大流量对置式柱塞泵

山东金鹏石化设备有限公司

二零一二年四月大流量对置式柱塞泵科技发展与改进的报告一、大流量对置式柱塞泵研发意义、技术创新及过程。往复式柱塞泵与离心泵。（一）往复式柱塞泵为容积泵，具有出口压力高和效率高的特点。但同时因为其传动原理的关系，又具有流量越大体积越大的致命弱点。离心泵具有体积小、流量大、易管理的优点，致命的弱点是效率低。国家标准往复式柱塞泵泵效率不低于85%；离心泵泵效率一般在70%左右。往复式柱塞泵泵效、流量与体积的关系是一对矛盾体。（二）油田注水。我国原油开采业大部分进入中后期。一方面采油主要工艺为向地下高压注水；另一方面，开发过程中产生的大量污水需要回注。特别像胜利油田这种地质的油田，日注水量在650000m3以上，90%以上用高压离心泵实现。注水标准单耗平均在0.4Kw.h/m3左右，日注水耗电量650000m3×15MPa（平均值）×0.4Kw.h/m3.MPa=3900000Kw.h。如果用往复式柱塞泵注水，标准单耗0.33Kw.h/m3左右，日耗650000m3×15MPa×0.33Kw.h/m3.MPa=3217500Kw.h。日节电空间为3900000Kw.h-3217500Kw.h=682500Kw.h。年耗电量节约空间为682500Kw.h*365≈25000万度。这样巨大的节能空间，有识之士早在上世纪80年代末就已提出柱塞泵替代离心泵的课题。只是由于往复式柱塞泵泵效、流量与体积的矛盾始终解决不了，往复式柱塞泵难以被作为主力泵型用于注水工艺。鉴于往复式柱塞泵的高效性，公司在充分考虑到公司实力和市场需求的前提下，2005年5月，董事会立项开发大流量对置式高压往复柱塞泵，旨在一定范围内替代高压离心泵。经过近三年的研究，2007年大流量对置式柱塞泵技术产生。大流量对置式柱塞泵工作原理示意图如下：山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司

该项技术所解决的主要矛盾是：柱塞泵体积大、流量小、效率相对较高（长期验证机组效率高于90%）与离心泵体积小、流量大、效率相对较低的矛盾。核心技术是：1、柱塞完全对置式平行布置，对称分布在曲轴两侧，凸轮轴旋转一周两端的柱塞分别在对置的液力端工作，没有空回程。2、相对于单边柱塞泵，曲轴回转过程中无阻碍运行，相对减轻了曲轴的载荷。3、充分利用了曲轴、柱塞、联杆、十字头、柱塞的运动惯性。4、吸收了凡儿弹簧的反作用力。第1条是核心技术的关键，相对减小了柱塞泵的体积，成就了几代人大流量柱塞泵的梦想，衍生了相对常规柱塞泵效率大幅提高的后三条（3~5%）。围绕该项技术产生了四项实用新型专利，正在申请发明专利一项，实用新型专利两项山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司（三）应用与评价

1、应用效果。自2008年起，滨南、东辛、胜利等采油厂，先后启用3DW80/16型8台，5DW150/16型5台。正在安装7DW210/16型、9DW270/16型泵各1台。根据各用户使用效果和胜利油田能源站检测报告显示，节能效果显著。附检测报告。山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司2、产品鉴定经过近五年的应用与改进，2011年底山东省科技厅委托淄博市科委，对大流量对置式柱塞泵做出了鉴定。鉴定文件：（1）检验报告。（2）查新文件（3）鉴定证书山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司

二、大流量对置式柱塞泵研发过程中的认知与改进第一台80m3/h,压力等级16MPa3DW80/16型，在滨南采油厂林一注水站试用，关键技术突破以后，发展到今天350m3/h,压力等级16.5MPa，9DW350/16型特大型大流量对置式柱塞泵，已经进入第六个年头。期间大流量对置式柱塞泵试用过程中，存在的主要问题是：振动大、噪音大。山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司

