海上油田熱介質(zhì)循環(huán)泵機(jī)封冷卻系統(tǒng)改造

陳文

摘要：在海上油田熱介質(zhì)循環(huán)泵當(dāng)中，輸送介質(zhì)最常見(jiàn)的類(lèi)型就是導(dǎo)熱油，一般工作人員會(huì)將溫度控制在210℃左右，基本誤差不會(huì)超過(guò)3%，在循環(huán)泵運(yùn)轉(zhuǎn)工作的過(guò)程當(dāng)中，介質(zhì)本身的高溫會(huì)逐漸傳導(dǎo)到機(jī)械密封當(dāng)中。同時(shí)泵組配備的及封冷卻系統(tǒng)主要就是依靠機(jī)封動(dòng)環(huán)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)得到循環(huán)動(dòng)力，但機(jī)封能夠提供的循環(huán)動(dòng)力并不大，因此循環(huán)泵機(jī)經(jīng)常需要面臨冷卻油不循環(huán)，導(dǎo)致的機(jī)封溫度過(guò)高的情況，這就會(huì)給后續(xù)工作的落實(shí)帶來(lái)較大安全隱患，對(duì)設(shè)備本身的使用壽命而言也有不利影響，會(huì)增加設(shè)備后續(xù)維修保養(yǎng)的成本。本文先分析了某海上油田熱介質(zhì)循環(huán)泵機(jī)的相關(guān)案例，又闡述了此種設(shè)備的封冷卻系統(tǒng)工作原理，同時(shí)分析了封冷卻系統(tǒng)中。冷卻油不循環(huán)的主要原因，最終結(jié)合海上油田熱介質(zhì)循環(huán)泵機(jī)封冷卻系統(tǒng)真實(shí)使用案例，提出了可行性較高的改造方案，希望為相關(guān)工作的優(yōu)化提供合理參考。

關(guān)鍵詞：海上油田;熱介質(zhì)循環(huán);冷卻系統(tǒng)

本文主要分析了熱介質(zhì)循環(huán)泵機(jī)封冷卻系統(tǒng)的工藝改造細(xì)節(jié)，目的在于改善其中冷卻油的實(shí)際循環(huán)動(dòng)力，同時(shí)盡可能在提高冷血系統(tǒng)工作效果的基礎(chǔ)上鹽城機(jī)封壽命，最終降低泵機(jī)的工作風(fēng)險(xiǎn)以及維修保養(yǎng)成本，達(dá)到提高工作質(zhì)量和效率的目的。

一、案例分析

本文以某海上油田為例，該油田使用的熱介質(zhì)循環(huán)泵是整個(gè)熱介質(zhì)系統(tǒng)的心臟，承擔(dān)油田當(dāng)中導(dǎo)熱油傳輸?shù)娜蝿?wù)[1]。其中導(dǎo)熱油的溫度基本穩(wěn)定在210℃，經(jīng)過(guò)泵腔時(shí)會(huì)與機(jī)械密封產(chǎn)生直接接觸，在這一過(guò)程當(dāng)中，高溫也會(huì)傳導(dǎo)到機(jī)封。眾所周知，機(jī)封工作的最佳溫度是90℃左右，一旦其溫度>100℃，就會(huì)產(chǎn)生比較大的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)隱患，對(duì)于油田本身的安全管理而言也會(huì)產(chǎn)生不利影響。因此該循環(huán)泵中有自己的機(jī)封冷卻系統(tǒng)，但該系統(tǒng)的基本工作動(dòng)力需要由機(jī)封動(dòng)環(huán)提供。需要注意的是動(dòng)環(huán)本身的機(jī)構(gòu)會(huì)對(duì)其能夠提供的動(dòng)力產(chǎn)生限制，且對(duì)設(shè)備當(dāng)中的零件和冷卻油類(lèi)型要求較高，產(chǎn)生異常變化必然對(duì)冷卻油的循環(huán)工作效果造成影響。常見(jiàn)的情況就是在循環(huán)泵機(jī)工作的過(guò)程中，冷卻系統(tǒng)就停止工作，不能給機(jī)封位置帶來(lái)應(yīng)有的溫度控制效果，這也是導(dǎo)致疾風(fēng)失效頻率提升的主要原因，會(huì)增加整個(gè)設(shè)備的維修保養(yǎng)成本。

