重油外输系统提升输油能力改造

吴峰池等

摘 要：西北油田分公司年度原油销售任务紧张，塔河油田重油外输系统任务艰巨。目前重油外输使用的双螺杆泵实际排量无法满足年度剩余输量要求，经过对各种影响泵排量因素的分析以及对相关解决方案的综合评价，最终采用改造双螺杆泵螺旋套的方式，解决重油外输系统输油能力不足的问题。

关键词：重油；外输系统；双螺杆泵；螺旋套；改造

1 背景

目前重油外输系统主要输油站库3座，外输双螺杆泵21台，其中塔库首站有输油泵8台，1#中间站有输油泵6台，雅克拉末站有输油泵7台。目前塔河油田的重质原油全部通过塔库首站外输。塔库首站接收二号、三号联合站重质油后，通过外输泵将重质原油一部分输送至雅克拉末站，一部分输送至星美首站，星美首站接收原油后一部分通过自压输往塔一联作为混配油使用，另一部分输往星美末站外销。

在2008年塔库首站扩建时，塔库首站没有考虑给一号联输送混配油，从2009年6月开始，一号联混配油由塔库首站输送，混配油需求量从最初的每天几百吨上升为目前的2000多吨，塔库首站年输送任务折算达到660万吨/年，已经超出设计输送能力（设计最大年输送能力600万吨/年）。

1.1 存在的问题

7T.3系列双螺杆泵额定排量135m3（127.575吨），额定压力5.0MPa，2台泵运行时，单泵排量可达额定排量，塔库首站5台泵正输运行时，单泵排量平均为110m3/h，造成塔库首站每日欠输原油2388吨。

1.2 问题分析

1.2.1 汇管供油不足

塔库首站1#汇管接入5台泵，2#汇管接入3台泵，正输泵进口来油主要由1#汇管提供，反输泵进口来油主要由2#汇管提供。多台泵同时吸液，可能造成汇管储油不足，单泵吸油量降低，排量下降。通过1#、2#汇管-正反输排量试验验证，在来油罐位保持安全液位状况下，汇管供油对泵进口吸油量无影响。

1.2.2 粘度影响

通过数据分析，7T.3系列双螺杆泵设计粘度500-750cst，实际输送介质粘度150cst。泵进出口压差相同时，介质粘度越大，从高压腔回流到低压腔的介质越少，粘度越小，回流越多。即在相同压力下，泵输送介质粘度降低，泵排量随之降低。

1.2.3 泵体内部泄漏与回流

长期高压运转造成泵体安全阀出现内漏；泵体内部高压腔与低压腔之间压差过大，回流造成介质与衬套及螺旋套摩擦加剧，间隙增大，外输排量减小。

2 可行性分析及改造内容

2.1 可行性分析

2.1.1 方案一：增加泵机组

目前塔库首站共有外输泵8台，一般情况下为正输6台满频运行，反输2台泵。根据列宾宗公式推算，正输7台泵运行压力将达到5.2MPa，由于外输泵设计最大压力为5MPa，外输管道设计工作压力为5MPa，设计压力为6.4MPa，长期超设计压力运行存在巨大的安全隐患，故方案一不可选。

2.1.2 方案二：新建复线

复线建成后可有效降低电单耗，提高管输能力，可有效保障管输任务，符合分公司长远规划。但新建复线整个项目庞大，建设周期长、投资大，不能及时摆脱当前所面临的重油外输困境。

2.1.3 方案三：进行外输泵扩排量改造

通过改造双螺杆泵螺旋套导程提高泵排量，并增加一台备用泵，以解决目前外输任务艰巨的紧张局面。当双螺杆泵运行台数增加时，出口压力增大，回流增加，泵轴功率提高，单台泵排量降低；当双螺杆泵运行台数一定时，螺旋套导程增加，泵出口压力相应增大，泵轴功率提高，泵效率增加，泵回流相对增加更多，但单台泵排量的绝对值是提高的。

通过理论计算及相关试验得出，在保证满足泵性能曲线及电机性能核算情况下，对塔库首站4台双螺杆泵进行50导程改造是可行的。

综上分析：方案三可行性高，且在经济性、时效性等方面具有突出优势，故采用方案三。

2.2 主要改造内容

改造部件为外输高压双螺杆泵螺旋套。经计算分析，计划將塔库首站4台38导程改造为50导程。

3 实施效果及经济社会效益

3.1 实施效果

经现场测试：塔库首站泵机组改造后，4台改造泵运行时实际排量为：

4台改造泵实际排量平均为137.3m3/h，较改造之前提高27.3 m3/h。

3.2 经济效益

改造泵排量在原基础上增加的排量平均为27.3m3/h，每台泵一天工作24小时，一年运转360天，标密为0.945t/m3，则4台改造泵提升输油能力日计：4×27.3×24×0.945=2477万吨，提升输油能力年计：4×27.3×24×0.945×360=89.16万吨。

3.3 社会效益

重油外输系统提升输油能力改造，提高了现有外输系统泵机组等设备的利用率，提升了分公司重油外输系统的输油能力，克服了分公司面临的重油外输瓶颈，社会效益显著，意义重大。

4 推广应用规模及前景

通过对重油外输设备双螺杆泵的改造，提高了外输系统的输油能力，有效地缓解了分公司重油外输压力，无排放，无污染，投资相对较少，经济效益与社会效益巨大。此次改造项目对其他外输系统的设计与改造具有重要的借鉴意义，在相关行业单位的同类设备改造中具有广泛的推广价值。

作者简介：吴峰池（1986.3-）男，四川德阳人，本科，中石化西北油田分公司油气运销部，助理工程师，设备管理。