占新兵+徐巖光

一、運(yùn)行現(xiàn)狀

中心三號(hào)平臺(tái)位于埕島油田中心區(qū)塊于是一座集油氣處理與外輸、變配電、污水處理與外輸、注水、海上生產(chǎn)自動(dòng)化監(jiān)控、生活保障等多功能于一體的大型綜合性海上平臺(tái)。現(xiàn)有4臺(tái)原油外輸泵，位于生產(chǎn)平臺(tái)底層甲板，其中1#、2#、3#為雙級(jí)、單吸、軸向中開離心泵，額定排量為300m3/h，4#為雙螺桿混輸泵，額定排量為200m3/h。目前平臺(tái)全天外輸液量在17500 m3左右（約730m3/h），出于節(jié)能考慮，平臺(tái)采用“2+1”的組合方式運(yùn)行，即2臺(tái)離心泵與1臺(tái)混輸泵組合運(yùn)行。

生產(chǎn)運(yùn)行中我們發(fā)現(xiàn)，1#、2#、3#離心泵中任意兩臺(tái)進(jìn)行組合并列運(yùn)行時(shí)，在相同頻率和泵壓的情況下，各自的運(yùn)行電流、功率、排量均存在較大差異，供液存在較嚴(yán)重的“偏流”現(xiàn)象。

二、原因分析

偏流現(xiàn)象，是指流體由匯管流經(jīng)分支管道時(shí)，因分支管道內(nèi)部阻力不同，引起的管道內(nèi)流體流量不同的現(xiàn)象，管道內(nèi)部阻力越大，流經(jīng)的流量就越少，反之越多。

偏流程度取決于管道的管徑差異及管道的布局，就中心三號(hào)平臺(tái)而言，4臺(tái)外輸泵進(jìn)出口管徑并無(wú)差異，因4#混輸泵的型號(hào)、額定排量等參數(shù)與其他離心泵不同，為方便問(wèn)題的分析，本文將排除混輸泵的干擾因素和離心泵自身泵況因素，分析離心泵在靜態(tài)時(shí)管道布局對(duì)偏流的影響。

（一）管道布局

目前平臺(tái)來(lái)液經(jīng)兩臺(tái)分離緩沖罐出口進(jìn)入?yún)R管，通過(guò)3臺(tái)離心泵增壓后，出口匯管外輸至海三聯(lián)合站，其管道布局如圖1所示。

圖1：管道布局圖（Z型） 圖2：管道布局圖（U型）

（二）建立模型

常規(guī)管道布局方式有對(duì)稱型、Z型（圖1）、U型（圖2），平臺(tái)采用的Z型布置，為了方便比較，我們建立兩種布局方式進(jìn)行對(duì)比分析（圖1和圖2）。

假設(shè)：進(jìn)口管匯截面積為Sa，出口管匯截面積為Sb，介質(zhì)密度為ρ，1#至3#均為設(shè)計(jì)參數(shù)相同的離心泵，單位流量介質(zhì)從進(jìn)口匯管進(jìn)入，從出口匯管流出，通過(guò)計(jì)算點(diǎn)1至點(diǎn)6處的流體線速度Cf、質(zhì)量m、動(dòng)能和位能，得出離心泵進(jìn)出口的位能差公式。

（三）模型應(yīng)用

平臺(tái)離心泵進(jìn)口管線通徑為12寸，出口管線通徑為10寸，設(shè)單位截面積為S0，S=πS0，則Sa=36S，Sb=25S，代入表位能差計(jì)算公式后得到相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示：

離心泵進(jìn)出口兩端的位能差直接影響介質(zhì)通過(guò)離心泵的流量，若離心泵在同種介質(zhì)下的阻力相等，則由于進(jìn)出口位能差不同，導(dǎo)致流量不同，位能差大的流量就大，反之則小，從而發(fā)生偏流現(xiàn)象。

從表1可以看出，U型布置較Z型布置位能差較小，發(fā)生偏流的幅度較小。

從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，2#離心泵與其他離心泵組合時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)抽空、氣蝕等現(xiàn)象，且泵效及排量也不及其他離心泵，與3臺(tái)離心泵進(jìn)出口管線采用Z型布置，導(dǎo)致2#離心泵位能差與其他離心泵相比偏小有密切關(guān)系。

三、建議及對(duì)策

（一）優(yōu)化布局

從上述分析來(lái)看，外輸泵進(jìn)出口管線采用Z型布局是造成偏流現(xiàn)象的主要原因，為減小偏流，采用完全對(duì)稱布局為最佳選擇，其次是采用U型布局。由于受海上特殊環(huán)境及空間的限制，對(duì)現(xiàn)有流程布局進(jìn)行改造難度較大，在今后類似并列運(yùn)行的設(shè)備流程布局設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能地提前考慮不同的管線布局對(duì)偏流的影響。

（二）改變管徑

在現(xiàn)有管線布局的基礎(chǔ)上，可以考慮通過(guò)改變管線通徑，盡可能地消除位能差異的影響，針對(duì)2#離心泵而言，可以增大泵進(jìn)口管線通徑或減小泵出口管線通徑，以達(dá)到增大2#離心泵進(jìn)出口位能差的目的，從而減小偏流。

（三）調(diào)控措施

鑒于2#離心泵在與其他離心泵組合時(shí)發(fā)生抽空、氣蝕現(xiàn)象（相同頻率情況下），一是通過(guò)頻率調(diào)控，適當(dāng)增大2#離心泵的頻率或降低其他離心泵的頻率；二是通過(guò)泵壓調(diào)控，適當(dāng)降低2#離心泵的泵壓或增大其他離心泵的泵壓，使其排量、功率、電流等參數(shù)與其他離心泵基本一致，控制偏流效果十分明顯。

四、結(jié)束語(yǔ)

多臺(tái)設(shè)備并列運(yùn)行時(shí)，管道布局不均，是造成偏流現(xiàn)象的主要原因，在管道布局設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮完全對(duì)稱布局或是U型布局，盡量避免Z型布局，在管道布局已經(jīng)確定的情況下，可以采用改變進(jìn)出口流程管徑的方式，盡可能地消除位能差異，已經(jīng)施工完成的管道布局和管徑，可以采用其他調(diào)控措施實(shí)現(xiàn)偏流的控制。