離心泵降級(jí)改造技術(shù)的應(yīng)用及研究

楊洋，唐強(qiáng)，陳勇，侯春生，譚秋仲，王維利，馬庭紅

中國(guó)石油塔里木油田公司，新疆庫(kù)爾勒841000

離心泵降級(jí)改造技術(shù)的應(yīng)用及研究

楊洋，唐強(qiáng)，陳勇，侯春生，譚秋仲，王維利，馬庭紅

中國(guó)石油塔里木油田公司，新疆庫(kù)爾勒841000

塔中作業(yè)區(qū)120萬(wàn)m3/d天然氣處理裝置兩臺(tái)離心泵使用時(shí)間過長(zhǎng)，零配件損壞日益嚴(yán)重，設(shè)備性能逐漸下降，已無法滿足裝置正常生產(chǎn)需求，為解決這一問題，使設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行，確定了離心泵降級(jí)改造技術(shù)的解決方案，將兩臺(tái)離心泵由19級(jí)改造為9級(jí)，出口壓力達(dá)到3.5～4.0 MPa，同時(shí)對(duì)泵軸及損壞零配件進(jìn)行修復(fù)后重新進(jìn)行裝配。通過理論計(jì)算與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，此技術(shù)改造各項(xiàng)指標(biāo)合格，取得了很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，為其他油田類似問題的解決提供了參考。

離心泵；降級(jí)；改造

1 裝置概況

塔里木油田塔中作業(yè)區(qū)聯(lián)合站1997年投產(chǎn)，位于沙漠腹地，共有兩套裝置：一套油水處理裝置，一套天然氣處理裝置。塔中作業(yè)區(qū)轄區(qū)內(nèi)的原油經(jīng)油水處理裝置處理，三相分離后，處理合格的原油外輸；污水經(jīng)進(jìn)一步處理合格后回注；伴生氣進(jìn)入天然氣處理裝置進(jìn)行脫水脫烴處理，合格后進(jìn)入天然氣管道外輸，輕烴進(jìn)入原油管道外輸。天然氣處理裝置設(shè)計(jì)處理量為120萬(wàn)m3/d，在裝置投產(chǎn)初期，處理量達(dá)到120萬(wàn)m3/d，輕烴產(chǎn)量約為95 t/d。隨著油田的開采產(chǎn)量的下降，目前，天然氣處理量約為50萬(wàn)m3/d，輕烴產(chǎn)量約為45 t/d。

輕烴外輸泵有兩臺(tái)，皆為德國(guó)KSB廠家生產(chǎn)的19級(jí)（含首級(jí)）立式離心泵，型號(hào)為VMBX 86.40/19，自1998年10月投產(chǎn)至今已經(jīng)運(yùn)行15年。隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的增加，泵零配件損壞日益嚴(yán)重，設(shè)備性能逐年下降，至2013年基本處于報(bào)廢狀態(tài)。主要表現(xiàn)為級(jí)間殼體耐磨環(huán)脫離、導(dǎo)翼耐磨環(huán)脫離、葉輪腐蝕嚴(yán)重導(dǎo)致泵效低等。兩臺(tái)泵的帶病運(yùn)行給裝置和生產(chǎn)的正常運(yùn)行帶來了不穩(wěn)定因素。

2 改造方案

要恢復(fù)兩臺(tái)泵的正常運(yùn)行，主要有三種解決方案：

（1）對(duì)泵進(jìn)行大修，更換損壞零配件。但大修所需零配件由于原國(guó)外廠家技術(shù)升級(jí)已停產(chǎn)，導(dǎo)致兩臺(tái)離心泵無法完整大修。之前每次大修后，部分葉輪不安裝，使用效果變差，兩臺(tái)泵均在大修后泵運(yùn)行時(shí)間接近1 000 h出現(xiàn)卡阻。

（2）更換新泵。更換新泵一方面價(jià)格昂貴，且安裝新泵后，尺寸及工況都發(fā)生改變，需進(jìn)行工藝改造，受現(xiàn)場(chǎng)條件制約施工難度較大。故性價(jià)比不高。

（3）進(jìn)行降級(jí)技術(shù)改造。針對(duì)目前不能發(fā)揮作用的無葉輪和導(dǎo)翼的部分進(jìn)行切除，整體減少泵的級(jí)數(shù)，去除不穩(wěn)定因素，使泵竄量減小，運(yùn)行穩(wěn)定。

