在培训教学中巧解多级离心泵平衡管发热难题

孙福友

【摘 要】原油在开采过程中，要通过离心泵向油层注水或聚合物来补充油层压力以驱替油层中的原油到油井井底，再利用机采将原油举升到地面。离心泵在实际应用过程中经常会出现离心泵平衡管发热，导致离心泵不能正常工作，影响给油层补充压力，使原油不能正常开采。大庆油田技术培训中心作为中石油培训基地特别建设了高压注水泵站实训室，开发了高技能人才注水泵工培训班，来提高现场工作人员对这一问题的预防、分析、判断和解决的能力，以提高油田现场操作人员的工作能力。

【关键词】平衡管发热;预防;处理;培训

【中图分类号】G808.14       【文献标识码】A

【文章编号】2095-3089（2019）15-0015-01

原油在开采过程中，要通过离心泵向油层注水或聚合物来补充油层压力以驱替油层中的原油到油井井底，再利用机采将原油举升到地面。离心泵在实际应用过程中经常会出现离心泵平衡管发热，导致离心泵不能正常工作，影响给油层补充压力，使原油不能正常开采。在实际作中由于多级泵离心泵能够产生很高的出口压力，来满足向油层注入的任务，为此，其在油田被广泛使用。在实际工作中如果多级离心泵平衡管发热，岗位员工处理的办法是倒备用泵来满足生产，然后停止故障离心泵上报等待专业部门处理。专业人士对事故泵相关部位进行保养检测达标后再重新组装，继续运转。但这一过程耗资多时间长甚至影响生产。为此，如何做到早预防、早处理一直是油田企业关注问题，也是培训部门急于开发解决的教学问题。大庆技师学院作为中石油培训基地，2017年成立专门课题组，通过建设高压注水泵实训室，开发了各个级别的注水工操作培训项目，通过员工培训来提高现场工作人员对这一问题的预防、分析、判断和解决的能力，以提高油田现场操作人员的工作能力。

一、高压注水泵站实训室的建设

为了模拟生产实际，我们在校园建造了高压注水泵站，形成了专业化实训工位，工位配置采用油田生产设备和其运行参数，以利于对油田在职员工注水泵工各个级别项目的专业理论和技能培训。

因为我们建设的注水站不是用于生产而是教学设备，所以我们在教学活动中，学习那部分知识或技能，可以将设备那部分拆解开来，供学员直观。例如在讲解类似离心泵平衡管发热的原因分析和预防处理这样难以理解的专业技术理论问题和测量离心泵转子抬量操作等课题。

实训室的建成，既可以运转观察状态，分析各个参数的变化及其联系。也可以停下来在没有电机运转，高压离心泵不带压，没有噪音的条件下，讲解注水泵工各个级别的各个操作项目和专业理论知识。为了让学员能够联系的理解掌握平衡管发热的原因，首先要概述离心泵的辅助系统。如配电和电机的操控系统，电机的冷却系统，离心泵轴承强制润滑系统，高塔润滑压力补偿系统，仪器仪表参数显示记录及传感设备等，让学员达到了解的程度，然后讲解具体课题。

二、平衡管发热的原因分析

1.平衡管的结构。

油田常用的是11级离心泵。其平衡管直径约30毫米，两头是带正扣螺纹与泵体丝扣连接，中间是由壬连接。平衡管一头安装在多级离心泵的吸入口侧面，与吸入口孔眼连通。另一头安装在离心泵尾端，其中平衡环安装在泵尾端平衡室内的壳上，用6条螺钉紧固，6条螺钉可以微调平衡环与平衡盘工作端面的平行度，属于定子。平衡盘安装在离心泵的转子尾部平衡室里，与平衡环配合形成平衡室内室，随轴旋转属于转子。转子工作时在电机的带动下，通过连轴器将电机的旋转运动传递给离心泵，带动离心泵的转子做旋转运动。

2.平衡管的作用。

平衡管的作用是把平衡盘后侧即平衡室外室的压力卸到离心泵的进口，使平衡室外室的压力降低。使平衡室内室与外室存在足够的压差。这个压差可以平衡由离心泵叶轮产生指向吸入口的轴向力。

