注水泵震动过大的原因与对策分析

摘要：油田注水系统是油田开发核心设备，注水泵常常出现震动过大的现象，不仅引起了其他设备及附属管线的震动，而且给生产工艺操作人员及设备维修人员带来了较多的工作量，注水泵随着震动加大，泄漏量也逐渐加大，需要生产操作人员频繁转移泄漏的废液；同时，震动过大引起注水泵的气囊等部件频繁损坏。为此，针对震动过大的问题，进行仔细观察，经过全面剖析，找到了问题的根本原因，并从根本上解决，实现降本提质增效。

关键词：注水泵；震动过大；原因；对策

1生产概况与存在问题

(1)运转时噪音增大；(2)震动加剧，造成泵的出口管线及管线上的附属仪表设备异常震动；(3)两台注水泵储能器需要经常充氮气，且均出现了气囊破裂现象；(4)两台注水泵泵阀弹簧都出现断裂现象。

2探究分析，确定要因

2.1现场确认注水泵泵体对中有无问题

施工改造作业以及吊装货物等其他作业，会引起地面承重发生变化，进而引起泵撬或者注水泵结构发生变形，是否导致泵的对中有问题。

2.2现场确认注水增压泵是否排量不足

针对可能是因为注水泵上游的注水增压泵排量不足，导致注水泵高震动。现场通过清洗注水增压泵进口滤器，并启动了两台注水增压泵(均为离心泵)做试验。启动两台注水增压泵后发现注水泵运行时状态仍无明显好转，说明注水泵入口的流量由单台注水增压泵就已经满足其供液要求。

2.3现场确认是否蓄能器气囊压力设定不合适

经过现场运行期间观察，发现每次震动高或者噪音大时，进行拆卸蓄能器气囊检测均发现其气囊压力降低了，或出现破裂了。油田现场按照厂家技术规格书要求先后进行了多次压力充装试验，但是仍未根本解决高震动高噪音问题，反而出现气囊多次破损现象。因此分析气囊不是导致前述故障现象发生的根本原因，而是有其他因素导致蓄能器气囊损坏和高震动的产生。

2.4现场确认是否注水泵泵腔有大量气体导致震动加剧、噪音增大

在发现问题进行分析原因后，现场在注水泵出口放气管线上多次排气试验，均发现有大量气体，且多次长时间排放后，重新启动注水泵运转发现状态有较为明显的好转。因为需进一步全面分析产生大量气体的根本原因。

在油田投产初期，注水泵运行基本保持平稳，因为在油田开发初期，油田的生产工艺处理系统分离出来的生产污水较少，因而进入生产水舱的高温生产污水也很少。为了满足配注的需要，在注水泵上游的净水舱中掺入了大量的水源井的水源。由于水源井水源的温度只有45～50℃，而生产工艺处理系统分离出来的水基本上接近90℃；两者混合之后的注水水源温度相对较低，在50℃左右。再加上由于注水增压泵出口(即注水泵入口)管线至注水泵吸入口，设计有一段倒U形管，易造成注水泵入口管线易于集气。当气体达到一定容积时，就会引起注水泵的吸入状态变差，随着运行时间延长，最终造成注水泵气蚀，引起注水泵进出口管线震动过大。最终体现在阀及阀弹簧经常损坏，注水泵进出口管线剧烈震动，严重影响正常生产。

3主要技术对策与实施效果

注水泵通常是柱塞泵或多级离心泵，利用电力向电动机输送，从而使泵用设备通过电动机高速旋转。曲柄连杆机构是高速旋转电机动力端的主要机械单元装置。在此机械单元，实现将电动机的转动转化为往复活塞运动。在此基础上，往复泵缸容积会发生不同程度的变化。液体不断吸入和排出，只有当注入压力达到预定目标时，才能完成注水。

柱塞泵是属于液态系统的一个重要装置，它通过柱塞在缸套中的反复运动，从而使密闭的缸体容器密度发生变化来实现吸油、压油等一系列实用性功能。

通过利用柱塞泵的工作原理分析得知，柱塞泵的震动是由于供液不平稳，柱塞泵的压力变化所引起的，通常表现为进出口管线的震动。而管线的震动是由压力的波动引起的，压力的波动又是由流量波动引起的。其关系表现为：流量波动→压力波动→管线震动。

