山東金鵬石化設備有限公司

二零一二年四月大流量對置式柱塞泵科技發(fā)展與改進的報告一、大流量對置式柱塞泵研發(fā)意義、技術創(chuàng)新及過程。往復式柱塞泵與離心泵。（一）往復式柱塞泵為容積泵，具有出口壓力高和效率高的特點。但同時因為其傳動原理的關系，又具有流量越大體積越大的致命弱點。離心泵具有體積小、流量大、易管理的優(yōu)點，致命的弱點是效率低。國家標準往復式柱塞泵泵效率不低于85%；離心泵泵效率一般在70%左右。往復式柱塞泵泵效、流量與體積的關系是一對矛盾體。（二）油田注水。我國原油開采業(yè)大部分進入中后期。一方面采油主要工藝為向地下高壓注水；另一方面，開發(fā)過程中產生的大量污水需要回注。特別像勝利油田這種地質的油田，日注水量在650000m3以上，90%以上用高壓離心泵實現(xiàn)。注水標準單耗平均在0.4Kw.h/m3左右，日注水耗電量650000m3×15MPa（平均值）×0.4Kw.h/m3.MPa=3900000Kw.h。如果用往復式柱塞泵注水，標準單耗0.33Kw.h/m3左右，日耗650000m3×15MPa×0.33Kw.h/m3.MPa=3217500Kw.h。日節(jié)電空間為3900000Kw.h-3217500Kw.h=682500Kw.h。年耗電量節(jié)約空間為682500Kw.h*365≈25000萬度。這樣巨大的節(jié)能空間，有識之士早在上世紀80年代末就已提出柱塞泵替代離心泵的課題。只是由于往復式柱塞泵泵效、流量與體積的矛盾始終解決不了，往復式柱塞泵難以被作為主力泵型用于注水工藝。鑒于往復式柱塞泵的高效性，公司在充分考慮到公司實力和市場需求的前提下，2005年5月，董事會立項開發(fā)大流量對置式高壓往復柱塞泵，旨在一定范圍內替代高壓離心泵。經過近三年的研究，2007年大流量對置式柱塞泵技術產生。大流量對置式柱塞泵工作原理示意圖如下：山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司

該項技術所解決的主要矛盾是：柱塞泵體積大、流量小、效率相對較高（長期驗證機組效率高于90%）與離心泵體積小、流量大、效率相對較低的矛盾。核心技術是：1、柱塞完全對置式平行布置，對稱分布在曲軸兩側，凸輪軸旋轉一周兩端的柱塞分別在對置的液力端工作，沒有空回程。2、相對于單邊柱塞泵，曲軸回轉過程中無阻礙運行，相對減輕了曲軸的載荷。3、充分利用了曲軸、柱塞、聯(lián)桿、十字頭、柱塞的運動慣性。4、吸收了凡兒彈簧的反作用力。第1條是核心技術的關鍵，相對減小了柱塞泵的體積，成就了幾代人大流量柱塞泵的夢想，衍生了相對常規(guī)柱塞泵效率大幅提高的后三條（3~5%）。圍繞該項技術產生了四項實用新型專利，正在申請發(fā)明專利一項，實用新型專利兩項山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司（三）應用與評價

1、應用效果。自2008年起，濱南、東辛、勝利等采油廠，先后啟用3DW80/16型8臺，5DW150/16型5臺。正在安裝7DW210/16型、9DW270/16型泵各1臺。根據各用戶使用效果和勝利油田能源站檢測報告顯示，節(jié)能效果顯著。附檢測報告。山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司2、產品鑒定經過近五年的應用與改進，2011年底山東省科技廳委托淄博市科委，對大流量對置式柱塞泵做出了鑒定。鑒定文件：（1）檢驗報告。（2）查新文件（3）鑒定證書山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司

二、大流量對置式柱塞泵研發(fā)過程中的認知與改進第一臺80m3/h,壓力等級16MPa3DW80/16型，在濱南采油廠林一注水站試用，關鍵技術突破以后，發(fā)展到今天350m3/h,壓力等級16.5MPa，9DW350/16型特大型大流量對置式柱塞泵，已經進入第六個年頭。期間大流量對置式柱塞泵試用過程中，存在的主要問題是：振動大、噪音大。山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司

