油田采油注水生产中高压柱塞泵的柱塞与中间杆连接方式采用普通柱塞卡子, 卡子经常松动脱落, 造成卡子、柱塞、中间杆损坏;输送液体中含有腐蚀介质, 造成卡子腐蚀损坏, 无法紧固, 柱塞、中间杆连接端头腐蚀, 损坏注水泵;更换卡子时, 上下都要打背用扳手, 要拆装两套螺杆和螺帽, 上下卡子是分开的, 空间狭窄, 操作时间长, 劳动强度大。影响系统的正常生产, 增加了维修费用, 提升了安全事故的发生率。
1 高压柱塞泵普通卡子存在问题的分析
1.1高压柱塞泵是集输注水、污水回注和采油注水生产中的专用设备
该设备主要由动力端和液力端组成, 动力端产生的动力通过中间杆和柱塞传到液力端, 液力端将其动能转化为液体的压能, 从而将高压液体排出。柱塞卡子的完好是保证柱塞泵正常运行, 注水、污水回注、采油水井注水量顺利完成的必要前提。
普通卡子使用中存在的问题有:
(1) 柱塞泵负荷大, 压力高, 泵振动力等原因, 普通卡子经常松动脱落, 造成卡子、柱塞、中间杆损坏, 严重的注水泵报废。 (2) 注水水质中含有腐蚀介质, 造成卡子腐蚀损坏, 无法紧固;柱塞、中间杆连接端头腐蚀, 损坏注水泵。
1.2 常规使用方式有双螺帽固定卡子和无背帽固定卡子
1.2.1 双螺帽固定卡子连接方法是:利用在原有柱塞卡子螺杆上再加一个螺帽, 达到防脱效果。其的优缺点是:
优点: (1) 操作简单, 有一定的防脱效果; (2) 、成本低, 费用少。
缺点: (1) 拆卸时要打备有用扳手; (2) 、拆卸时间长; (3) 、拆卸更加复杂, 劳动强度大。
1.2.2 无背帽固定卡子连接方法是:利用将原有卡子两组螺杆下端相连, 从而减少了打备用扳手。
优点: (1) 拆装时不用打备用扳手; (2) 成本低、费用少;
缺点: (1) 卡子容易脱扣; (2) 拆装复杂, 时间长。
2 防脱防腐卡子工作原理和结构
为了我们自身的安全, 降低安全事故的发生, 节约维换费用, 保证注水率正常完成。针对以上情况, 为进一步解决卡子连接存在的问题, 研究制作了拆卸方便牢固的防脱防腐卡子, 并成功地应用于实际生产中。
2.1 原理
卡子松动的原因主要是固定螺帽松动造成的, 采用防止固定螺帽松动的方法, 可有效防止卡子松动;卡子、中间杆、柱塞腐蚀主要是与输送液体接触造成的, 隔绝与腐蚀液体接触, 可防止腐卡蚀子、中间杆和柱塞端头的腐蚀。
将柱塞上卡子和柱塞下卡子卡在泵的柱塞和中间杆连接端头上, 连接螺栓拨入“U”型缺口中, 放簧垫片, 上紧防松动螺帽至一入平垫片和弹侧面平行于柱塞轴线, 柱塞上卡子和柱塞下卡子就可以卡紧在高压柱塞泵的柱塞和中间杆连接端头上, 梯形槽与柱塞和中间杆端面配合。防松动锁片的防松孔套在防松动螺帽上, 防松动锁片的固定孔与固定螺孔对齐, 用固定螺丝把防松动锁片固定在柱塞上卡子上。当防松动螺帽出现逆时针旋转力矩时, 固定在柱塞上卡子上的防松动锁片就会限制其旋转卸扣, 从而防止了防松动螺帽的松动脱落。
2.2 结构
防脱防腐卡子包括防脱卡子和保护盒两部分, 防脱卡子由防松动锁片、防松动螺帽、固定螺丝、弹簧垫片、平垫片、连接螺栓、固定轴、柱塞下卡子、连接轴、柱塞上卡子构成, 其中连接轴与柱塞上卡子和柱塞下卡子相联接, 连接螺栓与柱塞下卡子相连;防松动螺帽、防松动锁片、弹簧垫片、平垫片、固定螺丝位于柱塞上卡子的上部, 固定轴位于柱塞下卡子上;柱塞上卡子和柱塞下卡子通过连接轴链接, 柱塞上卡子和柱塞下卡子内侧有梯形槽, 连接螺栓一端有丝扣, 另一端有个通孔, 固定轴穿过通孔把连接螺栓链接在柱塞下卡子上;柱塞上卡子一端开有一个“U”型缺口, 中部有固定螺孔;防松动锁片一端有固定孔, 另一端有六角形的防松孔。
3 防脱防腐卡子使用方法及使用效果
3.1 防脱防腐卡子使用方法
(1) 将上下卡牙内槽卡在柱塞和中间杆连接端头上。 (2) 将连接螺杆拨入卡牙卡槽。 (3) 在连接螺杆套上平垫片和弹簧垫片。 (4) 防脱扣螺帽固定在连接螺杆上。 (5) 用扳手上紧防脱扣螺帽。 (6) 在防脱扣螺帽上套好防脱锁片。 (7) 用固定螺丝将防脱扣锁片固定在上卡子上, 完成安装卡子。 (8) 将保护盒扣在卡子上。 (9) 在保护盒两侧装上密封圈。 (10) 拆卸时, 按以上相反的顺序只需拆卸一个螺丝即可完成。
3.2 防脱防腐卡子使用效果
该装置应用后, 每年减少由卡子脱落、腐蚀问题造成更换:卡子50 (个) ×151 元=7550 (元) , 中间杆20 (个) ×284 元=5680 (元) , 柱塞30 (个) ×850元=25500 (元) , 盘根总承5 (个) ×5000=25000元。总计:年节约维修费0.755+0.568+2.55+2.5=6.4万元。降低了操作人员的劳动强度, 防止卡子松动、柱塞与中间杆端头的腐蚀, 提高了工作效率, 同时能有效地防止事故发生, 保证泵正常运行, 实现了地层的平稳注水。
4 结语
(1) 实际应用表明防脱防腐卡子选材设计和结构设计达到了设计要求。 (2) 该装置不用打备用扳手, 只需旋转一个螺帽便可实现对柱塞卡子的拆装, 安装后的柱塞卡子再也不会松动脱, 连接可靠, 原需要2人操作现只用一个人完成。 (3) 该装置操作方便快捷, 降低了更换时间、劳动强度, 防止安全事故的发生, 保证了生产顺利进行。目前该项技术取得国家专利 (专利号201420306765.3) 并已成功转化成产品, 正逐步在华北油田二连公司推广应用, 进一步扩大应用范围, 将会取得更为可观的经济效益。
摘要：针对注水泵卡子生产运行过程中存在的问题, 开发研制了防脱防腐卡子并成功应用, 不但解决了生产时卡子连接易松动、腐蚀、安全性低的问题, 而且操作快捷、连接牢固, 有效的防止了事故的发生。
关键词：防脱,防腐,卡子