串联泵输油工艺在华锦集团输油管道上的应用

马 驰

（中国石油辽河工程有限公司，辽宁 盘锦 124010）

串联泵输油工艺在华锦集团输油管道上的应用

马 驰

（中国石油辽河工程有限公司，辽宁 盘锦 124010）

结合中国兵器华锦集团储运工程项目，对原油长输管道中泵站的串联泵和并联泵输油工艺进行了综合比较，优化出串联泵输油工艺方案，并对串联输油泵系统的压力调节、安全保护系统等工艺技术进行简要介绍。

原油长输管道；串联泵；并联泵；压力调节；安全保护

中国兵器华锦集团储运工程为华锦集团“十一五工程”（500万t/a炼油项目）的重要组成部分。本工程建设目的是将海运进口俄罗斯原油(500× 104t/a)，经营口仙人岛港上岸后供给位于盘锦市的华锦集团炼厂加工为成品油，其中石脑油作为乙烯项目原料留用，柴油(0#-10#)等馏分(183×104t/a)返输回营口仙人岛港装船外销。

本工程主要包括线路和站场两个部分。线路部分新建营口仙人岛港至盘锦原油管道和盘锦至营口仙人岛港柴油管道各1条，单管线路长度150 km，同沟敷设。站场部分新建站场2座，营口仙人岛站为原油输送管道的首站、柴油输送管道的末站，位于营口市鲅鱼圈仙人岛港区；盘锦华锦炼厂站为原油输送管道的末站、柴油输送管道的首站。

针对本工程的实际情况及国内外输油管道系统的发展现状，新建输油管道系统应技术先进、安全可靠、节能高效、调节灵活。为此，我们进行了大量的调研、技术攻关、理论计算等工作，确定了采用串联泵输油工艺及配套技术来实现本工程的管道输送工艺，取得了良好的效果。

1 长输管道输油泵的选型

根据《输油管道设计与管理》[1]（2004版）：“输油泵配置方案必须保证泵在各输量工况均能高效运行，节流损失小”。根据管道的任务输量和管路特性来选择和匹配泵机组，使输油泵机组在低输量和最高输量运行时，均处在泵的高效率区内；全线尽量选用同类型的输油泵，以便维修和运行管理。

本工程所输油品粘度低，输送温度下油品粘度低于100 mPa·s。根据《输油管道工程设计规范》[2],（2006年版）GB50253-2003中第6.3.6条规定：“应根据所输油品性质，合理选择泵型。当输送温度下油品的粘度在100 mPa·s以下，输油泵宜选用离心泵”，泵的基本形式确定为离心泵。经翻阅有关资料、现场调研、与油泵生产厂家技术交流等诸多细致的工作，确定采用水平中开式自润滑单级离心泵。

2 串并联输油泵的优选

就输油主泵的安装方式而言，分为串联和并联两种。两种安装方式都可以达到输送油品的目的，下面就原油管道输油主泵串并联设计比较。

2.1 串并联泵有关参数

设计流量为760 m3/h，所需总扬程为：560 m；按串并联方案分别设计输油泵，具体参数见表1。

2.2 设备投资分析

串联方案：共需4台输油泵， 300GKS220型号输油泵3台，单价为68万元；300GKS150A型输油泵1台，单价为55万元，合计为259万元。

并联方案：共需3台输油泵， 200GK100×6型号输油泵3台，200GK100×6型输油泵单价为79万元，合计为237万元。

从两个方案设备投入来看，串联泵方案比并联泵方案成本高：22万元。

表1 输油主泵有关参数Table 1 Related parameters of main oil pumps

2.3 运行效率分析

这里效率分析不考虑电机本身在额定输出功率与非额定输出时效率变化的影响，只对电机输出轴功率的大小进行比较。另外从计算来看，在密度与粘度的影响下，泵输油时的功率与输水的轴功率基本接近，为简便起见，本次计算不考虑原油密度及粘度对功率的影响，计算以水功率为测算依据。输油泵按每年连续运行350天计算。

根据上面参数表，在额定流量点使用时，串联方案使用300GKS220型号输油泵2台、300GKS150A型号输油泵1台，300GKS220型泵的运行轴功率为：548.6 kW，300GKS150A型泵的运行轴功率为295.7 kW，合计运行功率为：1392.9 kW。并联方案运行使用200GK100×6型号输油泵2台，200GK100×6型泵的运行功率为：752.6 kW。合计运行功率为：1505.2 kW。每小时串联方案比并联方案节约电功率：112.3 kW，年节电943 320 kW·h，按每千瓦时1.0元计算，年节省运行电费94.3万元。

2.4 泵机组串并联应用特点与适用场合

串联泵机组：

一般情况下大型输油管为提高经济性，减少动力费用，都用中扬程、大排量、高效率单级离心泵串联运行[3]。

在以克服沿程阻力为主的管道上，改变输量时，串联比并联在节流上的能量损失要少得多。

中扬程、大排量离心泵除了效率高外，串联之后，还有简化流程、节约能量、便于调节及超压保护等优点。

并联泵机组：

翻越大山区时，高差很大，离心泵宜采用并联运行。适合于克服翻越点。此时站间管道短，沿程摩阻小。泵扬程主要用于克服很大的位差静压头，而位差静压头并不随输油量的大小而变化，流量的变化引起总压头损失的变化不大，其管路特性高而平缓，并联比串联更为适宜[4]。