二、海上熱介質(zhì)循環(huán)泵機(jī)封冷卻系統(tǒng)工作原理

在該海上熱介質(zhì)循環(huán)泵機(jī)封冷卻系統(tǒng)當(dāng)中，包含冷卻油箱、海水冷卻盤(pán)管等多個(gè)零部件[2]。其中副機(jī)封動(dòng)環(huán)和頸環(huán)座形成了與單螺桿泵結(jié)構(gòu)比較相像的結(jié)構(gòu)，在工作過(guò)程中，泵組運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)帶動(dòng)副機(jī)封動(dòng)環(huán)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，最終會(huì)將冷卻油從進(jìn)口位置BI1泵到出口BO1位置，冷卻油經(jīng)過(guò)循環(huán)管線也會(huì)回到郵箱當(dāng)中，同時(shí)在油箱內(nèi)等待冷卻再次參與循環(huán)，簡(jiǎn)單講就是冷卻油在經(jīng)過(guò)機(jī)封時(shí)會(huì)帶走熱量，從而達(dá)到幫助熱介質(zhì)循環(huán)泵機(jī)封冷卻的效果。

在大部分海上熱介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)當(dāng)中，循環(huán)泵都是工作落實(shí)的核心，切成在的工作任務(wù)就是輸送導(dǎo)熱油。眾所周知，導(dǎo)熱油屬于高溫物質(zhì)，通常溫度在210℃左右，在泵腔的幫助下，能夠直接和機(jī)械密封相互接觸。但機(jī)械密封本身的最高耐熱溫度為90℃，一旦熱油>100℃必然產(chǎn)生較為嚴(yán)重的安全隱患，產(chǎn)生的最直接的后果就是會(huì)降低設(shè)備的使用壽命。且動(dòng)環(huán)本身就會(huì)限制其動(dòng)力，原因在于結(jié)構(gòu)特殊，在這樣的前提下，行業(yè)內(nèi)對(duì)于設(shè)備本身泵的配置、零件以及冷卻油的要求都比較高，若低于標(biāo)準(zhǔn)必然會(huì)對(duì)設(shè)備當(dāng)中冷卻油的循環(huán)產(chǎn)生影響。這種問(wèn)題也是導(dǎo)致循環(huán)泵維修成本以及故障產(chǎn)生概率增加的主要原因，技術(shù)人員需要注意分析這種情況，同時(shí)從設(shè)備安裝和系統(tǒng)改造工藝入手分析，增加設(shè)備內(nèi)部和外部的運(yùn)行動(dòng)力，尋找合理方式優(yōu)化冷卻系統(tǒng)工作效果這樣一方面能夠延長(zhǎng)設(shè)備壽命，另一方面也能降低循環(huán)泵的運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)。

三、海上熱介質(zhì)循環(huán)泵機(jī)封冷卻系統(tǒng)中冷卻油不循環(huán)的原因

（一）冷卻盤(pán)穿孔引發(fā)冷卻油乳化變質(zhì)

在該海上油田某次熱介質(zhì)循環(huán)泵機(jī)封冷卻系統(tǒng)日常檢修的過(guò)程中，工作人員發(fā)現(xiàn)設(shè)備中的冷卻油產(chǎn)生了乳化情況，導(dǎo)致整個(gè)冷卻系統(tǒng)都無(wú)法正常工作。工作人員檢驗(yàn)之后判斷主要原因是循環(huán)管道破損，海水進(jìn)入其中之后與冷卻油混合造成了乳化現(xiàn)象。設(shè)備內(nèi)部冷卻油密度產(chǎn)生了變化之后導(dǎo)致循環(huán)泵機(jī)封冷卻系統(tǒng)中，副機(jī)封處于無(wú)法泵起工作的狀態(tài)。針對(duì)此種情況，工作人員只需要更換循環(huán)管，同時(shí)將內(nèi)部的冷卻油更換，即可保障設(shè)備再次穩(wěn)定地進(jìn)入正常運(yùn)行的狀態(tài)當(dāng)中。

