隔膜计量泵在苏里格气田的应用

[摘 要]苏里格气田是长庆油田公司储量最大的气田，所以苏里格气田的试采工程非常重要，而试采工程采用的脱水工艺与靖边气田采用的工艺不同，采用的是新的低温脱水工艺，对甲醇的使用量大大增加，明显注醇泵的作用比较重要，加之国内气田大多采用的是柱塞泵，对隔膜计量泵使用经验较少，因此本论文主要从隔膜计量泵的原理结构进行分析，分析了常见的故障原因以及隔膜计量泵的保养，并且把两种隔膜计量泵最后根据现场使用的实际情况提出了改进的建议。

中图分类号：TH323 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0364-02

1 隔膜计量泵原理结构

1.1 基本原理

隔膜计量泵泵头中柱塞的往复运动交替的通过液压油推动隔膜，将液压油吸回柱塞腔，从而导致隔膜在两侧的限位护盘间振动。在吸入冲程，柱塞将隔膜拉向液压油一侧的护盘，泵头出口单向阀关闭，入口单向阀打开，介质（甲醇）吸入隔膜腔；在排出冲程，柱塞将隔膜压向介质（甲醇）一侧的护盘，吸入单向阀关闭，出口单向阀打开，从而将介质（甲醇）压出隔膜腔。通过调节传动机构来调节柱塞的伸缩量，从而改变隔膜振动的幅度，使介质（甲醇）压出（吸入）的量产生变化。

1.2 利瓦隔膜计量泵的传动原理

电动机通过蜗杆和固定在蜗轮上的空心轴直接驱动可变偏心轮。连杆把可变偏心轮的旋转运动转化为活塞杆的往复运动。通过手轮调节调节杆，使带螺纹-槽口的滑轴轴向运动，而可变偏心轮则作径向移动，由此，无论在泵停止还是工作时，冲程长度都能连续调节。

1.3 米顿罗隔膜计量泵的传动原理

电动机带动蜗杆，蜗杆驱动蜗轮，蜗轮驱动一个曲柄使之在一个可变偏心轮上旋转，由于曲柄平面在垂直方向改变倾角，因此通过曲柄与柱塞相连可获得往复运动。通过从垂直位置开始调节曲柄平面斜度可使泵行程长度从零增至最大值。

1.4 泵头各部件

1.4.1、隔膜

利瓦隔膜计量泵的隔膜采用的是双层聚四氟乙烯塑料隔膜，隔膜一层损坏后，另外一层隔膜还能够起到作用，不至于立即停泵，可以根据生产情况来安排隔膜的更换。

米顿罗隔膜计量泵MC型泵是单层聚四氟乙烯塑料隔膜，在大的排量下隔膜受吸入影响，易损坏；MB型泵是单层不锈钢隔膜，如果补油阀出现补油问题的话，隔膜容易损坏。

1.4.2阀座

利瓦隔膜计量泵的阀座都是采用单阀座和阀球，阀座采用的是线性密封，由于在高压和长时间的冲刷，加之阀球与阀座的频繁撞击，这种密封性易失效，这就决定了阀座属于易损坏部件。

米顿罗隔膜计量泵MC型泵是单阀座和阀球，阀座采用的是线性密封，由于在高压和长时间的冲刷、阀球与阀座的频繁撞击，这种密封性易失效，这就决定了阀座属于易损坏部件；MB型泵是双阀座和阀球，阀座采用的是线性密封，由于在高压和长时间的冲刷、阀球与阀座的频繁撞击，这种密封性易失效，这就决定了阀座属于易损坏部件。

1.4.3安全阀

安全阀在泵头中具有抗过载保护功能，如果受到意外的误操作，安全阀将自动打开释放液压腔中的压力，保护泵头不受到高压的损坏。安全阀的释放压力可以根据需要来调整，但是利瓦隔膜计量泵的释放压力在泵出厂时已经调整为28.5MPa，米顿罗隔膜计量泵的安全阀根据现有生产井的实际情况来确定已经调整为26MPa。

工作原理：通过弹簧的弹力紧压在具有密封性的阀体上，当液压油的压力超过弹簧的弹力后，阀自动打开，通过调节螺丝对弹簧压缩量的幅度来设定压力大小，弹簧的被压缩幅度越大，则安全阀的释放压力越高，反之，弹簧的被压缩幅度越小，则安全阀的释放压力越低。