当泵的吸液和排液交替进行时，各个零部件的振动信号会依次反映在往复泵的表面。为了区分油田往复泵产生的故障是否应该维修，需要对油田往复泵常见故障进行分析和总结。经过前面一系列相关原因的全面分析排查，结合注水泵的工作原理，综上所述提出以下几点整改解决措施。

(1)对注水泵的入口管线进行改进，在倒U形管的最顶端增设放气阀和放气管线，操作人员巡检时每2h进行定期排放一次顶部集聚的气体。

(2)合理控制蓄能器预设压力。

(3)选取合适的阀弹簧材质，以避免阀弹簧过快损坏。

(4)设备正常运行时，注水增压泵出口旁通阀门保持全关，以保证注水泵的入口供水量，如因注水泵排量较配注量大则采用注水泵回流方式控制。(5)定期倒泵清洗注水增压泵滤器，以免造成注水增压泵的供液不足，从而导致注水泵的入口供水量不足。

根据以上整改措施，进行落实完成整改之后，噪音过大问题、震动过大问题均极大地降低，有效解决了注水泵及管线频繁震动过大的问题，规避了导致发生油田关断和跑冒滴漏事故的风险。保障了油田持续稳定注水，还减少了设备检修工作量和更换成本。另外，结合注水泵的工作原理，进行合理确定蓄能器气囊中的预压力，它亦是消除柱塞泵震动的根源。当蓄能器预压力过低或过大时，蓄能器基本上起不到降低压力波动的作用。在预压力的选取上，除考虑消波效果外，还应顾及到气囊的寿命，预压力过高，气囊寿命相对较短。排出蓄能器的预压力不超过极限压力的60%；吸入蓄能器的预压力是进口平均压力的80％。目前两台注水泵运转一直非常稳定。注水泵出口管线未出现震动现象，注水泵各辅助配件均未再出现损坏事件，储能器气囊也未进行过氮气补充。不仅充分地保障了油田注水持续稳定，还大大减少了设备检修工作量和设备更换成本。

通过对柱塞泵故障现象进行分析，提出改善柱塞泵震动的几个方案，结合现场实际运行状态，在不影响正常生产的前提下，利用一些可行性措施解决了柱塞泵震动问题，经改造后，取得了很好效果，为今后解决柱塞泵震动提供了可借鉴的经验。结合现场实际，根据解决柱塞泵震动的对策，进一步优化工艺操作，通过加装放气阀、优化蓄能器压力等措施后，泵一直运行平稳，故障率明显降低，满足工艺流程需要，提高了设备的运行周期，从而稳定设备运转，降低设备检修费用以及备件更换成本，提高了企业经济效益，达到降本增效的目的。

4结语

在发现生产工艺流程的关键设备注水泵存在震动较大的现象后，能够及时组织机械维修人员对故障泵进行检修，更换损坏备件，总结目前设备运转状态，结合以前丰富的现场流程管理实际经验，运用自身专业知识和扎实的工作能力，从设备工作原理入手，解决了这一困扰影响正常生产的棘手问题。

虽然这一技改项目的处理解决方法不是很复杂，但是此项目对自身专业基础知识要求比较高，需要在掌握设备工作原理的同时，融会贯通，灵活运用，通过从现象看本质存在的问题来分析从而找到解决办法，充分展现了现场工作人员发现问题、分析问题、处理问题的能力。通过设备故障的表象和设备运转状态的现场细致观察分析，注水泵入口倒U形弯加装放气阀、根据注水压力合理调整蓄能器压力等措施之后，正常工况下没有再次出现注水泵频繁震动等故障的现象，从而使设备能够稳定运转，提高了企业经济效益，达到降本增效的目的。

在柱塞泵的使用和维护中，有很多问题需要引起注意，其中包括流程状态发生变化、蓄能器压力控制、流程设计缺陷等等，通过对柱塞泵震动原因的分析处理，以及加强工作中的预防性维修，不仅能够使装置运行得更稳定，而且能够延长柱塞泵的使用寿命，降低生产作业成本以及维修工作量。