原来的锥阀，既保证了注聚泵连续不断地正常运行，又提高了泵效，降低了劳动强度。 关键词：锥阀 球阀 板阀 组合阀 性能对比 0 引言 目前胜利油田孤岛采油厂现场主要采用的是胜利油田总机厂生产的3ZJ型三柱塞注聚泵

2、。通过几年来注聚泵的运转情况看，影响泵性能的主要因素是液力端，而液力端的锥阀密封主要为接触密封，在接触密封的应用中，造成泄漏的因素有很多，但主要是密封面的间隙及两侧的压力，在改变密封面的粗糙度后，泵阀两侧的密封力就成了直接影响锥阀的密封性、可靠性、和使用寿命的主要因素，而泵内的压力是固定的。因此，改变泵阀结构，就成为提高泵效的必然选择。 组合阀是注聚泵应用的一种新的密封方式，应用日益广泛，目前已在多种类型的泵上加以应用。注聚合物驱油技术经过近20年大规模的推广应用已日臻成熟，成为改善老油田提高采收率较为理想的驱油方式，而注聚泵正是完成这项工作的直接载体，改变其泵阀结构，提高泵效，增加驱油效果，

3、就成为注聚驱油工艺流程中的一项重要工作。 1 三柱塞注聚泵的构成 三柱塞泵主要由动力端和液力端两大部分组成。动力端由电机、皮带、皮带轮、曲轴、连杆，介杆等组成。液力端由泵头、液缸、吸排液阀、进排液管线、填料盒、柱塞、缓冲器、安全阀、压力表等组成。 2 注聚泵泵阀的主要构成及特点 2.1注聚泵锥阀的构成特点 锥阀的特点： 锥阀是由可上下移动的锥形阀芯对流体流过截面进行控制的阀，阀口关闭时，阀芯与阀座之间为线密封，密封性好，动作灵敏，阀口开启无死区，具有流道平滑，流量系数大，过流能力强，不论介质粘度高低都能输送的特点。 锥阀的缺点：锥阀关闭的瞬间阀芯与阀座有相对运动，产生磨擦，阀杆易断裂，密封面易

4、损坏，制造修理困难。在密封状态下，锥阀阀芯与阀座的接触为线接触，接触面积小，阀口应力高，虽然在静态条件下，阀口应力很高而没有引起明显损伤，但接触引力往往具有周期性，可能会引起疲劳破坏、点蚀或表面脱落，进而导致密封效果降低。 2.2注聚泵球阀的构成特点 球阀特点：流动阻力小，结构简单、互换性强，体积小、重量轻、维修、使用方便，阀球在启闭及运动中伴有旋转运动，磨损均匀，且阀球与密封接触面粘附的杂质容易被清除，即所谓“自洁”作用，密封接触面小，密封效果好，泵的容积效率高，阀隙流道较平滑，水利阻力小，适合输送高粘度液体。 球阀的缺点：球阀长期以来受物料冲刷，产生摩擦，造成较为严重的冲击磨损，同时也会缩

5、短设备的使用周期，如果采用高分子复合材料，球阀的质量将会进一步提高。 2.3注聚泵板阀的构成特点 板阀特点：结构简单，制造容易，运动平稳，减荷作用强，导杆与阀体通过螺丝连接，所以有很强的互换性。由于板阀是聚甲醛材料制作的，这种材料是一种热塑性结晶聚合物，被誉为“超刚” 或“赛刚”，因而在很宽的温度和湿度范围内有很好的自润滑性和耐疲劳性，此外，还有较好的耐化学品性。 板阀的缺点：密封性不如球阀和锥阀，适用于低压部分。 2.4组合阀结构特点 该阀组主要由两大部分构成：球阀部分和板阀部分。排出端由球阀密封，球阀由阀架、阀簧、导向杆、阀球、阀座组成，吸入端由板阀密封，板阀由阀架、阀簧、导向杆、阀板、阀

