潜油电泵叶导轮性能试验技术升级的应用

靳以仲,赵洪珍,黄廷栋,于目才,关小彬,刘学,巩卫国

中原油田采油气机械采油技术服务中心 河南省濮阳市 457001

摘要：

潜油多级离心泵是一种重要的采油设备，因它具有排量大，扬程高，便于管理等特点，广泛用于高含水的油气田中，保障设备的性能优好，我们严格执行检验标准，不断提高检测水平；潜油电泵叶导轮试验系统操作繁琐，数据采集不稳定，和整机试验参数误差差别大，丧失了单级试验的意义；我们对潜油电泵模型试验台进行潜油电泵自动测试系统升级， 通过变频器启动被试泵、自动对潜油电泵性能试验参数采样和计算处理试验 数据，提升了叶导轮性能检测能力。

关键词：潜油电泵 叶导轮 试验，排量 扬程 测试系统 电动调压阀

前言：

潜油电泵机组在油田后期开发中被广泛应用，中原电泵具有200套潜油电泵的生产能力，潜油电泵叶导轮性能试验装置专用于潜油电泵叶导轮的性能试验，测试电泵30-300方叶导轮的单级扬程、排量、功率和效率，根据参数制定整机装配方案。原潜油电泵叶导轮性能试验装置采用的是TL-2型模拟泵， 转矩转速仪采用的是 ZJYW1 型微机型转矩转速仪，流量计采用的 LWGY—40 型涡轮流量计，检测范围受限，压力调节采用手动阀门调节，压力控制困难，叶导轮测试系统采集试验数据不稳定，影响潜油离心泵的质量，随着科技的进步，电泵型号趋于多元化，原测试系统不能满足现技术要求，测试精度和测试能力需要提升。

一、潜油电泵叶导轮性能试验技术升级原理

新潜油电泵叶导轮性能试验装置采用潜油电泵自动测试系统。该系统是以微型计算机为核心， 通过变频器启动被试泵、通过流量计、 压力变送器、扭矩传感器、和二次数显仪表对潜油电泵性能试验过程自动采样和计算处理试验 数据的测试系统。新试验装置包括驱动台架，水箱，自动控制采集和数据处理装置、仪表、传感器、电气控制装置、电动调压阀和管汇组成。

二、该系统由以下几部分构成

1.管路系统：由水箱、3kW驱动台架 (包括驱动电机、扭矩传感器和被试泵)、测流管 路、电磁流量计(φ25、φ40、φ65)、 手动闸阀等组成。试验时，泵冲水箱中吸水，在泵中获 得能量后经出口测压管、输水管路、涡轮流量计、微动电动调压阀、回水管路返回储水箱，组成 试验回路。

涡轮流量计的测试范围： DN25—24~240m3/d；

DN40—48~480m3/d；

DN65— 192~1920m3/d

2．电控制系统:

三相电 压：380V、单相电压：220V，具有工频直接启动和变频启动两种模式，在操作台上用按钮控制 工频/变频供电、驱动台架的翻转(竖直—工作状态、水平—装拆) 等， 用变频器手操器控制电 机启动并调整试验转速。

3．测量系统

系统以微型计算机为核心通过接口、二次仪表、一次传感器等环节实现计算机与接口之间 命令和数据的传送， 完成电泵试验过程中各参数的实时采集(物理量、电量→脉冲量或模拟量 →数字量) ，记录并保存试验数据、绘制试验 曲线、打印试验报告。

三. 潜油电泵叶导轮试验装置操作规程

（一）安装步骤

1 、试验组件的检查：转动泵轴检查是否均匀、平稳，另外扭矩测功传感器、压 力变送器零点的修正。

2、叶导轮的装配：根据叶、导轮规格选择泵轴和上、下垫块，遵照上垫块→导壳→叶 轮....导壳→叶轮→底部导壳→下垫块→下压块顺序进行安装， 最后用 螺母均匀锁紧螺杆，装配完成后应盘轴检查转动是否灵活。

3、对接安装：被试叶导轮装配完成后，将泵安装到驱动台架上用固定卡瓦压紧，安装时要保证泵、 扭矩传感器、电机三轴的同心，压紧后盘轴检查。泵装好后将台架置于竖直状态，再连接好相应的测流管路。

4、检查信号线的连接情况，接通试验系统主回路与控制回路电源，打开计算 机及测试仪表，检查是否显示正常，仪表预热。

(二)、启动及试验

1、 根据计算机屏幕提示和被试样机的不同要求，输入被试泵信息和进入性能试验界 面

电源频率：50 或者 60 Hz

试验管径：使用涡轮流量计（或阀门）的通径 ，出口测压管直径： 80 （mm）

流量系数：根据所选涡轮流量计口径确定系数 （次/升 ），

压力零点修正，扭矩系数、扭矩量程、扭矩齿数 根据所选扭矩传感器选择。

2、启动样机，按下供电按钮—→选择工频 or 变频启动方式

—→变频启动，设定频率—→启动被试泵—→检查 转向，→调整试验转速开始预运转；

工频启动时按下工频-正转按钮—→检查转向，启动被试泵开始预运转。使模拟泵在额定转速下工作。模拟泵必须在正常情况下磨合 45分钟以后，方可进行测试

3、按照试验项目的要求和计算机提示进行数据采集，点与点的采集，在确保每个点稳定后，即每个点的变化误差小于1%方可，采集13个点。

4、全部数据采集完毕停机。试验结束，选择数据处理程序，绘制性能曲线、打印试验数据报告。

（三）参数换算

    流量、扬程、轴功率的换算

   流量的换算Q=no/n×Q 

 式中：Q一额定转速下的流量 Lm'/d]
n一额定转速（转/分）
n一测得转速值 （转/分）
Q—测得转速值时的流量 [m'/d]
 扬程的换算Ho= (no/n）2.H  

式中：Ho一额定转速下的扬程（米）
H—测得转速值的扬程（米）
n、no一见8.2.1
轴功率的换算T= (no/n) .W
式中：W一额定转速下的轴功率(W)
根据（流量士4% 扬程士2% 泵效-2.8%）标准，参数误差之内为合格，否则为不合格。在额定排量时，单级试验的扬程与电泵机组的试验误差<1.6%。
四.结论：

升级系统能够完成叶导轮的各项性能测试。具体功能有：

1、试验管汇细分（φ25、φ40、φ65），在微机室控制电动阀进行微动压力调节，采集13个参数点，额定点的采集更精准；

2、叶导轮的安装采用上下压板式固定，对于不同型号和尺寸的叶导轮级数能灵活按要求进行调节；

3、变频技术的应用，能够测试出不同频率下，叶导轮水力性能参数曲线，在降本增效节能方面提供了有力的依据；

4、泵试验过程中对各参数的自动采集、计算及打印试验报告；

5、根据试验要求，进行试验曲线的绘制，生成特性曲线 ；

6、按 GB 16570、API RP 11S2 标准，对产品合格进行分析判定。

参考文献：

1.梅思杰.邵永实《潜油电泵技术》石油工业出版社

2.王欣辉《潜油电泵采油技术研究与实践》中国石油大学出版社

3.张兆顺《流体力学》清华大学出版社