1.4.4补油阀

当液压腔中液压油缺少时补油阀自动将液压油补充到液压腔中，这两种泵都采用的是自动的补油系统，采用的是单向阀，只许液压油进而不许液压油从补油阀反流。

工作原理：当液压腔中压力小时，给阀球一个拉力，这个拉力大于弹簧的拉力时，单向阀自动打开，液压油自动进入液压油腔。

1.5 隔膜计量泵的优点

隔膜计量泵的优点主要有以下几点：

1.5.1密封无泄露

隔膜计量泵是唯一一种非动密封及柱塞不接触介质的泵。流体通过一个液力驱动的夹层隔膜传输介质，并且将外界及泵传动机构与介质隔开。这样可以长期工作，减少停车维修时间。

1.5.2干运行保护

由于无动密封和拄塞不接触介质，过程隔膜计量泵可以无负载运转，并且可以柔和输送介质。

1.5.3过载保护

液力驱动隔膜的隔膜计量泵具有抗过载和耐真空性，泵头压力过高安全阀将自动打开泄压。

利瓦隔膜计量泵过载设置压力为28.5MPa；米顿罗隔膜计量泵过载设置压力为26MPa。

2 故障判断及维修

2.1隔膜损坏

2.1.1隔膜损坏故障分析

① 利瓦隔膜计量泵

由于利瓦隔膜计量泵采用的是双隔膜泵头，而且在泵头装有压力表，压力表的取压系统和两层隔膜中间的油膜相连，所以在有一层隔膜损坏后，压力表即会有压力显示在压力表上。虽然有一层隔膜损坏，但是泵头还可以继续使用，不至于立即停泵，工作人员可以根据生产情况安排更换隔膜。

② 米顿罗隔膜计量泵

米顿罗隔膜计量泵采用的是单隔膜泵头，当隔膜损坏的时候，可以根据甲醇由泵头吸入液压油箱、水表不转、液压油损失快等现象。

隔膜损坏的主要原因有：

由于长时间的全排量注醇，加快了隔膜疲劳损坏；由于泵吸入量不足，隔膜变形幅度过大，隔膜损坏；泵头设计问题。

2.1.2隔膜更换注意事项

① 利瓦隔膜计量泵

由于利瓦隔膜计量泵是双隔膜，更换了隔膜以后在两层隔膜之间有气体，气体具有较强的压缩性，导致泵无法正常的工作，所以就必须将隔膜之间的气体完全的排出。所以就要将油灌装到隔膜之间，使气体排出。在液压油装好后注意从溢流阀处将液压腔中的气体排出。

② 米顿罗隔膜计量泵

米顿罗隔膜计量泵MC型泵更换隔膜时要注意隔膜的正反面，蓝色的一面向介质端。在液压油装好后注意从溢流阀处将液压腔中的气体排出。

2.2 阀座损坏

2.2.1阀座损坏故障分析

阀座由于在高压状态下流体及介质中的微量杂质对阀座密封线的冲刷、磨损后，使阀座的密封性失效，故引起泵上量不足、水表不转、水表到转、压力表不起压和压力表表针摆幅过大等情况。

阀座损坏的主要原因有：阀球不合适，自重不够，不能及时座死；阀座的材质较软，密封线易被高压流体冲刷而损坏；介质中的杂质含量较高，夹在密封线上，而使密封实效。

2.2.2隔膜更换注意事项

① 利瓦隔膜计量泵

利瓦隔膜计量泵的阀座在更换时要注意将加工的垫片都加在阀座的上下面上，因为在国内加工的阀座加工尺寸难以达到进口配件的标准，而且在经常更换阀座后使阀座与泵头中接触的密封面磨损度变大，所以加上垫片后能够增强阀座与泵头的密封性。在使用阀座前先将阀座和阀球放在一起观察其密封性，保证密封好的情况下将阀座安装上。

