喬亞軍，李 斌，羅廷文

(1.中海石油(中國)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)展裝備技術機械設備技術服務中心，天津 300452)

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SZ36-1 CEPN平臺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)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)展裝備技術機械設備技術服務中心，天津 300452)

為降低SZ36-1CEPN平臺原油外輸泵故障率以及維修成本，使其更適應該平臺的輸送流程，以達到降低故障率的目的，在保證螺桿泵原有功能的同時，對國外螺桿泵進行國產化改造，提出螺桿泵的國產化設計方案，介紹螺桿泵的使用環(huán)境以及選取原則，實際使用測試表明，方案可行。

原油外輸泵；國產化；螺桿泵

海洋平臺上原油外輸泵選型多是依據(jù)ODP中提供的數(shù)據(jù)，在平臺建造之時就已完成選型安裝工作。但在平臺實際投產之后，發(fā)現(xiàn)原油介質的各項參數(shù)與ODP設計存在不相符的情況，使得已選型的泵不適用于實際情況，需要對泵進行適用性改造[1-2]。

1 海上平臺原油外輸泵介紹

遼東作業(yè)公司SZ36-1CEPN平臺項目組建時安裝有三臺進口雙螺桿泵，用于將電脫水器處理后的高粘度、低含水原油加壓外輸。原外輸泵型號為：W7.2zk-60/2，其結構為臥式雙吸雙螺桿泵，側進上出結構，泵體鑄造，帶有溫度及振動傳感器等自動化控制系統(tǒng)，設計參數(shù)為見表1。

表1 原泵主要設計參數(shù)

1.1. 泵在使用過程中主要存在的主要問題

1)機械密封損壞情況嚴重。自設備投用以來，機械密封泄漏嚴重，原油介質泄漏濺落到各處，而且螺桿泵機械密封的更換工作量較大，頻繁更換機械密封給現(xiàn)場設備管理帶來很大隱患。

2)泵驅動端軸承使用壽命較短。從實際使用效果來看，該泵驅動端的兩個軸承平均無故障周期僅為8 000 h，增加了預知性維修工作量[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 主動軸/驅動軸的磨損痕跡

隨著磨損情況的加劇，密封腔室處間隙增大，導致泵效明顯下降；現(xiàn)場使用數(shù)據(jù)記錄表明，外輸C泵在55 Hz超頻率運轉時，才能達到要求的流量及壓力，滿足平臺的正常使用需求。

4)備件性價比低，供貨期長。采購備件時存在備件費用高，供貨周期較長問題，此外由于廠家售后服務費用較高，使得售后服務存在局限性。

1.2 原因分析

1)機封結構問題。經(jīng)過拆檢發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有螺桿泵在機封結構處設計了PLAN62沖洗方案，對機封泄漏物質進行吹掃可以清潔機封運行環(huán)境，延長機封使用壽命，但因平臺資源有限，不具備這種吹掃介質，所以P62方案不能起到什么作用，反而由于這種方案設計會占用一定的空間，機封泄漏空間減小，導致機封泄漏物不易排出，反而在機封處堆積，造成機封極易損壞；而軸承腔位置緊鄰密封泄漏腔，泄漏介質透過軸承室油封系統(tǒng)很容易竄入軸承腔內，導致軸承潤滑脂失去潤滑性，軸承很快就磨損失效。

2)機封材料問題。對原泵機封拆檢發(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平臺的原油介質工況。

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)因為軸的自身硬度不夠，導致油封系統(tǒng)容易失效，存在外界物質侵入軸承室的可能，這也是軸承故障率高的原因之一[5]。

2 國產化改造方案設計

分析3臺外輸泵的使用工況，同時參照在該泵流程上游的電脫進料泵，電脫進料泵也為雙螺桿泵，在介質參數(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。該電脫進料泵為國產公司提供，經(jīng)考察渤海油田其他平臺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平臺外輸泵國產化改造項目。改造工作中面對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，避免進行流程對接改造。

3)新泵的自動化控制系統(tǒng)與原油設備匹配，完全保留原泵自動化監(jiān)測系統(tǒng)。

4)解決機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)對原泵的現(xiàn)場實際數(shù)據(jù)進行測繪，包括泵的外形整體尺寸、進出口參數(shù)、各探頭安裝位置尺寸等，以確保新泵的各項安裝尺寸，達到改造4臺泵頭3個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上，結合降低成本的因數(shù)，泵體采用鑄鋼230-450，軸采用沉淀硬化型不銹鋼0Cr17Ni4Cu4Nb，轉子選用耐腐性和耐磨性都具佳的1Cr17Ni2，使得改造泵在主體結構上做到質量性能與價格兼顧。

3)解決機械密封、軸承頻繁故障問題。結構上去掉原有的P62方案，重新設計軸承座，將機封泄漏處間隙增大到22～25 mm，以保證機封泄漏后介質可順暢排出；動、靜環(huán)統(tǒng)一使用更耐磨、適應工況更廣的硬質合金材料，以增強抗震、耐磨性。

4)提升泵軸硬度，增強泵軸耐磨性能。對泵軸與油封的配合位置進行硬化處理，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 方案實施

4.1 國產化改造泵安裝

結合實際情況，選擇在平臺的C號泵橇上進行改造泵的測試。整體上，新泵進出口與原管線可以完全進行匹配，安裝尺寸完全互換。

4.2 改造泵運轉性能測試

改造泵調試記錄見表2。由表2可見，運行過程穩(wěn)定，泵的進出口壓力正常，振動值穩(wěn)定在0.6 mm/s，滿足國標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，各項參數(shù)符合現(xiàn)場使用要求[7]。

改造泵投用近1年，運行工況表明，該泵各項性能良好。機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，對平臺穩(wěn)定生產發(fā)揮了良好作用。

表2 改造泵性能測試數(shù)據(jù)

此外改造泵的設計轉速為1 650 r/min，在目前1 486 r/min工作狀態(tài)下，已經(jīng)可以滿足平臺的外輸需求；由于變頻電機在轉速上還有較大的裕量，可使泵的做功能力進一步提升，也為平臺生產能力的提升保留了較大的調節(jié)空間[8]。

4.3 改造前后比較

經(jīng)過對泵的如上國產化改造升級，加工制造新泵型號為2HMW2500-70，與原泵的性能對比見表3，從偏差數(shù)值上可以看出，新泵在轉速有上裕量，可以彌補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。

表3 改造泵與原泵設計性能參數(shù)對比

5 結束語

渤海油田SZ36-1CEPN平臺外輸泵國產化升級改造成功，對所選設備不適用于實際情況的設備進行國產化改造，在現(xiàn)場不用做任何改動前提下，有效避免了原泵所存在的各類問題；國產產品備件采購價格便宜，供貨周期短，為實際生產提供了降本增效的良好范例；設備生產的本土化改造在售后服務方面也可為平臺的正常生產提供便捷保障。

[1] 操建平，孟慶昆，高圣平，等.螺桿泵漏失機理研究[J].機械設計與制造，2012(4)：153-155.

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

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

[5] 何斌.低溫乙烯泵密封系統(tǒng)的改進[J].中國石油和化工標準與質量，2013(11)：71.

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

[7] 李玲攢，雷勇，楊陽.高危介質泵密封改造中出現(xiàn)的問題及對策[J].設備管理與維修，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判研究[J].石油鉆探技術，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)有限公司天津分公司遼東作業(yè)公司技術改造項目(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:機電一體化設備維護、技術改良

E-mail:qiaoyj3@cnooc.com.cm