3.平衡管发热的原因。

多级离心泵叶轮两侧面即吸入口面比背面的环形面积小，工作时离心泵背面受到的推力大于吸入口推力，再加上叶轮吸入口均匀的吸入叶片在吸液时产生的指向吸入口轴吸力，两个力的合力使转子产生一个指向吸入口的轴向力，因叶轮数量的增多和流体压力增大，轴向力随之增大。如果平衡盘不能有效平衡这个轴向力，叶轮会带动转子向吸入口串动，平衡盘和平衡环必然摩擦而生热。造成衡盘摩擦平衡环生热的原因：一是平衡环与平衡盘平行度不达标。平衡环安装在泵壳上时如果没有调整好与平衡盘的平行度，或者平衡盘自身的平行度误差超标，平衡室内室憋压不足导致平衡盘和平衡环摩擦生热。电机轴与离心泵轴安装时径向偏差超标，导致平衡盘与平衡环不平行度超标，平衡室内室憋压不足使平衡盘和平衡环摩擦生热。理论上在平衡盘和平衡环工作面上任选均匀对称的4个点，测其对称2点间隙差0.1毫米之内。理想状态是平衡盘和平衡环凸起工作面能扣的严，即间隙差是0毫米，扣不严最大间隙也不能超标，否则平衡盘与平衡环平行度超标，平衡盘不工作。二是平衡管畅通不堵塞。平衡管有堵塞不畅会造成平衡室外室压力过高，使平衡室内外压差不足，平衡盘磨平衡环生热。以上两个条件必须同时达标，否则多级离心泵平衡盘和平衡环摩擦产生热，传导给平衡室的流体，热流体流经平衡管时传导给平衡管，使平衡管发热。

三、平衡管发热的预防

1.对于新泵组装安装质量验收要专业，确保设备处于良好状态。

2.加强岗位员工培训，使员工掌握多级离心泵的结构和工作原理。

在实际生产中能够通过自身对离心泵进行正确的拆、装及检测。从而能够对离心泵进行正确的日常维护，对于出现的突发事件能够通过预判形成合理有效的解决方案。大庆油田技术培训中心建设的注水站为油田进行了多次的岗位员工的培训，通过培训员工专业知识和技能得到了显著提高，在油田的技术大赛中显现出很多技术高手。在巧解多级离心泵平衡管发热难题培训中发挥了不可替代的作用。

3.正常生产时做好多级离心泵维护保养是预防平衡管发热的有效方法。

其保养方法具体如下：（1）做好每日的例保。一是做好泵机组的清洁卫生工作;二是检查各部件紧固螺栓，保证无松动滑扣等现象;三是检查和加注润滑脂和润滑油，保证机组不缺油干磨;四是检查调节填料密封的松紧程度;五是调节泵在规定的技术参数下运行。（2）做好一保（1000±8小时）。一是完成例行保养的各项工作;二是检查填料函和更换填料。（3）做好二保（3000±8小时）。一是完成一级保养的各项工作;二是检查泵的前、后轴承;三是检查电动机的前、后轴承;四是检测机泵同轴度。

四、平衡管发热的处理

平衡管发热处理最有效的方法是做好离心泵的三级保养（10000±24小时）。（1）完成一、二级保养的工作;（2）脱离心泵机泵联轴器，卸下离心泵;（3）卸下离心泵叶轮、泵壳、轴套、密封、油（水）封、轴承和轴;（4）检查保养电动机前后轴承;（5）检查密封填料轴承套，表面无磨损，螺纹配合紧密;（6）检查清洗叶轮及泵壳，叶轮及泵壳无裂纹和缺损，无严重腐蚀现象，出入口平整光滑，螺丝紧固，无松动滑扣;（7）检查测量叶轮与密封环间隙不超过0.25mm;（8）检查校正泵轴及联轴器和泵轴的配合，轴表面无伤痕及明显磨损，弯曲不超过0.06mm;（9）检查联轴器，调整联轴器的同心度;（10）对叶轮做静平衡试验;（11）测量电动机和泵的振动情况;（12）检查清扫电动机，检查电动机轴承，定子线圈绝缘良好;（13）检查调整补偿器触点及线圈绝缘，触点接合处应平整，无烧坏痕迹，线圈绝缘良好;（14）绝缘漆无脱落，隔板齐全完整，手柄转动自如。

通过建设教学用高压注水泵站，并应用在培训课堂，使多级离心泵平衡管发热的原因，直观明了的展现出来。难题变得不难了，学生的关注度和参与度明显提高。学生的专业操作能力和理论知识有很大进步，学生回到崗位上，平衡管发热的频次降低了，操控离心泵得心应手显得很从容。