專利名稱：油田大流量往復(fù)式注水泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于流體輸送設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是往復(fù)柱塞泵的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
目前，油田注水已成為我國油田主要采油工藝之一，也是保障油田穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)保產(chǎn)的重要措施。然而隨著油田進(jìn)入高含水開發(fā)期，注水量大幅度增加，注水耗電亦大幅上升，注水耗電量達(dá)到整個(gè)油田耗電量的35 40%，能源問題也日趨嚴(yán)重。往復(fù)柱塞泵是一種非常重要的流體增壓機(jī)械，具有高效節(jié)能、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，而且往復(fù)柱塞泵與變頻器、流量計(jì)、壓力傳感器等配套實(shí)現(xiàn)恒壓精確注水，為油田采油作業(yè)工藝中關(guān)鍵設(shè)備。根據(jù)大面積整裝區(qū)塊及斷塊油田注水工藝要求，國內(nèi)現(xiàn)主要采用兩大類注水用泵產(chǎn)品，即整裝區(qū)塊大流量注水壓力等級(jí)不高于16MPa工況，采用離心式泵產(chǎn)品，其排量為140、160、250、300、350和400m3/h ;針對(duì)注水壓力等級(jí)高于16MPa工況，則采用往復(fù)式柱塞泵產(chǎn)品，壓力等級(jí)為16、 20、25、32、40MPa，排量為9. 6 100m3/h。其中離心泵注水泵機(jī)組具有結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單、流量大等優(yōu)點(diǎn)，但存在運(yùn)行效率較低，耗能多，運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速與出口揚(yáng)程相對(duì)固定，不能與實(shí)際注水工況相匹配，造成實(shí)際運(yùn)行效率更低等問題。目前，國內(nèi)離心式注水泵效率普遍小于75%，實(shí)際運(yùn)行效率則往往在60%以下，浪費(fèi)了大量寶貴能源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是設(shè)計(jì)一種油田大流量往復(fù)式注水泵，以提高運(yùn)行效率。具體地說，油田大流量往復(fù)式注水泵，具有動(dòng)力端和液力端,動(dòng)力端通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)液力端的柱塞做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，液力端上置有排出管組件和吸入管組件，其液力端液缸數(shù)為5缸或7缸結(jié)構(gòu)；并且液力端吸入閥和排出閥垂直布置；吸入閥和排出閥均采用組合式球面閥；同時(shí)動(dòng)力端采用偏心輪結(jié)構(gòu)；在偏心輪中間部位增加支撐，偏心輪與連桿大頭之間安裝圓柱滾子軸承；十字頭與十字頭銷之間安裝圓柱滾子軸承。本發(fā)明大流量往復(fù)式注水泵符合國家“十二五”期間油田降低能耗的目標(biāo)及建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)的實(shí)現(xiàn)。大流量注水泵具有流量大、排出壓力高、性能廣、效率高、壽命長、高可靠性的特點(diǎn)，是高效大流量注水設(shè)備必備的往復(fù)泵，取代運(yùn)行效率較低的離心泵注水設(shè)備，提高了泵效，解決能源利用率低的問題，同時(shí)降低采油成本，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和重大的工程價(jià)值，必將成為新一代油田鉆采裝備不可或缺的配套產(chǎn)品。


圖I為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)簡圖(液力端)。圖2為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)簡圖(動(dòng)力端)。圖3為本發(fā)明動(dòng)力端結(jié)構(gòu)簡圖。圖4為本發(fā)明動(dòng)力端結(jié)構(gòu)簡圖(圖3右側(cè)面)。圖5為本發(fā)明動(dòng)力端結(jié)構(gòu)簡圖(圖3左側(cè)面)。