② 米顿罗隔膜计量泵

米顿罗隔膜计量泵MC型泵更换阀座时要注意阀座的正反面；注意装全密封面处的垫片。

2.3 其他故障

这两种隔膜计量泵除了以上易磨损件损坏外，还有以下两种情况：

2.3.1电动机轴不良，一般从电动机的运转时就可听见刺耳的声音，将电动机的风扇罩卸掉，加入适当的油即可；

2.3.2隔膜计量泵的传动部分失效，通过判断油有无运动即可知道是在传动的哪一部分出现问题。

2.4 隔膜计量泵的保养

这两种隔膜计量泵必须按以下的要求进行日常的保养维护：

每天检查液压油的液位，不足50%时加入相应型号的液压油至50%；

每周检查油的液位，不足50%时加入相应型号的油至50%；

每半月清洗泵进口处小过滤器；

每半月倒换甲醇罐出口处过滤器，并且清洗；

每半年更换油（冬夏季型号）；

3 两种隔膜计量泵的对比分析

通过6个月的实际运行情况，对两种泵的性能对比分析得出以下结论：

3.1 泵耗

利瓦隔膜计量泵EH型电动机功率为3.0kW、排量100L/h（其中一台为2.2kW、排量100L/h），而米顿罗MC型隔膜计量泵的功率为4.0kW、排量100L/h，这就表明在长期使用时，利瓦隔膜计量泵能耗少于米顿罗隔膜计量泵。这是由于其传动部分的机构来决定的，利瓦隔膜计量泵采用的是偏心轮结构，而米顿罗隔膜计量泵采用的是转盘面结构，这种结构的摩擦力大大大于偏心轮结构，所以能耗比较大。

3.2 尺寸

米顿罗MC型、MB型隔膜计量泵都在占地尺寸上大于利瓦隔膜计量泵EH型、EL型，而且在设计上利瓦隔膜计量泵比米顿罗隔膜计量泵结构紧凑，体积小。

3.3 性能分析

从利瓦隔膜计量泵全部更换金属阀球以来，两种的实际运转性能分析：

3.3.1电动机部分：两种泵的电动机故障次数为0次；

3.3.2机械传动部分：利瓦隔膜计量泵的机械传动故障次数为0次；米顿罗隔膜计量泵的机械传动故障次数为1次（米顿罗MB型隔膜计量泵，苏4井口注醇泵，编号：52020180，电机轴及蜗杆的连接部分由于定位销钉松动，使传动槽口滑落。）；

3.3.3隔膜部分：利瓦隔膜计量泵的隔膜故障次数为1次；米顿罗隔膜计量泵MB型的隔膜故障次数为13次，米顿罗隔膜计量泵MC型的隔膜故障次数为4次；

3.3.4阀座部分：两种泵的阀座更换周期现在在30天左右，由于米顿罗隔膜计量泵采用的双阀座结构，它的加工成本高于利瓦隔膜计量泵的阀座成本， 利瓦隔膜计量泵EH型、EL型的阀座与隔膜属于统一的标准尺寸与材质，但是米顿罗隔膜计量泵MC型、MB型阀座与隔膜尺寸与材质不同。

总体对比分析发现，利瓦隔膜计量泵的故障次数少于米顿罗隔膜计量泵、利瓦隔膜计量泵的易损部件的加工成本低于米顿罗隔膜计量泵、利瓦隔膜计量泵的性能优于米顿罗隔膜计量泵。

4 建议

4.1由于米顿罗隔膜计量泵的泵头进出口法兰采用是固定连接，而不是象LWEA隔膜泵的出口法兰采用的可转动的螺纹连接，由于阀座属于易磨损件，需要经常更换，而阀座在加工时总是有不同的公差，这样微小的公差直接反映在将出口（入口）接头安装紧以后，出口（入口）接头法兰的螺眼不能和出口（入口）管线的法兰的螺眼对齐，而每次克服这样的问题需要用管钳再次上紧，这样频繁的紧接头势必给接头本身的密封性造成极大的影响，因此建议将现有的米顿罗隔膜计量泵的管线进出口法兰改换成可以旋转的螺纹连接法兰。

4.2针对隔膜泵的易磨损配件阀座，由于采用原装进口的阀座材质较软、易损坏，而且进货周期长、费用高等不利因素的影响，所以建议采用国内的代用配件。针对LEWA隔膜泵现在采用的国内配件，不必用淬火，直接将强度提高即可（由于淬火后在阀座的密封线上会形成氧化皮影响密封性）。

参考文献

1. Betriebshandbuch by LEWA Ein Unternehmen der HERBERT OTT-GRUPPE；

2 .INSTRUCTION MANUAL by DOSAPRO MILTON ROY Groupe Sundstrand；