线路沿途地形地貌：

本工程从营口仙人岛站到华锦炼厂站线路全长150 km，营口段管道沿线地形地貌为滨海平原区，海陆交互相沉积，地势低平，一般高程不高于5.0 m。盘锦段管道沿线为滨海平原区，地貌单元属于辽河河口三角洲，地势平坦开阔，地面高程2.0～4.5 m，相对高差2.50 m。

2.5 综合上面分析

综合上面分析，串联泵方案一次投资比并联泵方案高，但年耗电费用远低于并联泵方案，因此确定采用水平中开式离心泵、串联泵方案。

3 串联泵压力调节系统

考虑本工程原油输量比较平稳，输油泵基本在高效区工作，截流幅度较小，采用截流调节方式。节流调节由管道进、出站压力变送器及压力开关、压力控制器、选择器及调节阀等组成的系统来实现。其中压力控制器、选择器的功能由PLC实现(图1)。

图1 压力选择性控制系统示意图Fig.1 Pressure selective control system diagram

电液阀系统检测阀后和输油主泵前压力来调节电液阀的开度，从而调节流量。

PIT－压力变送器；PIC－压力指示调节器；IT－电流变送器； II-电流指示仪；PV－电动液压式调节球阀；HIK－手动自动指示操作器；PY－低值信号选择器。

调节原理为：

若出站压力控制器PIC－2为反作用式，其压力设定值为Ps2（4.6 MPa）；进站压力控制器PIC－1为正作用式，压力设定值为Ps1（0.5 MPa）。

(1)当P2≤Ps2时，PIC－2输出信号增大，最大为20 mA（DC）；

(2)当P2＞Ps2时，PIC－2输出信号减小；

(3)当P1≥Ps1时，PIC－1输出信号增大，最大为20 mA（DC）；

(4)当P1＜Ps1时，PIC－1输出信号减小。

两个控制器输出信号分别进入低值信号选择器PY－1，相对小信号送到电动液压式调节球阀PV－1的执行机构，使执行机构在信号增大时开阀，减小时关阀。这样，当P2＞Ps2或P1＜Ps1时，关小阀门，使阀后压力下降或者进站压力上升。当管道进站压力高于设定值，出站压力低于设定值时，设计合理的调节球阀PV－1应保持全开启状态（不节流）。调压阀的控制由中心控制室或站控系统完成，设置为泵进口压力和出站压力的选择性调节，既能控制出站压力，又能控制输油泵进口压力。

4 串联泵安全保护系统

安全保护系统包括泵机组自动保护和泵站压力自动保护系统。泵机组入口、出口压力、泵机组温度、震动超高报警、自动停机等。泵站压力自动保护指进站压力和出站压力超限保护、水击泄放保护。这些程序都存储在站控计算机系统或中心控制室主计算机系统中，形成以计算机为核心的全线监控和数据采集（SCADA）系统，达到在中心控制室对全线进行自动监控的技术水平。站间通信系统采用租用两条不同运营商的公网2 M电路专线，互为备用。

4.1 泵机组自动保护

包括外输泵轴承温度超高保护、泵壳温度超高保护、外输泵机械密封温度超高保护、电机轴承温度超高保护、电机定子温度超高保护、外输泵机械密封泄漏保护、外输泵轴承振动保护、电机驱动端轴承振动保护[5]。

4.2 泵站压力自动保护系统

正常情况下，进站和出站压力由站电液调节阀进行调节。如果调节阀发生故障无法动作或者调节不起作用，出现压力超限，就开始执行泵站泄压、停输程序，保护泵机组设备、出站管道和站内管道，确保水击发生时操作人员和生产设备的安全[6]。本工程管道采取的安全保护主要有安全泄放和连锁保护，其动作先后顺序依次宜为：泄压保护、连锁保护。

5 结束语

串联泵输油工艺应用在中国兵器华锦集团输油管道项目上，两年多的现场应用证明：串联输油泵机组除了具有坚固耐用、检修方便、效率高的特点外，还有简化流程、节约能量、便于调节及超压保护等优点。本工程串联泵输油工艺是在辽河油田区域范围内首次成功采用。

［1］严大凡.输油管道设计与管理[M]. 北京：石油工业出版社,2004.

［2］GB 50253-2003输油管道工程设计规范[S].

［3］徐单．提高水泵运行效率的生产实践[J]．有色矿山,2002，31(5)：49-49．

［4］刘超．泵站经济运行[M]．北京：水利电力出版社，1995年9月.

［5］刘竹溪，刘光．泵站水锤及其防护[M]．北京：水利水电出版社，1988.

［6］林昌基．机泵维修钳工[M]．北京：中国石化出版社，2008：150-l51．

Application of Series Pumps Oil Transportation Process in Oil Pipelines of Huajin Group

MA Chi
(Liaohe Petroleum Engineering Co., Ltd., Liaoning Panjin 124010, China)

Based on the storage and transportation project of Huajin Group, series pumps oil transportation process and parallel pumps oil transportation process in crude oil long-distance pipeline pumping stations were compared, then series pumps oil transportation process was optimized, and some techniques including pressure control and safety system in series pumps system were introduced.

Crude oil long-distance pipeline; Series pumps; Parallel pumps; Pressure control; Safety system

TE 83

A

1671-0460（2012）09-0905-03

2012-04-12

马驰（1985-），男，辽宁盘锦人，助理工程师，2008年毕业于辽宁石油化工大学油气储运专业，现从事油气储运设计工作。E-mail：lpemachi@163.com。