圖6為本發(fā)明液力端結(jié)構(gòu)簡圖。圖7為本發(fā)明中波形彈簧結(jié)構(gòu)圖(立體)。圖8為本發(fā)明中波形彈簧結(jié)構(gòu)圖(正面)。圖9為本發(fā)明中閥座結(jié)構(gòu)示意圖(剖視)。圖10為本發(fā)明中閥座結(jié)構(gòu)示意圖(圖9俯視)。圖11為本發(fā)明中組合式球面閥結(jié)構(gòu)示意圖。圖12為本發(fā)明中閥罩結(jié)構(gòu)示意圖(剖視)。圖13為本發(fā)明中閥罩結(jié)構(gòu)示意圖(圖12俯視)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖1-13描述本發(fā)明的一種實(shí)施例。油田大流量往復(fù)式注水泵，具有動(dòng)力端4和液力端2，動(dòng)力端4通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)液力端的柱塞7做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，液力端2上置有排出管組件I和吸入管組件3，其特征是液力端液缸數(shù)為5缸或7缸結(jié)構(gòu)；并且液力端吸入閥和排出閥垂直布置；吸入閥和排出閥均采用組合式球面閥；同時(shí)動(dòng)力端采用偏心輪結(jié)構(gòu)；在偏心輪8中間部位增加支撐14，偏心輪8與連桿大頭9之間安裝圓柱滾子軸承13 ;十字頭11與十字頭銷10之間安裝圓柱滾子軸承15。所述曲柄連桿機(jī)構(gòu)包括偏心輪8，與偏心輪連接的連桿9運(yùn)動(dòng)，連桿9通過十字頭銷10連接十字頭11，十字頭11通過連接桿5連接到柱塞7做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。連接桿5與柱塞7之間用卡套6固定相連接。液力端中的填料箱采用快換結(jié)構(gòu)，填料采用芳綸組合式填料。柱塞7表面噴涂適合油田污水介質(zhì)的鎳基合金層。本發(fā)明采用特殊設(shè)計(jì)的組合式球面閥，具有閥座11-1，閥座11-1中間通孔貫通，通孔頂部為球形面與閥板11-3球形面形成動(dòng)態(tài)球形密封面；閥板11-3上部設(shè)置有閥彈簧11-4，閥彈簧11-4上部固定在閥罩11-5上，閥罩11-5與閥座11-1之間設(shè)置有波型彈簧11-2。閥座11-1與閥罩11-5之間采用卡口連接形式，并且波型彈簧11-2位于兩者接觸面之間。閥板11-3上端面具有凸起，閥彈簧11-4套在凸起上。圖7-圖8分別給出本發(fā)明中波形彈簧、閥座、閥罩的結(jié)構(gòu)圖。組合式球面閥工作原理閥座11-1中間通孔貫通，通孔頂部為球形面與閥板11-3球形面形成動(dòng)態(tài)球形密封面；液體由閥座11-1中間通孔進(jìn)入閥座，液體的壓力大于閥板11-3上部壓力時(shí)，作用在閥板11-3底部并壓縮閥彈簧11-4，使閥板11-3抬起，液體通過球形密封面進(jìn)入閥罩11-5進(jìn)而進(jìn)入泵腔完成一個(gè)工作過程，當(dāng)液體的壓力小于閥板11-3上部壓力時(shí)，閥彈簧11-4迫使閥板11-3快速落下，即球形密封面關(guān)閉，防止閥板11-3上部的液體倒流至閥座孔，如此完成另一個(gè)工作過程。閥罩11-5與閥座11-1之間設(shè)置有波型彈簧2(波型彈簧為單片開口型，見附圖
7、附圖8)。波型彈簧11-2利用彈力使閥罩11-5與閥座11-1之間保證一個(gè)正確的相對(duì)位置，閥座與閥罩采用卡口連接形式，裝配和拆卸時(shí)只需將閥罩壓下壓縮波型彈簧，然后閥座與閥罩相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，就可使閥座與閥罩連為一體或者分離。閥座結(jié)構(gòu)圖見附圖9、附圖10。閥罩結(jié)構(gòu)圖見附圖12、附圖13。整個(gè)組合式球面閥可以整體安裝在泵體內(nèi)，或者整體從泵體內(nèi)取出，更換非常快捷方便。