第一臺3DW80/16型柱塞泵（上圖），2008年6月份在濱南林一注水站投入試用，科研方案、結構原理一次試驗成功。機組效率91.18%（油田能源站檢測報告）。但存在嚴重的噪音和振動超標。當時，大流量對置式柱塞泵剛剛問世，設計、制造與判斷問題的眼光，局限在單邊柱塞泵領域，注意力集中在加工精度上，忽視了更重要的管路安裝、進出口流速和基礎重量等因素，雖經多次改進，終因效果不明顯，而在運轉一年后拆除。2009年10月9日，第一臺5DW150/16型大流量對置式柱塞泵，在濱南濱四注投入回灌試用，節(jié)電效果為每天3000～4000度。振動、噪音指標都遠遠高于優(yōu)秀。只是出口壓力只有6兆帕而說明不了問題。2010年8月份，東辛采油廠辛五注水站，啟運1#3DW80/16泵和5#5DW150/16泵。運行過程中，振動大、噪音大，并出現(xiàn)過管線震裂現(xiàn)象。

經過2009年12月9日、2011年1月份兩次專家評審、診斷，認為，造成噪音超標的主要原因是振動帶來的。而理論上水平對置式柱塞泵，振動應小于單邊柱塞泵。經過對設計、圖紙、加工工藝的論證，排除了因制造原因造成的振動。在流體、基礎、機械等專家的一致認同下，認為，造成林一注3DW80/16泵、辛五注5#5DW150/16泵振動大、噪音大的基本原因：

1、出口管線細，流速超過3m/s，應控制在1.2m-1.8m/s之間。

2、基礎小。標準基礎以重量衡定，一般視地質條件的不同，基礎重量是主機重量的5-10倍。林一注3DW80/16泵基礎重量是主機重量的1.2倍，辛五注5#5DW150/16泵基礎重量是主機重量的1.6倍。

3、進出口管線未入地。大地是最好的減震器。山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司

三、重大改進大流量對置式柱塞泵，既有往復式柱塞泵的共性，更有它獨特的一面。經過近六年的探討與摸索，對它的認識基本成熟。并做了以下重大改進。

1、整機重心降低0.5米，底座降低0.15米，出口管線降低0.8米。

2、單體泵頭改為整體液力端，減少振源，方便操作。

3、優(yōu)化凸輪軸徑，改雙邊皮帶輪傳動為單邊傳動，加大了安全空間和操作空間。

4、明了叉式聯(lián)桿，使轉子流轉更流暢。

5、發(fā)明了旋轉變往復設備盤車器，使兩個人才能完成的工作，一個人輕松完成，廢止了近百年來用撬杠盤車的工藝。四、大流量對置式柱塞泵的應用選型參數、安裝說明

1、選型參數及說明⑴選型參數：山東金鵬石化設備有限公司型號進口壓力（MPa）排出壓力（MPa）流量（m3/h）柱塞電機功率（Kw）直徑（mm）行程（mm）沖刺（r/min）3DW80/160.1-1.51680761802824503535505DW150/160.1-1.516150842608003570587DW210/160.1-1.5162107829811203595529DW270/160.1-1.5162707829814003512052

⑵說明:大流量對置式柱塞泵設計基點壓力為16MPa，該基點壓力點的流量，為該型號的最高流量。用戶可在配套電機功率不變的前提下，在上表范圍內，根據需要調整流量與壓力。當流量在最高點，壓力低于16MPa時，電機功率適配。

2、設備安裝及說明：根據地質條件選擇在“基礎重量是設備重量的5-10倍原則內”選擇基礎設計。減速機式傳動準備了直角式和平行式兩種，推薦使用平行式減速機。山東金鵬石化設備有限公司3、尺寸安裝圖：

3DW80/16型：山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司5DW150/16型：山東金鵬石化設備有限公司山東金鵬石化設備有限公司7DW210/16型：山東金鵬石化設備有限公司9DW270/16型：

五、改革設想

1、重大改革為將減速機與主機優(yōu)化結合為一體，縮小體積。

2、現(xiàn)在曲軸有限元計算為標稱