SZ36-1 CEPN平臺(tái)原油外輸泵適用性改造

喬亞軍，李 斌，羅廷文

(1.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司遼東作業(yè)公司，天津 300452；2.中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)機(jī)械設(shè)備技術(shù)服務(wù)中心，天津 300452)

?

SZ36-1 CEPN平臺(tái)原油外輸泵適用性改造

喬亞軍1，李 斌1，羅廷文2

(1.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司遼東作業(yè)公司，天津 300452；2.中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)機(jī)械設(shè)備技術(shù)服務(wù)中心，天津 300452)

為降低SZ36-1CEPN平臺(tái)原油外輸泵故障率以及維修成本，使其更適應(yīng)該平臺(tái)的輸送流程，以達(dá)到降低故障率的目的，在保證螺桿泵原有功能的同時(shí)，對(duì)國(guó)外螺桿泵進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化改造，提出螺桿泵的國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)方案，介紹螺桿泵的使用環(huán)境以及選取原則，實(shí)際使用測(cè)試表明，方案可行。

原油外輸泵；國(guó)產(chǎn)化；螺桿泵

海洋平臺(tái)上原油外輸泵選型多是依據(jù)ODP中提供的數(shù)據(jù)，在平臺(tái)建造之時(shí)就已完成選型安裝工作。但在平臺(tái)實(shí)際投產(chǎn)之后，發(fā)現(xiàn)原油介質(zhì)的各項(xiàng)參數(shù)與ODP設(shè)計(jì)存在不相符的情況，使得已選型的泵不適用于實(shí)際情況，需要對(duì)泵進(jìn)行適用性改造[1-2]。

1 海上平臺(tái)原油外輸泵介紹

遼東作業(yè)公司SZ36-1CEPN平臺(tái)項(xiàng)目組建時(shí)安裝有三臺(tái)進(jìn)口雙螺桿泵，用于將電脫水器處理后的高粘度、低含水原油加壓外輸。原外輸泵型號(hào)為：W7.2zk-60/2，其結(jié)構(gòu)為臥式雙吸雙螺桿泵，側(cè)進(jìn)上出結(jié)構(gòu)，泵體鑄造，帶有溫度及振動(dòng)傳感器等自動(dòng)化控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)參數(shù)為見表1。

表1 原泵主要設(shè)計(jì)參數(shù)

1.1. 泵在使用過程中主要存在的主要問題

1)機(jī)械密封損壞情況嚴(yán)重。自設(shè)備投用以來，機(jī)械密封泄漏嚴(yán)重，原油介質(zhì)泄漏濺落到各處，而且螺桿泵機(jī)械密封的更換工作量較大，頻繁更換機(jī)械密封給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理帶來很大隱患。

2)泵驅(qū)動(dòng)端軸承使用壽命較短。從實(shí)際使用效果來看，該泵驅(qū)動(dòng)端的兩個(gè)軸承平均無故障周期僅為8 000 h，增加了預(yù)知性維修工作量[3-4]。

3)泵的磨損使得泵效下降。在泵的檢修過程中發(fā)現(xiàn)在泵軸與油封接觸的部位存有磨痕情況，見圖1。

圖1 主動(dòng)軸/驅(qū)動(dòng)軸的磨損痕跡

隨著磨損情況的加劇，密封腔室處間隙增大，導(dǎo)致泵效明顯下降；現(xiàn)場(chǎng)使用數(shù)據(jù)記錄表明，外輸C泵在55 Hz超頻率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，才能達(dá)到要求的流量及壓力，滿足平臺(tái)的正常使用需求。

4)備件性價(jià)比低，供貨期長(zhǎng)。采購備件時(shí)存在備件費(fèi)用高，供貨周期較長(zhǎng)問題，此外由于廠家售后服務(wù)費(fèi)用較高，使得售后服務(wù)存在局限性。

1.2 原因分析

1)機(jī)封結(jié)構(gòu)問題。經(jīng)過拆檢發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有螺桿泵在機(jī)封結(jié)構(gòu)處設(shè)計(jì)了PLAN62沖洗方案，對(duì)機(jī)封泄漏物質(zhì)進(jìn)行吹掃可以清潔機(jī)封運(yùn)行環(huán)境，延長(zhǎng)機(jī)封使用壽命，但因平臺(tái)資源有限，不具備這種吹掃介質(zhì)，所以P62方案不能起到什么作用，反而由于這種方案設(shè)計(jì)會(huì)占用一定的空間，機(jī)封泄漏空間減小，導(dǎo)致機(jī)封泄漏物不易排出，反而在機(jī)封處堆積，造成機(jī)封極易損壞；而軸承腔位置緊鄰密封泄漏腔，泄漏介質(zhì)透過軸承室油封系統(tǒng)很容易竄入軸承腔內(nèi)，導(dǎo)致軸承潤(rùn)滑脂失去潤(rùn)滑性，軸承很快就磨損失效。