（二）油路堵塞

通常情況下熱介質(zhì)循環(huán)泵機(jī)封冷卻系統(tǒng)中，系統(tǒng)回路都是由幾段儀表管連接組成，這種儀表管的直徑較小，而設(shè)備在日常工作和運(yùn)行過(guò)程中難免會(huì)產(chǎn)生雜質(zhì)，這就很容易導(dǎo)致儀表管產(chǎn)生堵塞的情況，熱介質(zhì)循環(huán)泵機(jī)封冷卻系統(tǒng)的工作效果和效率也會(huì)逐漸降低。針對(duì)此種情況工作人員可以選擇三種處理方式，首先是直接更換儀表管，其次是提高對(duì)儀表管日常檢修的頻率，一旦發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有沉淀產(chǎn)生及時(shí)清理，避免造成徹底堵塞的情況。最后是定期更換內(nèi)不冷卻油，這樣不僅能避免管道堵塞，還可以預(yù)防冷卻油乳化和變質(zhì)。

（三）副機(jī)封動(dòng)環(huán)動(dòng)力不足

綜合上述兩點(diǎn)導(dǎo)致熱介質(zhì)循環(huán)泵機(jī)封冷卻系統(tǒng)故障的原因，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備當(dāng)中的副機(jī)封動(dòng)環(huán)提供的工作動(dòng)力比較有限，同時(shí)其在工作落實(shí)的過(guò)程中對(duì)設(shè)備零件和冷卻油等要素的變化十分敏感，一旦在運(yùn)行過(guò)程中副機(jī)封動(dòng)環(huán)和靜環(huán)座形成的腔體之間產(chǎn)生縫隙就會(huì)導(dǎo)致其產(chǎn)生的動(dòng)力被內(nèi)漏消耗，最終整個(gè)熱介質(zhì)循環(huán)泵機(jī)封冷卻系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。

顯然熱介質(zhì)循環(huán)泵機(jī)封冷卻系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)和工作的過(guò)程中，各種零件產(chǎn)生損耗是必然情況，但如果技術(shù)人員一直通過(guò)更換零件的方式促使設(shè)備維持工作狀態(tài)，這回導(dǎo)致海上油田的生產(chǎn)成本整體提高，尤其是循環(huán)條件的成本必然超過(guò)預(yù)算，因此落實(shí)冷卻系統(tǒng)改造工作，達(dá)到提升循環(huán)效果的工作很有必要。

四、海上油田熱介質(zhì)循環(huán)泵機(jī)封冷卻系統(tǒng)改造方案

（一）改造思路

在分析整理熱介質(zhì)循環(huán)泵機(jī)封冷卻系統(tǒng)不循環(huán)的主要原因之后，工作人員可以明確改造思路，即提高工作效率，給系統(tǒng)中冷卻油提供更加優(yōu)質(zhì)的動(dòng)力，使其能夠在設(shè)備內(nèi)實(shí)現(xiàn)循環(huán)。結(jié)合實(shí)際情況判斷，性價(jià)比最高的改造方式就是在原本的熱介質(zhì)循環(huán)泵機(jī)封冷卻系統(tǒng)當(dāng)中增加一個(gè)循環(huán)泵，這樣不僅能夠解決以往存在的大部分問(wèn)題，也不會(huì)導(dǎo)致海上油田生產(chǎn)成本提升。