綜合以上三種情況，決定選取第三種方案。

3 準(zhǔn)備工作

為做好輕烴外輸泵的降級(jí)改造工作，技術(shù)攻關(guān)小組經(jīng)過討論，提出在不改變泵排量的情況下，修復(fù)泵體內(nèi)相對(duì)較好的廢舊零配件，將共計(jì)19級(jí)葉輪進(jìn)行降級(jí)改造的思路，同時(shí)對(duì)可行性進(jìn)行了論證并進(jìn)行了改造準(zhǔn)備工作。

（1）輕烴外輸量隨著油田產(chǎn)能的不斷下降，外輸壓力也由6 MPa降為3.5 MPa。通過咨詢離心泵廠家并通過理論計(jì)算，確定將輕烴泵由19級(jí)降為9級(jí)后依然能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行要求。

（2）進(jìn)行改造成本預(yù)算和經(jīng)濟(jì)效益分析。降級(jí)運(yùn)行，能夠降低設(shè)備的耗電量，節(jié)約能源，性價(jià)比較高，有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）收集并組織學(xué)習(xí)研究輕烴外輸泵所有的圖紙和資料，全面了解設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理。

（4）準(zhǔn)備技術(shù)改造所需專用設(shè)備，并加工和修復(fù)設(shè)備零配件。

在完成相關(guān)準(zhǔn)備工作后，技術(shù)攻關(guān)小組正式確定技術(shù)改造方案：將兩臺(tái)離心泵由19級(jí)改造為9級(jí)，出口壓力達(dá)到3.5～4.0 MPa，同時(shí)對(duì)泵軸及損壞零配件進(jìn)行修復(fù)后重新進(jìn)行裝配，關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)有：

（1）對(duì)人員要求較高。改造不成功會(huì)導(dǎo)致設(shè)備報(bào)廢，但技術(shù)攻關(guān)小組里尚缺少能對(duì)相關(guān)進(jìn)口設(shè)備進(jìn)行改造的人員。

（2）對(duì)泵軸進(jìn)行縮短及拋光處理的現(xiàn)場(chǎng)條件要求較高。

（3）計(jì)算離心泵級(jí)數(shù)與揚(yáng)程的關(guān)系只能通過理論計(jì)算，可能存在偏差導(dǎo)致級(jí)數(shù)改造失敗。

（4）改造后的回裝過程需要精心的測(cè)量和調(diào)整，否則會(huì)影響改造后的運(yùn)行工況。

在經(jīng)過充分論證的基礎(chǔ)上，克服以上幾個(gè)困難后，正式進(jìn)行技術(shù)改造。

4 實(shí)施過程及效果

改造過程如下：

（1）將輕烴外輸泵解體，對(duì)泵軸和葉輪進(jìn)行精確測(cè)量，計(jì)算出9級(jí)泵所需的泵軸長(zhǎng)度。

（2）將泵軸由2 456 mm縮短到1 756 mm，并進(jìn)行拋光處理，對(duì)泵軸尾部進(jìn)行加工。

（3）對(duì)葉輪、多級(jí)導(dǎo)翼和泵級(jí)間殼體耐磨環(huán)等零配件進(jìn)行清洗，并修復(fù)損壞輕微的部分零配件。

（4）對(duì)泵軸進(jìn)行對(duì)中找正。

（5）對(duì)穩(wěn)釘進(jìn)行改造，在葉輪及導(dǎo)翼的耐磨環(huán)中攻絲，安裝螺紋穩(wěn)釘。

（6）逐級(jí)進(jìn)行葉輪安裝和竄量調(diào)整。

（7）重新對(duì)修復(fù)好的零配件進(jìn)行測(cè)量回裝。

輕烴外輸泵經(jīng)改造后由原來的19級(jí)改為9級(jí)。改造工作共歷時(shí)48 d，現(xiàn)場(chǎng)完成安裝后立即組織試運(yùn)，連續(xù)運(yùn)行10 d。根據(jù)運(yùn)行參數(shù)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，運(yùn)行壓力始終保持在3.5 MPa以上，且設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，未出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象。從技術(shù)改造后至現(xiàn)在，連續(xù)監(jiān)測(cè)9個(gè)月，輕烴泵整體振動(dòng)值由未改造前的6.5 mm/s穩(wěn)定下降至4.5 mm/s以下，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表1，達(dá)到了預(yù)期的效果，此次技術(shù)改造獲得成功。