2)機(jī)封材料問題。對(duì)原泵機(jī)封拆檢發(fā)現(xiàn)主要是靜環(huán)面磨損，靜環(huán)面采用的整體石墨材料，在不穩(wěn)定工況條件下受到?jīng)_擊很容易損傷，并不適用于SZ36-1CEPN平臺(tái)的原油介質(zhì)工況。

3)泵軸硬度問題。檢修過程中發(fā)現(xiàn)，軸承室本身的油封系統(tǒng)因?yàn)檩S的自身硬度不夠，導(dǎo)致油封系統(tǒng)容易失效，存在外界物質(zhì)侵入軸承室的可能，這也是軸承故障率高的原因之一[5]。

2 國(guó)產(chǎn)化改造方案設(shè)計(jì)

分析3臺(tái)外輸泵的使用工況，同時(shí)參照在該泵流程上游的電脫進(jìn)料泵，電脫進(jìn)料泵也為雙螺桿泵，在介質(zhì)參數(shù)、電氣控制、使用工況等方面與外輸泵有許多類同之處，使用效果較好。該電脫進(jìn)料泵為國(guó)產(chǎn)公司提供，經(jīng)考察渤海油田其他平臺(tái)使用該公司的雙螺桿泵，效果較好。遼東作業(yè)公司確定與該公司共同完成SZ36-1CEPN平臺(tái)外輸泵國(guó)產(chǎn)化改造項(xiàng)目。改造工作中面對(duì)的問題及解決方案如下。

1)新泵不得低于原泵的性能。

2)新泵與原泵安裝尺寸具有互換性，避免進(jìn)行流程對(duì)接改造。

3)新泵的自動(dòng)化控制系統(tǒng)與原油設(shè)備匹配，完全保留原泵自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

4)解決機(jī)械密封和軸承頻繁失效的問題。

5)解決泵軸硬度不夠問題。

3 改造方案

1)對(duì)原泵的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)繪，包括泵的外形整體尺寸、進(jìn)出口參數(shù)、各探頭安裝位置尺寸等，以確保新泵的各項(xiàng)安裝尺寸，達(dá)到改造4臺(tái)泵頭3個(gè)基座上可以任意互換使用。

2)改造泵的主體部分材料選擇，在充分考慮原泵配置的基礎(chǔ)上，結(jié)合降低成本的因數(shù)，泵體采用鑄鋼230-450，軸采用沉淀硬化型不銹鋼0Cr17Ni4Cu4Nb，轉(zhuǎn)子選用耐腐性和耐磨性都具佳的1Cr17Ni2，使得改造泵在主體結(jié)構(gòu)上做到質(zhì)量性能與價(jià)格兼顧。

3)解決機(jī)械密封、軸承頻繁故障問題。結(jié)構(gòu)上去掉原有的P62方案，重新設(shè)計(jì)軸承座，將機(jī)封泄漏處間隙增大到22～25 mm，以保證機(jī)封泄漏后介質(zhì)可順暢排出；動(dòng)、靜環(huán)統(tǒng)一使用更耐磨、適應(yīng)工況更廣的硬質(zhì)合金材料，以增強(qiáng)抗震、耐磨性。

4)提升泵軸硬度，增強(qiáng)泵軸耐磨性能。對(duì)泵軸與油封的配合位置進(jìn)行硬化處理，硬度由原來的HRC55提高到HRC70以上，使用壽命及可靠性程度提高[6]。

4 方案實(shí)施

4.1 國(guó)產(chǎn)化改造泵安裝

結(jié)合實(shí)際情況，選擇在平臺(tái)的C號(hào)泵橇上進(jìn)行改造泵的測(cè)試。整體上，新泵進(jìn)出口與原管線可以完全進(jìn)行匹配，安裝尺寸完全互換。

4.2 改造泵運(yùn)轉(zhuǎn)性能測(cè)試

改造泵調(diào)試記錄見表2。由表2可見，運(yùn)行過程穩(wěn)定，泵的進(jìn)出口壓力正常，振動(dòng)值穩(wěn)定在0.6 mm/s，滿足國(guó)標(biāo)3.8 mm/s以下的要求；前軸承溫度50 ℃左右，后軸承溫度保持在70 ℃左右，各項(xiàng)參數(shù)符合現(xiàn)場(chǎng)使用要求[7]。