本發(fā)明中動(dòng)力端動(dòng)力端的結(jié)構(gòu)決定注水泵是否具有較長壽命長和高可靠性。5ZB250.7ZB250型注水泵動(dòng)力端分別采用偏心輪結(jié)構(gòu)，如圖4所示，在偏心輪8中間適當(dāng)部位增加支撐14，支撐方式變?yōu)槲骞杖?、七拐四支撐。由于支撐增加，使每兩個(gè)支撐之間力臂長度減小，提高偏心輪的承載能力，不僅增強(qiáng)了整個(gè)偏心輪的強(qiáng)度而且有效的降低了重量，保證偏心輪組件具有很高的可靠性。偏心輪，機(jī)架采用優(yōu)質(zhì)鋼板組焊結(jié)構(gòu)，連桿采用合金鋼鑄造，十字頭采用QT600-2鑄造表面進(jìn)行高頻處理。如圖4所示，偏心輪8與連桿大頭9之間安裝圓柱滾子軸承13 ;如圖5所示，十字頭11與十字頭銷10之間安裝圓柱滾子軸承15。所有摩擦副均采用圓柱滾子軸承(滾動(dòng)軸承)，改變以往采用的軸瓦、襯套等滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)。由于滾動(dòng)軸承的承載能力、使用壽命、可靠性均比滑動(dòng)軸承高，所以有效提高了摩擦副的使用壽命，也保證了動(dòng)力端的可靠性。本發(fā)明中液力端液力端結(jié)構(gòu)采用直通式組合閥結(jié)構(gòu)(圖6，吸、排閥垂直布置)，減小了余隙，有效提高泵的容積效率。吸排閥采用組合式球面閥(專利申請(qǐng)中)，組合式球面閥能整體安裝和拆卸，具有啟閉可靠、通用性強(qiáng)、拆裝方便快捷等優(yōu)點(diǎn)。過流部分采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料，具有良好的防腐性能。填料箱采用快換結(jié)構(gòu)(快換結(jié)構(gòu)在已有注水泵中均已經(jīng) 采用)，填料采用芳綸組合式填料(組合填料在已有注水泵中也已經(jīng)采用)；柱塞表面噴涂適合油田污水介質(zhì)的鎳基合金并對(duì)鎳基合金進(jìn)行次高頻二次重熔，硬度HV>780，具有良好的耐磨性和耐腐蝕性，自動(dòng)柱塞滴油潤滑系統(tǒng)。動(dòng)力端為機(jī)械部分，液力端為液體能量轉(zhuǎn)換部分。工作原理原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能，通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)(驅(qū)動(dòng)偏心輪8旋轉(zhuǎn)，偏心輪8帶動(dòng)連桿9運(yùn)動(dòng),連桿9通過十字頭銷10帶動(dòng)十字頭11及連接桿5做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng))帶動(dòng)柱塞7做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，柱塞7與填料箱17中所裝的填料密封16緊密配合。柱塞7往后做吸程運(yùn)動(dòng)時(shí)，吸入閥19打開，排出閥18關(guān)閉，吸入管3內(nèi)的低壓液體進(jìn)入液缸體20內(nèi)，此時(shí)完成了泵的吸入過程；柱塞7往前做運(yùn)動(dòng)時(shí)，吸入閥19關(guān)閉，排出閥18打開，液缸體20內(nèi)的液體通過排出閥18進(jìn)入排出管I內(nèi)，此時(shí)完成了泵的排出過程。泵的吸入過程和排出過程使原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的勢(shì)能，使低壓力液體變成高壓力液體。使用上述結(jié)構(gòu)制造的產(chǎn)品5ZB250型注水泵參數(shù)排出流量Q=150 260m3/h排出壓力P=16 25MPa配套功率N=1000 1250kw7ZB250型注水泵參數(shù)排出流量Q=210 350m3/h排出壓力P=16 25MPa配套功率N=1400 1800kw5ZB250、7ZB250型往復(fù)式注水泵配備的最大功率分別為1250KW、1800KW，能輸送的最大流量分別為260m3/h、350m3/h，最高壓力均為25MPa。5ZB250.7ZB250型往復(fù)式注水泵具有動(dòng)力端4和液力端2，液力端2上置有排出管組件I、吸入管組件3。以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，故凡依本發(fā)明專利申請(qǐng)范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專利申請(qǐng)范圍內(nèi) 。
權(quán)利要求
