异型离心泵并联运行实践.doc

异型离心泵并联运行实践一项目背景BZ34-1CEPA油田在ODP阶段设计为日处理能力为2700 m3/d，现因生产需要，要求工艺管网的原油输出量提高的4000方/天以上。生产工艺管网来液量随各井口产液量变化而变化，液位波动较大，根据原ODP计算可知平均流量为112 m3/h，共有2 台原油外输泵，单台额定流量115m3/h，扬程220M。采用一用一备，变频控制形式，此种配备完全满足现场生产，但将产液量提高的4000 m3/d则需要165 m3/h，再使用单台就难以满足，但使用这两台并联运行，实际操作中出现受管路特性的限制造成压损过大，流量只能限制在，3600 m3/d（150 m3/h）（2.4MPa）达不到生产要求。根据平台实际情况，确定解决方案为：更新一台外输泵，使用两台泵并联运行，泵更新期间将平台的应急置换泵进行部分改动作为原油外输泵投入使用。面临的问题：应急置换泵直接启动定量输送，而外输泵是变频启动变量输送，如何使这两种类型的泵匹配工作，成为关注的焦点。二技术论证2.1 可行性石油产品的储存过程中，泵和管路一起组成一个输送系统，遵循质量守恒和能量守恒这两个基本定律，即泵排出的流量等于管路中的流量，单位质量流体所获得的能头等于流体沿管路输送的能头，这样泵才能稳定地工作。一台泵提高单位质量液体的位高和克服压力差所需要的能头与管路中流量无关，而克服单位质量液体流动损失所需能头则与液体的流速平方成正比，即与流量的平方成正比，而泵所提供的能头H与管路装置上所需要的能头H*应相等；泵所排出的流量与管路中输送的流量相等，即泵处于稳定工作状态，如图所示。将泵的扬程性能曲线HQ与管路特性H*Q并一张图上即为装置特性，两条抛物线的交点即为泵的工作点M，如图1。h图1HQM hH*Q当使用同一台泵向同一压力管路输送液体，流量不能满足要求时，或输送流量变化很大，为发挥泵的经济效果，使泵处在高效范围内工作时，常采用两台泵或数台泵并联工作，以满足流量变化的要求，这就是离心泵的并联，如图2所示（以两泵为例）2A图2我们知道，若泵P1与泵P2完全相同，忽略由液面到汇合点两段管路阻力，P1、P2并联后的总流量Q1+2等于两泵在同一扬程下的流量相加，即Q1+2=Q1+Q2，H1=H2两泵并联后总性能曲线等于两泵性能曲线在同一扬程下的各对应点叠加起来，如图3所示。H*Q为管路特性，M点为工作点。（）1（）21+2（）1+2*MM1H1=H2实际工作中，考虑到油泵的不工作状态及实际备用情况，有时会出现两台不同性能的情形，即P1与P2不相同，设（HQ）1、（HQ）2为两台不同性能泵的性能曲线，利用前述画法，可得到并联后的总性能曲线（HQ）1+2，设管路特性为H*Q。由图可知，M为两泵并联时的工作点，M1为P1的工作点，M2为P2的工作点，而两泵的扬程相等H1=H2，并且等于并联后的工作点，并联后的流量等于P1和P2的流量之和，即Q1+2=Q1+Q2，还可以看出，每泵单独工作时，工作点分别为M1、M2，并联后扬程比泵单独工作时高，而流量小于两泵单独工作时的流量之和。以上分析证明，两台不同性能泵并联后的总流量Q1+2等于并联后各泵之和，即Q1+2=Q1+Q2，但总流量又小于两泵单独工作的流量之和，Qm1+Qm2，即Q1+2 Qm1+Qm2，其减少的量随H*Q的陡直程度以及泵的并联台数有关。还可看出，若流量小于QF，只有大泵在工作，因为小泵的扬程达不到，应停止小泵运转，这也是泵出口安装止回阀的一个原因，以防止小泵倒转而损坏机泵。2.2调节及对策当出现两台不同离心泵并联运转时，我们可以通过改变一台运转泵的工作点来调节。由于工作点是泵性能曲线和管路特性的交点，所以HQ及H*Q任何一条曲线发生变化，工作点便随之改变，因此，改变工作点有两种途径，其一是改变HQ，其一是改变H*Q，改变HQ即改变泵的性能曲线来进行工况调节，主要有改变泵的转速，切割的叶轮外径。在实际操作中由于原油外输泵可以通过变频来改变转速，所以对HQ曲线进行调节，改变工作点。2.3设备参数名称新增原油外输泵应急置换泵型号KHP115-557MC100-4B进口管径46出口管径34吸入压力(Kpa)500500排出压力(Kpa)38803600扬程(M)3880310功率（KW）20016850Hz转速（rpm）29802980流量（方/小时）100115启动方式变频启动工频直接启动生产厂家广东佛山水泵厂大连苏尔寿水泵厂应急置换泵（大连苏尔寿）性能曲线7新外输泵（佛山水泵）性能曲线三新增外输泵与应急置换泵并联调整方法由于新增外输泵与应急置换泵型号不同，其工况点也不同。新增外输泵是变频启动，而应急置换泵是工频直接启动。所以可以根据现场流量、扬程情况，改变新增外输泵的频率，即改变H-Q曲线，使其与应急置换泵进行匹配。以下是调试步骤：1) 对应急置换泵进行匹配改造：增加进口滤器旁通，出口4”球阀改为3”角截止阀（因球阀不适用于调节流量），使之与新原油外输泵（KHP-11555*7）匹配。2) 同时启动应急置换泵和新增原油外输泵。3) 在同时打开应急置换泵和新增原油外输泵阀门的同时，关闭原外输泵的出口阀门，并停止运行原外输泵。4) 通过应急置换泵的阀门开度控制出口压力及排量。将其排量控制在80m3/h，根据性能曲线得知，此时出口压力约为3.1Mpa。截止阀约开2/3，并由角阀控制流量。5) 新增外输泵的最低运转频率设置为40Hz启动（启动过程约40秒），启动后通过出口阀门开度控制出口压力，使其与应急置换泵出口压力基本一致。6) 观察缓冲罐液位是否稳定。如有明显下降趋势，同时关小应急置换泵和新增外输泵的出口阀门，控制流量；如有明显上升趋势，同时打开应急置换泵和新增外输泵的出口阀门；在开、关阀门的时候，要确保两台泵的出口压力基本一致。如发生出口压力不一致时，可改变新增外输泵的频率，直至出口压力调整一致。7) 待缓冲罐液位稳定后，记录两台泵的运行参数（压力、流量、电流、振动、温度等）。四效果1）连续稳定运行10天，这期间通过对外输泵转频和应急置换泵出口压力的调节，外输泵转频保持在40-50HZ之间，满足了工况要求。以下是40HZ和50HZ时工况记录：工况1：外输泵出口压力3000kpa外输泵转频40Hz应急置换泵出口压力3600kpa海管进口压力2900kpa海管进口流量160方/小时工况2：外输泵出口压力3600kpa外输泵转频50Hz应急置换泵出口压力3700kpa海管进口压力3400kpa海管进口流量190方/小时2）在运行的10天过程中，应急置换泵定量排出，变量泵根据液位自动调整，最终实现流程平稳、高产运行的