海水提升泵海水系統(tǒng)

PAGE10一、泵的基礎知識1、泵定義：泵是受電動機控制，驅(qū)使介質(zhì)運動，是將電動機輸出的能量轉(zhuǎn)換為介質(zhì)壓力能的能量轉(zhuǎn)換裝置。圖1離心泵結構剖面圖泵的分類：按照工作原理和結構，泵可分為葉片式泵、容積式泵及其它類型泵。②、根據(jù)介質(zhì)分：清水泵、污水（污物）泵、油泵、耐腐蝕泵、襯氟泵、排污泵等。從使用安裝方式分：管道泵、液下泵、潛水泵等。離心泵：3.1離心泵的工作原理：離心泵一般由電動機帶動，在啟動泵前，泵體及吸入管路內(nèi)充滿液體。當葉輪高速旋轉(zhuǎn)時，葉輪帶動葉片間的液體一道旋轉(zhuǎn)，由于離心力的作用，液體從葉輪中心被甩向葉輪外緣（流速可增大至15～25m/s），動能也隨之增加。當液體進入泵殼后，由于蝸殼形泵殼中的流道逐漸擴大，液體流速逐漸降低，一部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，于是液體以較高的壓強沿排出口流出。與此同時，葉輪中心處由于液體被甩出而形成一定的真空，而液面處的壓強Pa比葉輪中心處要高，因此，吸入管路的液體在壓差作用下進入泵內(nèi)。葉輪不停旋轉(zhuǎn)，液體也連續(xù)不斷的被吸入和壓出。離心泵是由于在葉輪的高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力的作用下，將水提到相應高處的，故稱離心泵。圖2離心泵工作原理3.2離心泵的種類3.2.1、①、單級泵：即在泵軸上只有一個葉輪；②、多級泵：即在泵軸上有兩個或兩個以上的葉輪，這時泵的總揚程為n個葉輪產(chǎn)生的揚程之和；3.2.2、①、低壓泵：壓力低于100米水柱；②、中壓泵：壓力在100-650米水柱之間；③、高壓泵：壓力高于650米水柱。3.2.3、①、單側進水式泵：又叫單吸泵，即葉輪上只有一個進水口；②、雙側進水式泵：又叫雙吸泵，即葉輪兩側都有一個進水口，它的流量比單吸式泵大一倍，可以近似看做是兩個單吸泵葉輪背靠背地放在了一起；3.2.4、①、臥式泵：泵軸位于水平位置；②、立式泵：泵軸位于垂直位置；3.3離心泵的“氣縛現(xiàn)象如果離心泵在啟動前殼內(nèi)充滿的是氣體，則啟動后葉輪中心氣體被拋時不能在該處形成足夠大的真空度，這樣槽內(nèi)液體便不能被吸上。這一現(xiàn)象稱為氣縛。為防止氣縛現(xiàn)象的發(fā)生，離心泵啟動前要用外來的液體將泵殼內(nèi)空間灌滿。3.4離心泵的參數(shù)流量Q（m3/h，L/h）；揚程H（m）；允許氣蝕余量△hr（m）；轉(zhuǎn)速n（轉(zhuǎn)/min），軸功率N和效率η。這類泵結構簡單、重量較輕、可以輸送溫度不超過803.4.1泵在工作時液體在葉輪的進口處因一定真空壓力下會產(chǎn)生液體汽體，汽化的氣泡在液體質(zhì)點的撞擊運動下葉輪等金屬表面產(chǎn)生剝落，從而破壞葉輪等金屬，此時真空壓力叫汽化壓力，氣蝕余量是指在泵吸入口處單位重量液體所具有的超過汽化壓力的富余能量。對于泵而言，能量增量主要體現(xiàn)在壓力能增加上，換算到基準面上的米液柱值。泵氣蝕余量是由泵廠確定的。單位為米液柱，用（NPSH）r表示。由泵廠根據(jù)試驗確定的汽蝕余量（以米液柱計）。用NPSHr表示。單位是：m。泵汽蝕余量是由泵本身的特性決定的，是表示泵本身抗汽蝕性能的參數(shù)。欲提高泵本身的抗汽蝕性能，必須盡量降低汽蝕余量。①、必需氣蝕余量即氣蝕余量，又稱為吸程（NPSH）r即：水泵進口處的壓強和水泵內(nèi)里面壓強最低處的差值，為P水泵進口-P最低。是一種規(guī)定值，如同水泵的流量揚程一樣，這個數(shù)值越小越好。是個廠家參數(shù)。單位用米。吸程=標準大氣壓-氣蝕余量-管道損失-安全量例：某泵氣蝕余量為4.0米，求吸程Δh則：Δh=10.33-4.0-H-0.5=5.83米②、有效氣蝕余量又稱裝置氣蝕余量：水泵進口處的壓強和水泵發(fā)生氣蝕的臨界壓強的差值NPSHa，P水泵進口-P氣蝕臨界，是個用戶參數(shù)。要想不發(fā)生氣蝕，必須NPSHa>NPSHr。即P水泵進口-P氣蝕臨界>P水泵進口-P最低。即，P最低>P氣蝕臨界，這當然也就不會發(fā)生氣蝕了。③、泵發(fā)生汽蝕的條件是由泵本身和吸入裝置兩方面決定的。因此，研究汽蝕發(fā)生的條件，應從泵本身和吸入裝置雙方來考慮，泵汽蝕的基本關系式為*：（NPSH）c≤（NPSH）r≤[NPSH]≤(NPSH)a