1.油田大流量往復(fù)式注水泵,具有動(dòng)力端(4 )和液力端(2 )，動(dòng)力端(4 )通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)液力端的柱塞(7)做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，液力端(2)上置有排出管組件(I)和吸入管組件(3)，其特征是液力端液缸數(shù)為5缸或7缸結(jié)構(gòu)；并且液力端吸入閥和排出閥垂直布置；吸入閥和排出閥均采用組合式球面閥；同時(shí)動(dòng)力端采用偏心輪結(jié)構(gòu)；在偏心輪(8)中間部位增加支撐(14)，偏心輪(8)與連桿大頭(9)之間安裝圓柱滾子軸承(13);十字頭(11)與十字頭銷(10)之間安裝圓柱滾子軸承(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油田大流量往復(fù)式注水泵,其特征是所述曲柄連桿機(jī)構(gòu)包括偏心輪(8)，與偏心輪連接的連桿(9)運(yùn)動(dòng)，連桿(9)通過十字頭銷(10)連接十字頭(11)，十字頭(11)通過連接桿(5 )連接到柱塞(7 )做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的油田大流量往復(fù)式注水泵，其特征是連接桿(5)與柱塞(7)之間用卡套(6)固定相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油田大流量往復(fù)式注水泵，其特征是液力端中的填料箱采用快換結(jié)構(gòu)，填料采用芳綸組合式填料。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油田大流量往復(fù)式注水泵，其特征是柱塞(7)表面噴涂適合油田污水介質(zhì)的鎳基合金層。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油田大流量往復(fù)式注水泵，其特征是所述組合式球面閥，具有閥座(11-1)和閥板(11-3)，閥座(11-1)中間通孔貫通，閥板(11-3)位于閥座(11-1)中間通孔頂端開口，其特征是閥座(11-1)中間通孔頂部為球形面，閥板(11-3)底部具有球形面，且閥座(11-1)中間通孔頂部球形面與閥板(11-3)球形面形成動(dòng)態(tài)球形密封面；閥板(11-3)上部設(shè)置有閥彈簧(11-4)，閥彈簧(11-4)上部固定在閥罩(11-5)上，閥罩(11-5)與閥座(11-1)之間設(shè)置有波型彈簧(11-2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的油田大流量往復(fù)式注水泵，其特征是閥座(11-1)與閥罩(11-5)之間采用卡口連接形式，并且波型彈簧(11-2)位于兩者接觸面之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的根據(jù)權(quán)利要求6所述的油田大流量往復(fù)式注水泵，其特征是閥板(11-3)上端面具有凸起，閥彈簧(11-4)套在凸起上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種油田大流量往復(fù)式注水泵，它具有動(dòng)力端和液力端，動(dòng)力端通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)液力端的柱塞做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，液力端上置有排出管組件和吸入管組件，其液力端液缸數(shù)為5缸或7缸結(jié)構(gòu)；并且液力端吸入閥和排出閥垂直布置；吸入閥和排出閥均采用組合式球面閥；同時(shí)動(dòng)力端采用偏心輪結(jié)構(gòu)；在偏心輪中間部位增加支撐，偏心輪與連桿大頭之間安裝圓柱滾子軸承；十字頭與十字頭銷之間安裝圓柱滾子軸承。大流量注水泵具有流量大、排出壓力高、性能廣、效率高、壽命長、高可靠性的特點(diǎn)，是高效大流量注水設(shè)備必備的往復(fù)泵，取代運(yùn)行效率較低的離心泵注水設(shè)備，提高了泵效，解決能源利用率低的問題，同時(shí)降低采油成本，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和重大的工程價(jià)值，必將成為新一代油田鉆采裝備不可或缺的配套產(chǎn)品。
文檔編號(hào)F04B9/109GK102808751SQ20121019430
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月13日
發(fā)明者郭高建, 羅萬軍, 王雨團(tuán), 王別好, 趙秦靜, 唐春玲 申請(qǐng)人:寶雞航天動(dòng)力泵業(yè)有限公司