5 經(jīng)濟(jì)及技術(shù)效益

（1）節(jié)省設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用360萬(wàn)元。若重新購(gòu)買一臺(tái)輕烴泵的費(fèi)用為180萬(wàn)元左右。

（2）節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)工藝改造及機(jī)組安裝費(fèi)用20萬(wàn)元。若更換新設(shè)備需要對(duì)老設(shè)備基礎(chǔ)進(jìn)行拆除并制作新設(shè)備基礎(chǔ)、安裝設(shè)備，以及對(duì)工藝管道進(jìn)行改造，總費(fèi)用預(yù)計(jì)約20萬(wàn)元。

表1 輕烴外輸泵B泵改造后運(yùn)行參數(shù)記錄

（3）節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用。改造后輕烴泵運(yùn)行功率降低約23 kW，則每天可節(jié)約用電=23×24= 552（kW·h）；由于兩臺(tái)泵運(yùn)行方式為一用一備，每年檢修時(shí)間按照15 d計(jì)算，則兩臺(tái)泵每年累計(jì)運(yùn)行時(shí)間為350 d，每年節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用=每天節(jié)約用電×每年運(yùn)行時(shí)間×電力單價(jià)=552×350×0.51= 98 532（元）。

整個(gè)改造過程加工費(fèi)兩臺(tái)泵共計(jì)10萬(wàn)元。若改造后的兩臺(tái)輕烴外輸泵能正常運(yùn)行5年，則該改造共計(jì)節(jié)省費(fèi)用=設(shè)備購(gòu)置費(fèi)+工藝改造及機(jī)組安裝費(fèi)+節(jié)省動(dòng)力費(fèi)=360+20+9.853 2×5=429.266（萬(wàn)元）。

6 推廣及運(yùn)用前景

隨著油田開發(fā)年限的延長(zhǎng)，很多油田產(chǎn)量遞減的趨勢(shì)不可逆轉(zhuǎn)，勢(shì)必會(huì)造成部分設(shè)備由于量程偏大不能處于最佳工況運(yùn)行，即不利于發(fā)揮設(shè)備原有的性能，降低了設(shè)備運(yùn)行壽命，造成大量電能浪費(fèi)。此次離心泵降級(jí)技術(shù)改造成功，為油田類似設(shè)備的改造積累了一定經(jīng)驗(yàn)，也提出了一種節(jié)能降耗、節(jié)約成本的技術(shù)改造思路，可以進(jìn)行推廣應(yīng)用。

[1]劉新港，王小麗．YDI多級(jí)離心泵降級(jí)改造性能分析[J].石油化工應(yīng)用，2010，29（1）：93-94.

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[3]海濤，陳正倫，張會(huì)湘．離心泵的管理和維修技術(shù)探討[J].河南化工，2010，311（10）：62-63.

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[5]劉福玉，劉福磊，孫廣軍，等.探討多級(jí)離心泵常見故障檢測(cè)與維修[J].才智，2012，20（7）：36.

Research and Application of Modification Technique for Centrifugal Pump Demotion

Yang Yang，Tang Qiang，Chen Yong，Hou Chunsheng，Tan Qiuzhong，Wang Weili，Ma Tinghong
PetroChina Tarim Oilfield Company，Korla 841000，China

There are two centrifugal pumps used in the 1.2 Mm3/d natural gas treatment plant of Tazhong Oilfield for a long time，in which the accessory parts were damaged more seriously and the equipment performance was gradually declined.The pumps were unable to meet the needs of normal production.In order to solve this problem，the modification technique for the centrifugal pump demotion was brought forward.i.e.the grade of the two pumps changed from 19 to 9，and the outlet pressure reached 3.5～4.0 MPa，the pump axis and accessory parts were repaired and reassembled.Through the theoretical calculation and field practical implementation，the modification indexes were qualified.And it achieved good social and economic benefits. Also it provides a solution to solve similar production problems for other oilfield.

centrifugalpump；demotion；modification

圖片報(bào)道：塔里木油田塔中作業(yè)區(qū)全景

10.3969/j.issn.1001-2206.2015.01.021

楊洋（1988-），男，河南南陽(yáng)人，2012年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）石油工程專業(yè)，主要從事油田集輸和油氣水處理工作。

2014-04-18