(NPSH)a=(NPSH)r或(NPSHc)：泵開始汽蝕，此時，這兩個值是相等的。

式中：（NPSH）a——裝置汽蝕余量又叫有效汽蝕余量，越大越不易汽蝕；'g4|

m+u0i（NPSH）r——泵汽蝕余量，又叫必需的汽蝕余量或泵進口動壓降，越小抗汽蝕性能越好；(NPSHc)——臨界汽蝕余量，就是泵在發(fā)生氣蝕那一瞬間的氣蝕余量；

[NPSH]——許用汽蝕余量，是確定泵使用條件用的汽蝕余量，通常取[NPSH]=（1.1～1.5）NPSHc。3.4.2、軸功率N：泵在一定流量和揚程下，電動機單位時間內(nèi)給予泵軸的功稱為軸功率。軸將動力（電機功率）傳給功部件（葉輪）的功率。功率值小于電機額定功率。3.4.3、效率η：3.5海水提升泵3.5.1①、海上平臺使用的長軸海水提升泵通常是多級離心泵，其軸長達20-30m，長軸泵的缺點是軸長，檢修時需要將軸一節(jié)一節(jié)地提到平臺甲板上，軸的聯(lián)結與固定比較麻煩。②、立式電機置于泵座頂端，通過分段的長軸將葉輪浸入介質(zhì)中。③、多數(shù)是一個立式單吸離心泵，其葉輪裝在井中動水位以下，動力機設置在井上，通過傳動長軸驅(qū)動葉輪在導流殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，水流沿導流殼與葉輪之間的流道，經(jīng)輸水管向上提升到地面。揚程高時可采用多個葉輪串聯(lián)的多級離心泵。由于傳動長軸的制造和安裝精度要求較高，效率隨井深的增加而顯著降低，因而一般只用于不超過100米的深井。3.5.2、電潛泵（電動潛油離心泵）①、是一種在井下工作的多級離心泵，由于電潛泵沒有長軸，不會出現(xiàn)長軸深井泵出現(xiàn)的問題，在海上石油平臺已廣泛使用，對電機功率在幾十千瓦的泵尤為合適；圖3電潛泵結構圖電潛泵組成：（Ⅰ）、井下部分：主要是電潛泵的機組，它由多級離心泵、保護器和潛油電動機三部分組成，起著抽油的主要作用。（Ⅱ）、地面部分：由變壓器組、自動控制臺及輔助設備（電纜滾筒、導向輪、井口支座和掛墊等）組成。（Ⅲ）、中間部分：由電纜和油管組成，將電流從地面部分傳送給井下部分，采用的是特殊結構的電纜。在油井中利用鋼帶將電纜和油管柱泵、保護器外殼固定在一起。④、電潛泵優(yōu)點：電潛泵(ESP)采油工藝具有設備結構簡單、效率高、排量大、自動化程度高等優(yōu)點，廣泛應用于非自噴高產(chǎn)井、高含水井和海上油田。統(tǒng)計資料顯示，電潛泵的平均產(chǎn)液量是傳統(tǒng)桿式泵的2倍以上。百勤引進國外先進的電潛泵系統(tǒng)，應用于超深下入，高排量開采具有高可靠性、耐高溫高壓、自動化程度高、兼容性好等優(yōu)點。3.5.3、長軸深井泵和電潛泵外觀主要區(qū)別：長軸深井泵的電機在泵的上端、而電潛泵的電機在泵的下端（這個區(qū)別有助于我們從PID中辨識泵的種類）3.5.4、為了使泵的葉輪在任何時候都浸沒在水下，因此泵的葉輪應在最低天文潮位時，位于最大波高的波谷以下，浸入深度以1m或大于1m以下7二、泵的選型泵選型依據(jù)，應根據(jù)工藝流程，給排水要求，從五個方面加以考慮，既液體輸送量、裝置揚程、液體性質(zhì)、管路布置以及操作運轉(zhuǎn)條件等。1．流量是選泵的重要性能數(shù)據(jù)之一，它直接關系到整個裝置的的生產(chǎn)能力和輸送能力。如設計院工藝設計中能算出泵正常、最小、最大三種流量。選擇泵時，以最大流量為依據(jù)，兼顧正常流量，在沒有最大流量時，通常可取正常流量的1.1倍作為最大流量。2．裝置系統(tǒng)所需的揚程是選泵的又一重要性能數(shù)據(jù)，一般要用放大5%—10%余量后揚程來選型。