石油開採的輸油泵和閥門的作用是什麼

時間 2021-08-11 15:55:29

1樓:石油工業出版社

泵是用來提升流體壓力並輸送流體的通用水力機械。油庫主要用泵來收發和輸轉油品。在長距離管道輸送中,泵是輸油的心臟裝置。含油汙水處理系統、給水系統和消防系統也離不開泵。

泵按工作原理和結構特點可分為兩大類。葉片式泵主要包括各種離心泵,是靠葉輪的葉片高速運轉把能量連續傳遞給流體,提高輸送壓力以實現輸送的。其體積小、結構簡單、易於製造、流量穩定、運轉方便。

容積式泵是利用泵工作腔容積的週期性變化把能量傳遞給流體的,常用的有往復泵、齒輪泵和螺桿泵等。

一、離心泵1.離心泵的工作原理雨天,如果我們急速旋轉傘柄,傘上的雨點會沿著傘的邊緣飛濺出去,如圖8-15所示。傘越大或旋轉得越快,雨點就飛濺得越遠。

離心泵的工作原理與此類似,其工作過程就是能量的轉化過程。泵軸將動能傳遞給葉輪,驅使液體高速旋轉,產生的離心力使泵內流體沿葉輪流道向葉輪出口甩出。甩出的高速流體在蝸殼流道內減速、壓力升高並從出口排出。

產生的壓力能將液體送至高處,就產生了揚程。同時,被甩出去的液體原來佔據的空間變成了區域性真空,葉輪入口處壓力降低,在壓差作用下不斷將液體吸進葉輪入口。

圖8-15 離心泵的工作原理

離心泵是靠離心力工作的,泵內不能有氣體。因氣體密度小,旋轉時產生的離心力小,葉輪入口不能形成真空,就無法將液體吸入泵內。故離心泵啟動前必須使泵內和吸入管段充滿液體,即需要灌泵。

離心泵主要由葉輪、吸入室、蝸殼和泵軸等構成,如圖8-16所示。吸入室位於葉輪進口前,其作用是把液體吸入葉輪。根據形狀,吸入室可分為錐形管吸入室、圓環形吸入室和螺旋形吸入室。

葉輪是離心泵的重要部件,用於傳遞能量,有開式、半開式及閉式三類,油庫常用閉式葉輪離心泵。蝸殼又叫壓出室,位於葉輪出口之後,作用是彙集葉輪甩出的流體,並將流體送入壓出管道或下級葉輪。

圖8-16 離心泵基本構件

1—吸入室;2、6—葉輪;3—蝸殼(壓出室);4—擴散管;5—隔舌;7—泵軸此外,還有密封環、軸封裝置和軸向力平衡裝置等。密封環又叫口環,作用是防止壓出室內的高壓液體倒流到葉輪的進口,從而提高泵的效率。當密封間隙變大後,只需更換密封環,無需換泵殼或葉輪。

軸封裝置用於防止泵軸與泵體間隙處液體洩漏或空氣漏入。軸向力平衡裝置用於消除軸向推力,防止泵軸和葉輪竄動及研磨損傷。

2.離心泵的分類離心泵型別很多,各自的使用目的不同。

(1)按流體進入葉輪的方式分為單吸泵和雙吸泵。單吸泵只有一個進液口,液體在葉輪中流動較好,但葉輪兩側所受壓力不同。雙吸泵的葉輪兩側都有進液口,流量大,兩面液流匯合時稍有衝擊,但兩面壓力平衡。

(2)按葉輪級數分為單級泵和多級泵。單級泵只裝有一個葉輪,多級泵的泵軸上裝有兩個以上的串聯葉輪。

(3)按泵體連線方式可分為中開式泵和分段式泵。泵殼的接合縫在通過軸中心線的水平面上為中開式泵,分段式泵的接縫與軸垂直,泵殼按葉輪級數聯成一串。

(4)按泵殼結構形式可分為蝸殼泵和透平泵。蝸殼泵殼體呈螺旋狀,從葉輪甩出的液體經過泵殼的螺旋形流道,再進入排出管線。透平泵的葉輪外有固定的導輪。

液體自葉輪流出後先經過導輪的導流和轉能,再流入蝸殼中二次升壓。

(5)按泵的主軸方向可分為臥式泵、立式泵和斜式泵。

(6)按輸送介質又可分為油泵、水泵、耐腐蝕泵和特殊泵等。

單級單吸泵部件少、結構簡單、工作可靠、易於加工,故應用廣泛。一般,單級單吸泵的流量為4.5~360m3/h,揚程在8~150m內。其效能範圍較寬,常用於輸送輕油或水。