改造泵投用近1年，運(yùn)行工況表明，該泵各項(xiàng)性能良好。機(jī)械密封的改造效果較好，未出現(xiàn)滲漏情況；軸承使用情況良好，未發(fā)生損壞故障，說明改造泵適用于流程介質(zhì)，對(duì)平臺(tái)穩(wěn)定生產(chǎn)發(fā)揮了良好作用。

表2 改造泵性能測(cè)試數(shù)據(jù)

此外改造泵的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為1 650 r/min，在目前1 486 r/min工作狀態(tài)下，已經(jīng)可以滿足平臺(tái)的外輸需求；由于變頻電機(jī)在轉(zhuǎn)速上還有較大的裕量，可使泵的做功能力進(jìn)一步提升，也為平臺(tái)生產(chǎn)能力的提升保留了較大的調(diào)節(jié)空間[8]。

4.3 改造前后比較

經(jīng)過對(duì)泵的如上國(guó)產(chǎn)化改造升級(jí)，加工制造新泵型號(hào)為2HMW2500-70，與原泵的性能對(duì)比見表3，從偏差數(shù)值上可以看出，新泵在轉(zhuǎn)速有上裕量，可以彌補(bǔ)過流部件磨損后泵效下降的問題，在軸功率和汽蝕余量數(shù)值偏差小，影響可以忽略不計(jì)。

表3 改造泵與原泵設(shè)計(jì)性能參數(shù)對(duì)比

5 結(jié)束語

渤海油田SZ36-1CEPN平臺(tái)外輸泵國(guó)產(chǎn)化升級(jí)改造成功，對(duì)所選設(shè)備不適用于實(shí)際情況的設(shè)備進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化改造，在現(xiàn)場(chǎng)不用做任何改動(dòng)前提下，有效避免了原泵所存在的各類問題；國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品備件采購價(jià)格便宜，供貨周期短，為實(shí)際生產(chǎn)提供了降本增效的良好范例；設(shè)備生產(chǎn)的本土化改造在售后服務(wù)方面也可為平臺(tái)的正常生產(chǎn)提供便捷保障。

[1] 操建平，孟慶昆，高圣平，等.螺桿泵漏失機(jī)理研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2012(4)：153-155.

[2] 孫立輝.油田站庫機(jī)泵運(yùn)行管理[J].石化技術(shù),2015(3)：138.

[3] 劉玉忠，田偉男.地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵抱閘間歇式制動(dòng)系統(tǒng)[J].油氣田地面工程，2014(11)：130.

[4] 王明亮.機(jī)械密封的失效因素分析及措施[J].中國(guó)科技信息，2008(7)：72-73.

[5] 何斌.低溫乙烯泵密封系統(tǒng)的改進(jìn)[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013(11)：71.

[6] 姜滔.等壁厚定子螺桿泵應(yīng)用效果分析[J].油氣井測(cè)試，2015(4)：51-53.

[7] 李玲攢，雷勇，楊陽.高危介質(zhì)泵密封改造中出現(xiàn)的問題及對(duì)策[J].設(shè)備管理與維修，2014(7)：78-79.

[8] 黃偉，甘慶明，張磊，等.基于電參數(shù)的螺桿泵桿管偏磨預(yù)判研究[J].石油鉆探技術(shù)，2014(4)：102-106.

Adaptability Renovation of the Crude Oil Transport Pump for SZ36-1 CEPN Platform

QIAO Ya-jun1, LI Bin1, LUO Ting-wen2

(1.Liaodong Operating Company, Tianjin Branch of CNOOC Ltd., Tianjin 300452, China;2.Mechanical Equipment Service Center, Tianjin, 300452, China)

In order to reduce the failure rate and maintenance cost of the SZ36-1CEPN platform, the original function of the screw pump was ensured, and the foreign screw pump was transformed into a suitable platform for reducing the failure rate. The design scheme of the screw pump was put forward. The use of the environment and the selection principle of the screw pump were introduced. The design scheme was proved to be feasible by practical operation.

crude oil pump; domestic; screw pump

10.3963/j.issn.1671-7953.2016.05.035

2016-00-00

中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司遼東作業(yè)公司技術(shù)改造項(xiàng)目(90889732)

喬亞軍(1985—)，男，碩士，工程師

U674.38;U664.5

A

1671-7953(2016)05-0139-03

修回日期：2016-00-00

研究方向:機(jī)電一體化設(shè)備維護(hù)、技術(shù)改良

E-mail:qiaoyj3@cnooc.com.cm