3．液體性質(zhì)，包括液體介質(zhì)名稱，物理性質(zhì)，化學性質(zhì)和其它性質(zhì)，物理性質(zhì)有溫度c密度d，粘度u，介質(zhì)中固體顆粒直徑和氣體的含量等，這涉及到系統(tǒng)的揚程，有效氣蝕余量計算和合適泵的類型：化學性質(zhì)，主要指液體介質(zhì)的化學腐蝕性和毒性，是選用泵材料和選用那一種軸封型式的重要依據(jù)。4．裝置系統(tǒng)的管路布置條件指的是送液高度送液距離送液走向，吸如側最低液面，排出側最高液面等一些數(shù)據(jù)和管道規(guī)格及其長度、材料、管件規(guī)格、數(shù)量等，以便進行系統(tǒng)揚程計算和汽蝕余量的校核。5．操作條件的內(nèi)容很多，如液體的操作T飽和蒸汽力P、吸入側壓力PS（絕對）、排出側容器壓力PZ、海拔高度、環(huán)境溫度操作是間隙的還是連續(xù)的、泵的位置是固定的還是可移的。三、選泵的具體操作根據(jù)泵選型原則和選型基本條件，具體操作如下：1．根據(jù)裝置的布置、地形條件、水位條件、運轉(zhuǎn)條件，確定選擇臥式、立式和其它型式(管道式、潛水式、液下式、無堵塞式、自吸式、齒輪式等)的泵。2．根據(jù)液體介質(zhì)性質(zhì)，確定清水泵，熱水泵還是油泵、化工泵或耐腐蝕泵或雜質(zhì)泵，或者采用無堵塞泵。安裝在爆炸區(qū)域的泵，應根據(jù)爆炸區(qū)域等級，采用相應的防爆電動機。3．根據(jù)流量大小，確定選單吸泵還是雙吸泵；根據(jù)揚程高低，選單級泵還是多級泵，高轉(zhuǎn)速泵還是低轉(zhuǎn)速泵(空調(diào)泵)、多級泵效率比單級泵低，如選單級泵和多級泵同樣都能用時，首先選用單級泵。4．確定泵的具體型號確定選用什么系列的泵后，就可按最大流量，(在沒有最大流量時，通?？扇≌Ａ髁康?.1倍作為最大流量)，取放大5%—10%余量后的揚程這兩個性能的主要參數(shù)，在型譜圖或者系列特性曲線上確定具體型號。操作如下：利用泵特性曲線，在橫坐標上找到所需流量值，在縱坐標上找到所需揚程值，從兩值分別向上和向右引垂線或水平線，兩線交點正好落在特性曲線上，則該泵就是要選的泵，但是這種理想情況一般很少，通常會碰上下列兩種情況：第一種：交點在特性曲線上方，這說明流量滿足要求，但揚程不夠，此時，若揚程相差不多，或相差5%左右，仍可選用，若揚程相差很多，則選揚程較大的泵?；蛟O法減小管路阻力損失。第二種：交點在特性曲線下方，在泵特性曲線扇狀梯形范圍內(nèi)，就初步定下此型號，然后根據(jù)揚程相差多少，來決定是否切割葉輪直徑，若揚程相差很小，就不切割，若揚程相差很大，就按所需Q、H、，根據(jù)其ns和切割公式，切割葉輪直徑，若交點不落在扇狀梯形范圍內(nèi)，應選揚程較小的泵。選泵時，有時須考慮生產(chǎn)工藝要求，選用不同形狀Q-H特性曲線。5．泵型號確定后，對水泵或輸送介質(zhì)的物理化學介質(zhì)近似水的泵，需再到有關產(chǎn)品目錄或樣本上，根據(jù)該型號性能表或性能曲線進行校改，看正常工作點是否落在該泵優(yōu)先工作區(qū)？有效NPSH是否大于（NPSH）。也可反過來以NPSH校改幾何安裝高度？6．對于輸送粘度大于20mm2/s的液體泵（或密度大于1000kg/m3），一定要把以水實驗泵特性曲線換算成該粘度（或者該密度下）的性能曲線，特別要對吸入性能和輸入功率進行認真計算或較核。7．確定泵的臺數(shù)和備用率：a、對正常運轉(zhuǎn)的泵，一般只用一臺，因為一臺大泵與并聯(lián)工作的兩臺小泵相當，（指揚程、流量相同），大泵效率高于小泵，故從節(jié)能角度講寧可選一臺大泵，而不用兩臺小