需要進(jìn)行修改以使顆粒堆積時(shí)的流動(dòng)變平滑，降低施加在顆粒上的離心力并通過(guò)平衡孔改善顆粒沖洗。

如圖1所示，采出水輸送泵G-204將在高壓采油罐（HPPT）中分離出的采出水輸送到水油分離罐（WOSEP）中。?

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圖1：輸水泵位置和功能的過(guò)程示意圖

首次購(gòu)買泵時(shí)，泵的數(shù)據(jù)表指示泵的介質(zhì)屬性不得包含總懸浮固體（TSS）。運(yùn)行后，泵的平均故障間隔時(shí)間很短（MTBF），發(fā)現(xiàn)采出水的介質(zhì)特性中含有超過(guò)100毫克/升的TSS。?

輸水泵是懸臂泵設(shè)計(jì)。200馬力（hp）泵的總額定揚(yáng)程為211英尺，流量為每分鐘2100加侖（gpm）。圖2顯示了泵的橫截面圖和規(guī)格。?

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圖像2：泵的橫截面圖顯示了吸入和排出的位置

技術(shù)討論

泵的平均無(wú)故障時(shí)間短的根本原因是在泵的后護(hù)罩處沙粒積聚和湍流。圖3顯示了檢修期間泵的后護(hù)罩狀況。?

砂粒被離心力壓到頂部后導(dǎo)流罩上，并磨損了砂粒積聚的環(huán)形區(qū)域。泵的橫截面圖（圖3）顯示了侵蝕和沙粒堆積的位置。

圖像3：在橫截面圖上注明了侵蝕點(diǎn)

設(shè)計(jì)修改

泵經(jīng)過(guò)了設(shè)計(jì)修改，以克服意外的介質(zhì)變化。設(shè)計(jì)修改集中在三個(gè)主要方面。

1. 首先是使顆粒堆積區(qū)域的流動(dòng)變平滑。
2. 第二是降低施加在顆粒上的離心力。
3. 第三是通過(guò)平衡孔改善顆粒沖洗。 ?

為了實(shí)現(xiàn)上述三個(gè)方面，設(shè)計(jì)升級(jí)包括以下七個(gè)設(shè)計(jì)更改。

1.降低磨損環(huán)介質(zhì)通道

F ＝ mw?²。[R

其中：
F =力
m =質(zhì)量
w =轉(zhuǎn)速
r =半徑
公式1

圖片4：原始設(shè)計(jì)和升級(jí)之間的比較

泵磨損環(huán)相對(duì)于軸降低（圖4）。降低耐磨環(huán)將減小所產(chǎn)生的半徑，這是降低施加在沙粒上的離心力所必需的。?

2.增加葉輪背面的流量?

增加葉輪背面的流量將允許沖洗從葉輪背面積聚的沙粒。?

Q =ρ.Av

流量的增加是通過(guò)上述方程式實(shí)現(xiàn)的：增加間隙（A）將降低速度（v），因此，通過(guò)伯努利效應(yīng)，介質(zhì)的壓力將增加，從而產(chǎn)生克服離心力的阻力施加在粒子上的力。

3.增加葉輪背面的曲率半徑

葉輪后部的曲率半徑增加，以確保平穩(wěn)的層流并避免任何介質(zhì)湍流的激發(fā)。圖像5顯示了曲率半徑一旦增加。?

圖像5：增加葉輪背面的曲率半徑

4.平衡孔修改

對(duì)平衡孔的設(shè)計(jì)修改包括增加平衡孔的尺寸并向上增加其位置（圖6）。這種修改使得易于進(jìn)行累積的顆粒沖洗。這是在確認(rèn)推力計(jì)算后完成的，推力計(jì)算顯示出推力的提高和降低了5％。?

圖片6：修改以平衡孔

5.磨損環(huán)間隙增加

磨損環(huán)的間隙增加了，以引導(dǎo)更多的流動(dòng)來(lái)沖洗積聚的沙子顆粒。游隙的增加還對(duì)降低軸向推力5％有影響。圖7顯示了磨損環(huán)間隙增加的位置。?

圖片7：磨損環(huán)間隙增加

6.帶有止推襯套的L形外殼蓋耐磨環(huán)

與較早的設(shè)計(jì)相比，L形的外殼蓋耐磨環(huán)/推力襯套設(shè)計(jì)（圖8）將減少在尖銳邊緣區(qū)域產(chǎn)生湍流激勵(lì)和顆粒堆積的機(jī)會(huì)。光滑，筆直的面對(duì)在該位置平滑流動(dòng)具有很大的影響。?

圖像8：L形表殼蓋磨損環(huán)

7. HVOF涂料的應(yīng)用

為了增加額外的防腐蝕層，在腐蝕點(diǎn)上添加了高速氧氣燃料（HVOF）涂層。圖9顯示了HVOF涂層區(qū)域。一旦對(duì)一臺(tái)泵進(jìn)行了這些設(shè)計(jì)修改，就可以將其重新投入運(yùn)行，并在大約24個(gè)月后運(yùn)行，未發(fā)現(xiàn)任何過(guò)程或機(jī)械異常。還對(duì)泵的內(nèi)部進(jìn)行了檢查，沒有發(fā)現(xiàn)腐蝕點(diǎn)，也沒有發(fā)現(xiàn)其處于健康狀態(tài)。設(shè)計(jì)修改成功使泵與新的介質(zhì)特性兼容。

圖像9：HVOF涂層位置