臥式單級雙吸泵相當於將兩個相同的葉輪背靠背裝在一個軸上,並聯工作。它比單吸泵流量大、吸入效能好,能自行平衡軸向力,適用於油庫卸油及大批量髮油作業。國產臥式單級雙吸泵的流量為90~28600m3/h,揚程約10~140m。

多級泵相當於將幾個葉輪串聯工作,故揚程較高,可達100~650m,流量一般為5~720m3/h。常用於高差大、遠距離的輸送,也用於鍋爐給水。

y型泵是針對油品易燃、易爆、有腐蝕的特點而設計的。其體積小、質量輕、結構簡單、易檢修,流量為6.25~500m3/h,揚程為60~603m。

3.離心泵的工作引數離心泵出廠時,銘牌上所列的流量、揚程、轉速、功率和效率等就是該離心泵的主要效能引數。

離心泵的流量也叫排量,是離心泵單位時間內排出液體的量,可用體積流量和質量流量表示。

揚程又稱壓頭,是指單位質量液體流經離心泵所獲得的能量增值。在工程中,揚程的單位常用米液柱來表示。

轉速是指泵軸在單位時間內轉過的圈數。普通離心泵的轉速有960r/min、1450r/min、2900r/min。

功率是指離心泵在單位時間內對液體所做的功,分為軸功率和有效功率。軸功率是指一定流量下動力機給泵軸的功率,也稱輸入功率。有效功率是輸出功率,指單位時間內液體由泵而獲得的能量。

離心泵的功率大部分用於輸送液體,少部分消耗在各種摩擦、阻力損失及漏失等方面,稱為損失功率。

效率表徵離心泵內各種能量損失的程度,是離心泵的一項重要技術經濟指標。效率越高,離心泵的功率損失越小。銘牌上是離心泵的最高效率。

一般,油泵的效率為60%~70%,水泵的效率為70%~80%,某些大型離心泵的效率會超過80%。

實際工作中,當一臺離心泵的流量或揚程不能滿足要求時,可以用多臺離心泵並聯或串聯工作。並聯可在同一揚程下獲得較大的流量;串聯則是在一定流量下獲得較高的揚程。

二、往復泵往復泵型別多、效率高,而且油品粘度對泵效影響不大。往復泵按活塞的運動方向分為立式泵和臥式泵;按活塞形狀分為活塞式泵和柱塞式泵;按結構可分為單缸泵、雙缸泵、三缸泵和四缸泵;按動力可分為電動往復泵、蒸汽往復泵、液壓往復泵、手動往復泵等。常用型別如圖8-17所示。

圖8-17 往復泵型別

往復泵屬於容積泵,利用活塞的往復運動改變泵缸的工作容積,吸入和排出油品。液缸部分將機械能轉換為壓能並直接輸送液體;傳動部分把原動機的動力傳給往復泵的活塞。如圖8-18所示,活塞由左端向右端移動時,泵缸工作室的容積逐漸增大,壓力降低。

在壓差作用下排出閥關閉,進液罐中的液體克服吸入管及吸入閥的摩阻和重力而進入泵缸。當活塞向左運動時,泵內容積減小、壓力升高。吸入閥關閉而排出閥被頂開,排盡泵缸中的液體,完成一個往復過程。

活塞就這樣周而復始地運動,把外功以靜壓方式傳給液體,不斷抽吸液體。

圖8-18 往復泵工作原理簡圖

1—泵缸;2—活塞;3—活塞桿;4—泵缸蓋;5—進液閥;6—出液閥;7—進口管;8—排出管;9—進液罐活塞往復一次稱為一個行程,左死點與右死點之間的活塞執行距離稱為衝程。單作用往復泵每個行程只吸入和排出一次液體。雙缸或三缸往復泵可充分利用活塞兩端的空間。

活塞每往復一次便可吸入和排出液體兩次或三次,在吸入期間流量不會間斷。

油庫中常採用雙缸電動活塞往復泵輸送潤滑油。小型往復泵可為離心泵引油灌泵,還用於抽吸車底油。

三、閥門用來開啟、關閉或控制管道內介質流動的機械裝置稱為閥門。常用閥門有閘閥、截止閥、旋塞閥、球閥、止回閥、安全閥、蝶閥、防爆型電磁閥和疏水閥等。

1.閘閥閘閥是在閥杆的帶動下,閘板沿閥座密封面作相對運動而達到開閉的目的。閘閥用於接通或截斷管路中的介質。

主要作切斷用,不作節流用,所以必須全開或全關。閘閥由閥體、閥蓋、閘板、閥杆和手輪等零件組成。

閘板是閘閥的關鍵部件。平行式閘板的兩密封面都與閥杆的軸線平行,與通道中心線垂直,易製造、好修理、不易變形。楔式閘閥的密封面與閥杆的軸線對稱成一定角度,兩密封面成楔形。

