柱塞式注水泵漏油原因分析及解决方案

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柱塞式注水泵漏油原因分析及解决方案

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田新民 景 虎 李成红

(中国石油长庆油田分公司第三采油厂)

摘要 对柱塞式注水泵漏油原因进行分析,指出骨架油封选配不合适、骨架油封座结构设计

不合理是造成机油漏失的主要原因。为此,制定解决方案:选用一种最新结构的TG4骨架油封,同时对油封座加工回收油槽和油孔。这样就可实现对注水泵机油的回收利用,节约生产成本。2009年对2台柱塞式注水泵进行油封改造试验,试验前,这2台泵的月机油消耗量为40~50L ,改造后使用5个月,平均每月机油消耗量为5L,节约机油35~45L 。 关键词 柱塞式注水泵 漏油 原因分析 解决方案 长庆油田分公司第三采油厂共有柱塞式注水泵151台,年机油消耗量200余吨,占该厂机油总消耗量的70%左右。而80%左右的机油消耗量都是因注水泵柱塞联接杆油封磨损后漏失的,且无法回收再利用。柱塞式结构的注水泵在使用2~3月后,普遍存在联接杆油封磨损而漏机油的现象,需要更换油封。由于更换油封工作量大,且不方便,所以在现场不能及时更换油封。为不影响泵正常使用,操作工人采取机油边漏失边补充的措施。漏失的机油全部进入站点的污水系统,造成二次污染和材料成本上升。鉴于此,笔者对柱塞式注水泵漏油原因进行分析,并提出相应的解决方案。

1 结构及工作原理

柱塞式注水泵外形结构见图1。其动力部分和液力部分结构见图2

。

图1 柱塞式注水泵外形结构示意图

1)电动机;2)底座;3)传动部分;

4

)动力部分;5)液力部分;6)蓄

能器。

图2 泵动力部分和液力部分结构示意图

1)机身(传动箱);2)曲轴;3)连杆;

4)十字头;

5)联接杆;6)柱塞;7)耐震压力表;8)蓄能器;

9)安全阀;10)液缸体(泵头);11)排出阀总成;12)密封函总成;13)吸入阀总成;14)吸入管总成。

当电动机转动时,通过大小皮带轮和传动皮带带动泵动力部份的曲轴做旋转运动,曲轴带动连

杆、十字头做往复水平运动。十字头和联接杆及柱塞通过刚性连接为一体,因此十字头做往复水平运动时,会带动柱塞做往复水平运动。当柱塞向后运动时,泵腔内空间增大,压力下降,进液阀打开,液体进入泵腔,直到柱塞运动到最后位置,吸入过程结束。柱塞向前运动时,泵腔内的液体受到挤压,压力升高,进液阀关闭,排液阀打开,液体被柱塞推动,经排液阀排出,完成对液体的加压过程。

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石 油 机 械

CH I NA PETROLEUM MACH I NERY

2010年 第38卷 第4期

*长庆油田分公司第三采油厂QC 活动项目/柱塞式注水泵漏油治理0。

2漏油原因分析

柱塞式注水泵的润滑机油全部储存在泵动力部分机身下部的油池内,在泵工作时对曲轴、曲轴轴承、连杆、十字头和联接杆进行润滑,但有部分机油会随之泄漏。泵机身泄漏点有3个:一是机身动力输入端密封点;二是做水平运动的联接杆与机身密封处;三是机身机油呼吸阀处。

机身动力输入端安装了骨架油封,由于曲轴做旋转运动,且机身内、外压力一致,从该油封密封处泄漏的机油非常少;由于机身机油呼吸阀与大气相通,在夏季会出现部分机油挥发而发生泄漏,但泄漏量不大;联接杆与机身之间通过2只TC型结构的骨架油封密封,联接杆做水平运动时,若油封磨损,大量的机油就从该密封点泄漏,其漏失量占注水泵机油消耗量的80%左右。

泵工作时,联接杆由曲轴连杆带动做水平运动,从而带动柱塞做水平运动,此时骨架油封对联接杆表面的机油进行密封。当联接杆向右运动通过油封唇面后,其外表面上会有很薄的一层机油;联接杆向左运动时,由于骨架油封密封唇面与联接杆表面有一定的压力,骨架油封密封唇面会把联接杆表面的机油进行二次密封,这些机油被骨架油封唇面阻挡在外面,不能进入泵油池内,而是沿着油封侧面通过排污口流入下水道。

综上所述可以知道,柱塞式注水泵漏油的主要原因有2个:一是选配的骨架油封不合适,TC型结构的骨架油封只适用于旋转运动的密封,不适合水平往复运动的密封;二是骨架油封座结构设计不合理,在油封进行二次密封后,密封的机油没有设计回收的流道,造成机油全部漏失到下水道内。

3解决方案

找到柱塞式注水泵漏油原因后,笔者提出了相应的解决方案。选用一种最新结构的TG4骨架油封,其结构如图3所示。对油封座重新设计,使其可以把二次密封的机油进行回收。

TG4骨架油封外带环状螺纹,这种环状多层、线接触的静密封效果更佳;内圈动密封有3道唇口,比TC骨架油封增加1道密封辅助唇口。该辅助唇口的主要作用是支撑主唇口,使主唇口不易翻转与偏摆,增加密封稳定性。

油封座的改进主要是在油封安装孔处加工2

个

图3TG4骨架油封结构示意图

1)环状螺纹;2)金属骨架;3)防尘唇口;4)

密封辅助唇口;5)三唇口;6)主唇口;7)弹簧。

油槽,被二次密封的机油会沿着油槽下面加工的回收孔流出。回收孔上有1个细管,细管的另一头接油室液面较平稳处。因回收孔比油室液面较平稳处高15c m,这样二次密封的机油可通过细管流回油室被回收。改进后的油封座结构如图4

所示。

图4改进的联接杆油封座结构示意图

4应用效果及认识

2009年5月,在长庆油田分公司第三采油厂吴起采油作业区和集输大队的2台柱塞式注水泵上进行油封改造试验。采用TG4骨架油封代替TC骨架油封,并对油封座加工回收油槽和油孔,泵运转时可以看到机油从回收孔向外流,经回收油管流入机油室,实现了对注水泵机油的回收利用。试验前,这2台泵的月机油消耗量为40~50L,改造后使用5个月,平均每月机油消耗量为5L,节约机油35~45L。1台柱塞式注水泵改造费用为1000元,改造后2个月即可收回改造费用。因此,对柱塞式注水泵柱塞联接杆油封改造后,可以降低注水泵机油消耗,节约生产成本。

第一作者简介:田新民,工程师,生于1974年,1997年毕业于石油大学(华东)机械设计及制造专业,现从事油田采油设备管理工作。地址:(750006)宁夏银川市。电话:(0951)6800034。

收稿日期:2009-12-17

(本文编辑丁莉萍)

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2010年第38卷第4期田新民等:柱塞式注水泵漏油原因分析及解决方案