劉漢文++楊徐

摘 要：隨著投入生產(chǎn)的井量逐年增加，某海上平臺外輸泵和電機存在不匹配的問題，泵出口開度很小才能滿足電機電流在額定工況下運行，但隨之產(chǎn)生的泵出口壓力偏高又導致泵的密封頻繁出現(xiàn)泄漏。通過更換電機，擴大外輸泵容量的技術手段，解決了平臺外輸泵和電機不匹配問題，實現(xiàn)了外輸泵在設計參數(shù)下穩(wěn)定運行，取得了可觀的綜合效益。

關鍵詞：外輸泵 電機容量 泵揚程 額定工況

中圖分類號：TE974 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（a）-0093-02

某海上平臺使用3臺大連蘇爾壽泵及壓縮機有限公司生產(chǎn)的GSS臥式多級筒形泵對生產(chǎn)分離器油出口的原油進行增壓，以達到將原油順利送達海洋石油116的生產(chǎn)目的。但原油外輸泵存在先天不足，使得其不能達到最佳的工作狀態(tài)，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）電機和泵在設計參數(shù)上的不匹配，造成泵的出口壓力長期處于高于設計壓力狀態(tài)。

（2）泵出口長期憋壓，造成機械密封頻繁內(nèi)漏。因為泵的出口無法全開，造成泵出口閥磨損頻繁且內(nèi)漏，泵出口閥門調(diào)節(jié)很困難，同時因憋壓導致泵出口壓力高，超出設計壓力，造成機械密封頻繁泄漏，增加了現(xiàn)場的維修費用和維修工作量。

（3）受生產(chǎn)情況及工況影響，為完成外輸工作，需要同時運轉(zhuǎn)兩臺外輸泵，相當于兩用一備，備用資源不足。

1 改造方案-電機擴容

針對上述問題，其根本原因就是平臺的外輸泵泵體和電機在設計參數(shù)上不匹配，長期處于“小馬拉大車”的工作狀態(tài)，產(chǎn)生了上述的各種影響。

經(jīng)過分析討論，并針對現(xiàn)場設備條件進行綜合考慮及專家論證，最終確立了最為經(jīng)濟可行的更換大容量電機的解決方案。

1.1 舊電機使用時參數(shù)計算分析

1.1.1 現(xiàn)場工況

啟動兩臺原油外輸泵，流量2800m3/d，泵出口壓力44bar，泵入口壓力1bar，電機電流260A，介質(zhì)溫度58℃，密度880kg/m3（此處壓力值是表壓）。

外輸泵的出廠設計工況如表1。

1.1.2 設備目前情況

原油外輸泵兩用一備，當調(diào)節(jié)泵出口壓力為44bar時，電機電流260A，功率因數(shù)按cosφ=0.8計算，電機現(xiàn)輸出功率Ne=137kW。

原油外輸泵現(xiàn)電機功率Ne=160kW。因此在此工況下電機是可以運行的。

原油外輸泵可以連續(xù)運行，但因泵出口壓力超過設計10bar，導致泵維修周期較短，平均每月更換一次機封，每次維修費用按照3萬元人民幣計，一年的維修費用約36萬元，維修成本較高。

泵的入口壓力為1bar，從設計數(shù)據(jù)表中查汽化壓力值50kPa。廠家提供最小氣蝕余量1.3m。因此可以初步認為介質(zhì)沒有發(fā)生氣化，不存在氣蝕的問題。

1.1.3 工作功率計算及需用功率推算

單臺泵流量：Q=2800/24/2=58.33m3/h。

泵的揚程：

H==

=504.76m

泵的有用功：

P有===70.53kW

式中，為介質(zhì)密度；

Q為單臺泵出口排量；

g為重力加速度；

H為單臺泵揚程。

泵的現(xiàn)場實際功率：

P電= [1]

泵的效率：

式中，為泵效率；

P實為泵的實際功率；

P電為電機輸出功率。

按泵的流量Q=60m3/h時η=60%；

兩個效率差為：。

如果把整個曲線向下移8.5%，估算泵在流量100m3/h時泵的效率：。

估算泵的軸功率（100m3/h）：

P有==。

P估=kW

目前電機可用功率：

P=160kW，按電機效率η=90%計，傳動效率η=100%推算，可用功率：144kW。

電機計算功率：

泵的安全系數(shù)K=1.1，推算出100m3/h時，需要的電機功率P=[1]。

可以看出現(xiàn)有電機是無法滿足泵的功率需求的。從工藝流程上看，泵的設計出口壓力應保持在34bar，流量100m3/h，但實際現(xiàn)場可能因電機功率不夠，現(xiàn)場利用減小泵的出口開度，以此調(diào)高泵的出口壓力來減小流量，達到降低電機電流目的。

目前泵的出口壓力為44bar，計算平均流量為58.33m3/h。泵長期運行在超出設計工況，對泵的使用很不利。因此本次改造為了使泵運行可以回到設計工況。

1.2 換型電機參數(shù)計算分析

（1）當泵流量提高到120m3/h時，泵的進出口壓力差33bar時，計算泵的功率：

P有==

P估=

電機功率：

Ne=

（2）當泵流量為100m3/h時，泵的進出口壓力差33bar時：

P有==

P估=

電機功率：

Ne=

故本次選用額定功率P=250kW的電機，轉(zhuǎn)速r=1475rpm。

2 改造帶來的經(jīng)濟效益

完成了改造工作并投入使用后，經(jīng)現(xiàn)場運行測試，改造后的外輸泵能夠達到設計工況，滿足使用要求。此次電機換型擴容改造為油田帶來了如下綜合收益。

（1）不僅有效地解決了平臺外輸泵出口長期過壓運行的問題，還規(guī)避了外輸泵機封泄漏發(fā)生火災事故的風險，為油田群帶來了巨大的安全效益。

（2）有效降低了外輸泵的出口壓力，大大延長了外輸泵維修周期，維修周期由原來的1次/月減少到目前的每6個月1次，每年可節(jié)省維修費用30萬元。

（3）外輸泵出口可以長期保持在全開狀態(tài)下運行，日排液量也由之前的2800m3/d提升到了3100m3/d，一年可增加排液量10.8萬m3，而且此時外輸泵出口壓力維持在27～30bar之間，最大僅為30bar，符合了最初的設計標準；電機運行功率最大為237kW，均未達到其額定值，外輸能力還有提升空間。

（4）改造后由之前的兩用一備變成兩備一用，有效地降低了平臺由于外輸泵故障造成停產(chǎn)的風險，也為外輸泵的維修爭取了更為充裕的時間，預計每年可挽回產(chǎn)量損失1500方。

（5）改造后外輸泵的實際功率由之前兩臺泵300kW降低到單臺220kW，每天可節(jié)約電能1920kW·h，每度電按工業(yè)用電1.1元人民幣計，每年可節(jié)約電能72萬元。

3 結語

該平臺通過原油外輸泵電機擴容改造，既達到了節(jié)能增產(chǎn)的目的，又消除了電機和泵體長期不匹配運行的安全隱患，給油田的生產(chǎn)帶了顯著的綜合效益，為其他油田裝置的外輸泵改造提供了參考思路。

參考文獻

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