（二）循環(huán)泵選型

根據(jù)該海上油田的工作現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)熱介質(zhì)循環(huán)泵機(jī)封冷卻系統(tǒng)工作效果，造成制約的主要因素分析結(jié)果判斷，現(xiàn)場(chǎng)的能量來(lái)源有兩個(gè)方面，即電源和氣源。如果在后續(xù)工作中選擇使用電動(dòng)循環(huán)泵負(fù)責(zé)冷卻工作，則需要在原本的系統(tǒng)中增加帶有防爆功能的電機(jī)，這種方案的成本較高。而如果選擇氣動(dòng)循環(huán)泵落實(shí)工作，則工作人員需要考慮泵的用氣量是否會(huì)對(duì)海上油田工作現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境產(chǎn)生影響。主要原因在于熱介質(zhì)循環(huán)泵機(jī)封冷卻系統(tǒng)本身原本是依靠副機(jī)封動(dòng)環(huán)產(chǎn)生的動(dòng)力落實(shí)工作，因此對(duì)新增的循環(huán)泵動(dòng)力要求并不高，工作人員只需要選擇一個(gè)性價(jià)比較高的微型泵即可滿足工作需求。且該號(hào)上油田工作人員研究發(fā)現(xiàn)，微型氣動(dòng)泵的用氣量不大，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)造成的影響幾乎可以忽略不計(jì)。微型氣動(dòng)泵的實(shí)際尺寸也不大，只需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作情況進(jìn)行調(diào)整即可，產(chǎn)生的壓力不會(huì)對(duì)設(shè)備本身造成沖擊。且其在市場(chǎng)上的價(jià)格基本在千元以內(nèi)，成本較低，所以該海上油田工作人員最終選擇在原本的系統(tǒng)中增加一臺(tái)微型氣動(dòng)泵支持設(shè)備運(yùn)行。

（三）改造內(nèi)容

1、冷卻盤(pán)

該海上油田熱介質(zhì)循環(huán)泵機(jī)封冷卻系統(tǒng)中冷卻盤(pán)的改造，主要是針對(duì)其原本經(jīng)常產(chǎn)生的管道穿孔漏水情況[3]。工作人員選擇使用3/8英寸的儀表管更換原本的銅盤(pán)管，在滿足冷卻需求的同時(shí)，也能降低其受到海水腐蝕的概率。

2、氣動(dòng)泵流程

該海上油田工作人員在涉惡比油箱到機(jī)封冷卻系統(tǒng)進(jìn)口管線的位置增加了微型氣動(dòng)泵，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，設(shè)備機(jī)封位置的溫度明顯更加穩(wěn)定，基本在85-95℃之間，效果十分顯著。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，案例當(dāng)中的泵機(jī)封冷卻系統(tǒng)在改造之后能夠取得以下效果。首先是更換冷卻盤(pán)材質(zhì)之后，盤(pán)管漏水現(xiàn)象明顯減少，這對(duì)于海水進(jìn)入泵機(jī)冷卻油之后產(chǎn)生乳化的情況有明顯的控制效果，同時(shí)也能避免海水對(duì)泵機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生腐蝕。其次是在系統(tǒng)中添加了微型氣動(dòng)循環(huán)泵之后，在泵機(jī)運(yùn)行過(guò)程中冷卻油對(duì)泵機(jī)的沖擊情況有所緩解，且不會(huì)對(duì)泵機(jī)的正常工作和運(yùn)行產(chǎn)生影響，經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，設(shè)備機(jī)封位置的冷卻效果也比較明顯，基本溫度能夠控制在85-95℃之間。最后是對(duì)熱介質(zhì)循環(huán)泵機(jī)封故障產(chǎn)生的概率有一定控制效果，改造之后的機(jī)封基本不會(huì)產(chǎn)生故障，且每臺(tái)設(shè)備的改造成本也不高，基本在1500元人民幣左右，對(duì)于經(jīng)濟(jì)效益的提升也有促進(jìn)效果。

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