6、座组成。 当注聚泵的电机带动曲轴做连续不断的运动时，曲轴带动介杆、柱塞做往复运动，柱塞后行，板阀打开，球阀关闭，液体被吸入；柱塞前行，球阀打开，板阀关闭，液体被排出，这样，通过柱塞的连续不断运动，完成排液目的。 3 组合阀与锥阀结构异同点 相同点：组合阀和锥阀都具有流道平滑，流量系数大，过流能力强，不论介质粘度高低都能输送的特点。锥阀最大的缺点是，锥阀关闭的瞬间阀芯与阀座有相对运动，产生磨擦，阀杆易断裂，密封面易损坏，制造修理困难。 在锥阀密封过程中，造成泄露的因素有很多，但主要是密封面的间隙及两端的压差，前者对密封性能的影响则更为显著，因此，密封性能的提高可以从两方面入手：一是对密封面进行精

7、细加工，降低粗糙度。二是加大密封的接触力，使接触面产生弹塑性变形，将密封面上的微观轮廓峰压平，以至于接触面间的间隙小到流体无法通过。一般来说，在密封面不至于粗糙的情况下，接触密封力的大小对密封性能的影响则更为明显，在相同条件下，密封力太小，容易引起泄露，密封力太大，又容易引起密封的损坏。密封力的大小直接影响泵阀密封性、可靠性和使用寿命。 基于上述原因，在密封力是确定的情况下，只有通过改造泵阀结构来达到密封目的，所以我们选择了组合阀。组合阀中的球阀，它的导杆与阀球是分体的，所以就避免了锥阀导杆断裂的弊端，组合阀中的板阀采用了面接触，从而也避免了锥阀线接触造成的点蚀。 4 应用实例 4.1锥阀、球

8、阀、板阀的实际应用 2012年2月20日，孤岛采油厂油藏管理一区注聚站的2#泵，泵效降低了30%左右，电流表波动过大，泵腔有撞击声，经过检查，泵的锥阀导杆断裂，阀座有点蚀，选择更换球阀后，由于球阀的导杆与阀体是分体的，避免了锥阀导杆断裂的弊端，泵效达到89%左右，运行1个月后，泵再次出现了撞击声，经检查，球阀阀簧断裂，导致了泵效又一次下降。选择更换板阀后，由于板阀运行平稳，阀簧受力均匀，阀簧的使用寿命大大提高，运行3个月后，泵效下降了10%，经检查发现，排液阀的板阀密封效果不理想，所以，决定调整泵阀结构、发挥各阀特点、扬长避短、选择组合阀解决这一系列难题。 4.2不同结构的组合阀的实际应用 2

9、012年6月，在注聚站选择了12#、13#、14#三台注聚泵进行试验，该三台泵其液力端泵阀结构均为锥形阀，其中，12#泵经常发生泵阀断裂现象，泵效降低30%左右，粘度保留率保持在70%左右，13#泵、14#泵泵阀经常发生磨损严重现象，泵效降低20%左右，粘度保留率保持在80%左右，经过改造，将12#泵装入球阀和锥阀（进液阀为锥阀），13#泵装入锥阀和板阀（进液阀为板阀），14#泵装入球阀和板阀（进液阀为板阀），到2012年9月，三台泵的运行情况统计如下： 根据统计结果，13#泵的泵效最低，清阀次数最多，主要是由于锥阀阀芯导杆断裂，阀芯端面出现点蚀所造成的，而14#泵的效果是最理想的，凸显了球阀和板阀的优点。 5 几点结论 （1）由于锥阀导杆易断裂，阀芯端面容易出现点蚀，清阀频繁，所以调整了泵阀结构，应用组合阀达到提高泵效的目的。 （2）板阀的密封为面接触，密封效果不如锥阀和球阀，多作为进液阀使用。 （3）应用高分子材料制作阀体，因为高分子材料具有优越的粘着性能，超强耐磨性能，安全的解决了金属经常磨损的弊端。 参考文献 1聚合物驱油工程作者：胡博伊 石油工业出版社 1991年 作者简介：史志国（1977.08-），男，班长，长期从事注聚工作。第 6 页 共 6 页