原油外输泵电机扩容改造应用

刘汉文++杨徐

摘 要：随着投入生产的井量逐年增加，某海上平台外输泵和电机存在不匹配的问题，泵出口开度很小才能满足电机电流在额定工况下运行，但随之产生的泵出口压力偏高又导致泵的密封频繁出现泄漏。通过更换电机，扩大外输泵容量的技术手段，解决了平台外输泵和电机不匹配问题，实现了外输泵在设计参数下稳定运行，取得了可观的综合效益。

关键词：外输泵 电机容量 泵扬程 额定工况

中图分类号：TE974 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（a）-0093-02

某海上平台使用3台大连苏尔寿泵及压缩机有限公司生产的GSS卧式多级筒形泵对生产分离器油出口的原油进行增压，以达到将原油顺利送达海洋石油116的生产目的。但原油外输泵存在先天不足，使得其不能达到最佳的工作状态，主要表现在以下几个方面。

（1）电机和泵在设计参数上的不匹配，造成泵的出口压力长期处于高于设计压力状态。

（2）泵出口长期憋压，造成机械密封频繁内漏。因为泵的出口无法全开，造成泵出口阀磨损频繁且内漏，泵出口阀门调节很困难，同时因憋压导致泵出口压力高，超出设计压力，造成机械密封频繁泄漏，增加了现场的维修费用和维修工作量。

（3）受生产情况及工况影响，为完成外输工作，需要同时运转两台外输泵，相当于两用一备，备用资源不足。

1 改造方案-电机扩容

针对上述问题，其根本原因就是平台的外输泵泵体和电机在设计参数上不匹配，长期处于“小马拉大车”的工作状态，产生了上述的各种影响。

经过分析讨论，并针对现场设备条件进行综合考虑及专家论证，最终确立了最为经济可行的更换大容量电机的解决方案。

1.1 旧电机使用时参数计算分析

1.1.1 现场工况

启动两台原油外输泵，流量2800m3/d，泵出口压力44bar，泵入口压力1bar，电机电流260A，介质温度58℃，密度880kg/m3（此处压力值是表压）。

外输泵的出厂设计工况如表1。

1.1.2 设备目前情况

原油外输泵两用一备，当调节泵出口压力为44bar时，电机电流260A，功率因数按cosφ=0.8计算，电机现输出功率Ne=137kW。

原油外输泵现电机功率Ne=160kW。因此在此工况下电机是可以运行的。

原油外输泵可以连续运行，但因泵出口压力超过设计10bar，导致泵维修周期较短，平均每月更换一次机封，每次维修费用按照3万元人民币计，一年的维修费用约36万元，维修成本较高。

泵的入口压力为1bar，从设计数据表中查汽化压力值50kPa。厂家提供最小气蚀余量1.3m。因此可以初步认为介质没有发生气化，不存在气蚀的问题。

1.1.3 工作功率计算及需用功率推算

单台泵流量：Q=2800/24/2=58.33m3/h。

泵的扬程：

H==

=504.76m

泵的有用功：

P有===70.53kW

式中，為介质密度；

Q为单台泵出口排量；

g为重力加速度；

H为单台泵扬程。

泵的现场实际功率：

P电= [1]

泵的效率：

式中，为泵效率；

P实为泵的实际功率；

P电为电机输出功率。

按泵的流量Q=60m3/h时η=60%；

两个效率差为：。

如果把整个曲线向下移8.5%，估算泵在流量100m3/h时泵的效率：。

估算泵的轴功率（100m3/h）：

P有==。

P估=kW

目前电机可用功率：

P=160kW，按电机效率η=90%计，传动效率η=100%推算，可用功率：144kW。

电机计算功率：

泵的安全系数K=1.1，推算出100m3/h时，需要的电机功率P=[1]。

可以看出现有电机是无法满足泵的功率需求的。从工艺流程上看，泵的设计出口压力应保持在34bar，流量100m3/h，但实际现场可能因电机功率不够，现场利用减小泵的出口开度，以此调高泵的出口压力来减小流量，达到降低电机电流目的。

目前泵的出口压力为44bar，计算平均流量为58.33m3/h。泵长期运行在超出设计工况，对泵的使用很不利。因此本次改造为了使泵运行可以回到设计工况。

1.2 换型电机参数计算分析

（1）当泵流量提高到120m3/h时，泵的进出口压力差33bar时，计算泵的功率：

P有==

P估=

电机功率：

Ne=

（2）当泵流量为100m3/h时，泵的进出口压力差33bar时：

P有==

P估=

电机功率：

Ne=

故本次选用额定功率P=250kW的电机，转速r=1475rpm。

2 改造带来的经济效益

完成了改造工作并投入使用后，经现场运行测试，改造后的外输泵能够达到设计工况，满足使用要求。此次电机换型扩容改造为油田带来了如下综合收益。

（1）不仅有效地解决了平台外输泵出口长期过压运行的问题，还规避了外输泵机封泄漏发生火灾事故的风险，为油田群带来了巨大的安全效益。

（2）有效降低了外输泵的出口压力，大大延长了外输泵维修周期，维修周期由原来的1次/月减少到目前的每6个月1次，每年可节省维修费用30万元。

（3）外输泵出口可以长期保持在全开状态下运行，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10.8万m3，而且此时外输泵出口压力维持在27～30bar之间，最大仅为30bar，符合了最初的设计标准；电机运行功率最大为237kW，均未达到其额定值，外输能力还有提升空间。

（4）改造后由之前的两用一备变成两备一用，有效地降低了平台由于外输泵故障造成停产的风险，也为外输泵的维修争取了更为充裕的时间，预计每年可挽回产量损失1500方。

（5）改造后外输泵的实际功率由之前两台泵300kW降低到单台220kW，每天可节约电能1920kW·h，每度电按工业用电1.1元人民币计，每年可节约电能72万元。

3 结语

该平台通过原油外输泵电机扩容改造，既达到了节能增产的目的，又消除了电机和泵体长期不匹配运行的安全隐患，给油田的生产带了显著的综合效益，为其他油田装置的外输泵改造提供了参考思路。

参考文献

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[2] 丁海燕，鄂瑞峰.海洋平台原油外输泵的选型分析[J].石油和化工设备，2012（5）：42-43.

[3] 李春兴.原油集输系统中输油泵故障诊断技术的应用[J].硅谷，2014（15）：80.endprint