閘閥的密封效能比截止閥好,且流動阻力小,開閉較省力。閘閥全開時密封面受介質沖蝕小,具有雙流向、結構長度較小、適用範圍廣等特點。閘閥的缺點是外形尺寸高,開啟需要一定的空間,開閉時間長,開閉時密封面容易沖蝕和擦傷。

閘閥用量在各類閥門中約佔絕大多數。

2.截止閥截止閥的閥瓣在閥杆帶動下升降而啟閉閥門。截止閥主要由閥體、閥蓋、閥瓣、閥杆和手輪等組成。

閥體有直通式、直流式及角式。截止閥使用極為普遍,用量較大,常用於蒸汽管、水管及小口徑輸油管上。全開或全閉,一般不做調節或節流用。

由於流動阻力大,截止閥不適用於帶顆粒和粘度較大的介質。

截止閥的特點有:(1)開閉時,閥瓣行程小、關閉時間短;(2)高度小、結構長度大、結構簡單,製造和維修方便,成本低;(3)密封效能好,使用壽命長;(4)介質只能單方向流動。

3.旋塞閥旋塞閥也叫考克,其塞子繞軸線旋轉從而達到開閉通道的目的。主要由閥體、塞子、填料、壓蓋和閥杆組成。

旋塞閥按結構形式分為緊定式、自封式、填料式和油封式;按通道形式可分為直通式、三通式和四通式。旋塞閥結構簡單、尺寸小、啟閉迅速、操作方便、流動阻力小,可作分配換向用,但密封面易磨損、開關力較大,易卡死。油庫中一般用在收發油比較頻繁的場合。

旋塞閥不適合輸送高溫、高壓介質,不宜作調節流量用。

4.球閥球閥來自於旋塞閥,具有旋塞閥的優點,比旋塞閥體積小、密封效能好、開閉更輕便、維修更方便。球閥的閥芯是一箇中間開孔的球體,繞垂直於通道的軸線旋轉而控制閥門的開啟和關閉。

球閥主要由閥體、球體、密封圈、閥杆和驅動裝置組成。球閥發展很快,新結構不斷出現。

5.止回閥止回閥又稱單向閥,主要由閥體、閥蓋和閥瓣組成。其閥瓣能靠自身重力自動關閉,防止介質倒流。

升降式止回閥密封效能好,適用於小管道;旋啟式止回閥流動阻力小,適用於大管道。油庫止回閥一般安裝在離心泵出口的第一個閥位上。

6.安全閥對管道或裝置起保護作用的閥門叫做安全閥。由閥體、閥蓋、閥座、閥瓣、閥杆、彈簧和扳手等組成。

介質壓力超過規定值時閥瓣自動開啟,排放到低於規定值時又自動關閉。安全閥按結構特點可分為封閉式和非封閉式;按閥瓣開啟高度可分為微啟式和全啟式。安全閥主要用於鍋爐、壓縮機、高壓容器及管路等因介質壓力過高而可能引起**的設施。

7.防爆型電磁閥防爆型電磁閥是採用電力操縱的一種直通閥門。主要由主閥、電磁控制器和閥位器組成。

主閥利用介質的壓力和彈簧的彈力開閉。電磁控制器包括兩個常開和常閉電磁閥及兩個調節閥,用來控制主閥活塞腔內的壓力和主閥的開閉速度。閥位器用來控制主閥的開啟度。

由於電磁閥的電氣部分與閥腔內介質嚴格隔離,可保證電磁閥在**性場所安全使用。防爆型電磁閥多用於**和其他無腐蝕性液體發放的出口管道上,與計算機、數控儀表等電器控制裝置配合,能夠實現自動控制,是目前油庫應用較廣的髮油管道自動控制閥。

8.節流閥和減壓閥節流閥通過改變流道截面積來調節介質的流量和壓力,有針形閥、截止型節流閥和旋塞型節流閥等。減壓閥通過節流使閥後壓力降低到某一確定範圍,並且在閥前壓力不斷變化時仍能保持閥後壓力穩定在該範圍內。

兩者都利用節流效應降壓,但節流閥的出口壓力隨進口壓力變化;減壓閥卻能保持閥後壓力穩定。

9.疏水閥疏水閥又稱疏水器或阻汽排水閥,能自動排洩凝結水並阻止蒸汽洩漏、提高蒸汽熱效率、防止水擊現象產生。

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