第一台3DW80/16型柱塞泵（上图），2008年6月份在滨南林一注水站投入试用，科研方案、结构原理一次试验成功。机组效率91.18%（油田能源站检测报告）。但存在严重的噪音和振动超标。当时，大流量对置式柱塞泵刚刚问世，设计、制造与判断问题的眼光，局限在单边柱塞泵领域，注意力集中在加工精度上，忽视了更重要的管路安装、进出口流速和基础重量等因素，虽经多次改进，终因效果不明显，而在运转一年后拆除。2009年10月9日，第一台5DW150/16型大流量对置式柱塞泵，在滨南滨四注投入回灌试用，节电效果为每天3000～4000度。振动、噪音指标都远远高于优秀。只是出口压力只有6兆帕而说明不了问题。2010年8月份，东辛采油厂辛五注水站，启运1#3DW80/16泵和5#5DW150/16泵。运行过程中，振动大、噪音大，并出现过管线震裂现象。

经过2009年12月9日、2011年1月份两次专家评审、诊断，认为，造成噪音超标的主要原因是振动带来的。而理论上水平对置式柱塞泵，振动应小于单边柱塞泵。经过对设计、图纸、加工工艺的论证，排除了因制造原因造成的振动。在流体、基础、机械等专家的一致认同下，认为，造成林一注3DW80/16泵、辛五注5#5DW150/16泵振动大、噪音大的基本原因：

1、出口管线细，流速超过3m/s，应控制在1.2m-1.8m/s之间。

2、基础小。标准基础以重量衡定，一般视地质条件的不同，基础重量是主机重量的5-10倍。林一注3DW80/16泵基础重量是主机重量的1.2倍，辛五注5#5DW150/16泵基础重量是主机重量的1.6倍。

3、进出口管线未入地。大地是最好的减震器。山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司

三、重大改进大流量对置式柱塞泵，既有往复式柱塞泵的共性，更有它独特的一面。经过近六年的探讨与摸索，对它的认识基本成熟。并做了以下重大改进。

1、整机重心降低0.5米，底座降低0.15米，出口管线降低0.8米。

2、单体泵头改为整体液力端，减少振源，方便操作。

3、优化凸轮轴径，改双边皮带轮传动为单边传动，加大了安全空间和操作空间。

4、明了叉式联杆，使转子流转更流畅。

5、发明了旋转变往复设备盘车器，使两个人才能完成的工作，一个人轻松完成，废止了近百年来用撬杠盘车的工艺。四、大流量对置式柱塞泵的应用选型参数、安装说明

1、选型参数及说明⑴选型参数：山东金鹏石化设备有限公司型号进口压力（MPa）排出压力（MPa）流量（m3/h）柱塞电机功率（Kw）直径（mm）行程（mm）冲刺（r/min）3DW80/160.1-1.51680761802824503535505DW150/160.1-1.516150842608003570587DW210/160.1-1.5162107829811203595529DW270/160.1-1.5162707829814003512052

⑵说明:大流量对置式柱塞泵设计基点压力为16MPa，该基点压力点的流量，为该型号的最高流量。用户可在配套电机功率不变的前提下，在上表范围内，根据需要调整流量与压力。当流量在最高点，压力低于16MPa时，电机功率适配。

2、设备安装及说明：根据地质条件选择在“基础重量是设备重量的5-10倍原则内”选择基础设计。减速机式传动准备了直角式和平行式两种，推荐使用平行式减速机。山东金鹏石化设备有限公司3、尺寸安装图：

3DW80/16型：山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司5DW150/16型：山东金鹏石化设备有限公司山东金鹏石化设备有限公司7DW210/16型：山东金鹏石化设备有限公司9DW270/16型：

五、改革设想

1、重大改革为将减速机与主机优化结合为一体，缩小体积。

2、现在曲轴有限元计算为标称