离心泵降级改造技术的应用及研究

2015-02-07杨洋唐强陈勇侯春生谭秋仲王维利马庭红

石油工程建设 2015年1期

关键词：零配件轻烃降级

杨洋，唐强，陈勇，侯春生，谭秋仲，王维利，马庭红

中国石油塔里木油田公司，新疆库尔勒841000

离心泵降级改造技术的应用及研究

杨洋，唐强，陈勇，侯春生，谭秋仲，王维利，马庭红

中国石油塔里木油田公司，新疆库尔勒841000

塔中作业区120万m3/d天然气处理装置两台离心泵使用时间过长，零配件损坏日益严重，设备性能逐渐下降，已无法满足装置正常生产需求，为解决这一问题，使设备恢复正常运行，确定了离心泵降级改造技术的解决方案，将两台离心泵由19级改造为9级，出口压力达到3.5～4.0 MPa，同时对泵轴及损坏零配件进行修复后重新进行装配。通过理论计算与现场实施，此技术改造各项指标合格，取得了很好的社会和经济效益，为其他油田类似问题的解决提供了参考。

离心泵；降级；改造

1 装置概况

塔里木油田塔中作业区联合站1997年投产，位于沙漠腹地，共有两套装置：一套油水处理装置，一套天然气处理装置。塔中作业区辖区内的原油经油水处理装置处理，三相分离后，处理合格的原油外输；污水经进一步处理合格后回注；伴生气进入天然气处理装置进行脱水脱烃处理，合格后进入天然气管道外输，轻烃进入原油管道外输。天然气处理装置设计处理量为120万m3/d，在装置投产初期，处理量达到120万m3/d，轻烃产量约为95 t/d。随着油田的开采产量的下降，目前，天然气处理量约为50万m3/d，轻烃产量约为45 t/d。

轻烃外输泵有两台，皆为德国KSB厂家生产的19级（含首级）立式离心泵，型号为VMBX 86.40/19，自1998年10月投产至今已经运行15年。随着设备运行时间的增加，泵零配件损坏日益严重，设备性能逐年下降，至2013年基本处于报废状态。主要表现为级间壳体耐磨环脱离、导翼耐磨环脱离、叶轮腐蚀严重导致泵效低等。两台泵的带病运行给装置和生产的正常运行带来了不稳定因素。

2 改造方案

要恢复两台泵的正常运行，主要有三种解决方案：

（1）对泵进行大修，更换损坏零配件。但大修所需零配件由于原国外厂家技术升级已停产，导致两台离心泵无法完整大修。之前每次大修后，部分叶轮不安装，使用效果变差，两台泵均在大修后泵运行时间接近1 000 h出现卡阻。

（2）更换新泵。更换新泵一方面价格昂贵，且安装新泵后，尺寸及工况都发生改变，需进行工艺改造，受现场条件制约施工难度较大。故性价比不高。

（3）进行降级技术改造。针对目前不能发挥作用的无叶轮和导翼的部分进行切除，整体减少泵的级数，去除不稳定因素，使泵窜量减小，运行稳定。

综合以上三种情况，决定选取第三种方案。

3 准备工作

为做好轻烃外输泵的降级改造工作，技术攻关小组经过讨论，提出在不改变泵排量的情况下，修复泵体内相对较好的废旧零配件，将共计19级叶轮进行降级改造的思路，同时对可行性进行了论证并进行了改造准备工作。

（1）轻烃外输量随着油田产能的不断下降，外输压力也由6 MPa降为3.5 MPa。通过咨询离心泵厂家并通过理论计算，确定将轻烃泵由19级降为9级后依然能够满足现场运行要求。

（2）进行改造成本预算和经济效益分析。降级运行，能够降低设备的耗电量，节约能源，性价比较高，有一定的经济效益。

（3）收集并组织学习研究轻烃外输泵所有的图纸和资料，全面了解设备结构及工作原理。

（4）准备技术改造所需专用设备，并加工和修复设备零配件。

在完成相关准备工作后，技术攻关小组正式确定技术改造方案：将两台离心泵由19级改造为9级，出口压力达到3.5～4.0 MPa，同时对泵轴及损坏零配件进行修复后重新进行装配，关键点和难点有：

（1）对人员要求较高。改造不成功会导致设备报废，但技术攻关小组里尚缺少能对相关进口设备进行改造的人员。

（2）对泵轴进行缩短及抛光处理的现场条件要求较高。

（3）计算离心泵级数与扬程的关系只能通过理论计算，可能存在偏差导致级数改造失败。

（4）改造后的回装过程需要精心的测量和调整，否则会影响改造后的运行工况。

在经过充分论证的基础上，克服以上几个困难后，正式进行技术改造。

4 实施过程及效果

改造过程如下：

（1）将轻烃外输泵解体，对泵轴和叶轮进行精确测量，计算出9级泵所需的泵轴长度。

（2）将泵轴由2 456 mm缩短到1 756 mm，并进行抛光处理，对泵轴尾部进行加工。

（3）对叶轮、多级导翼和泵级间壳体耐磨环等零配件进行清洗，并修复损坏轻微的部分零配件。

（4）对泵轴进行对中找正。

（5）对稳钉进行改造，在叶轮及导翼的耐磨环中攻丝，安装螺纹稳钉。

（6）逐级进行叶轮安装和窜量调整。

（7）重新对修复好的零配件进行测量回装。

轻烃外输泵经改造后由原来的19级改为9级。改造工作共历时48 d，现场完成安装后立即组织试运，连续运行10 d。根据运行参数及现场实际情况，运行压力始终保持在3.5 MPa以上，且设备运行稳定，未出现卡阻现象。从技术改造后至现在，连续监测9个月，轻烃泵整体振动值由未改造前的6.5 mm/s稳定下降至4.5 mm/s以下，监测数据见表1，达到了预期的效果，此次技术改造获得成功。

5 经济及技术效益

（1）节省设备购置费用360万元。若重新购买一台轻烃泵的费用为180万元左右。

（2）节省现场工艺改造及机组安装费用20万元。若更换新设备需要对老设备基础进行拆除并制作新设备基础、安装设备，以及对工艺管道进行改造，总费用预计约20万元。

表1 轻烃外输泵B泵改造后运行参数记录

（3）节省动力费用。改造后轻烃泵运行功率降低约23 kW，则每天可节约用电=23×24= 552（kW·h）；由于两台泵运行方式为一用一备，每年检修时间按照15 d计算，则两台泵每年累计运行时间为350 d，每年节省动力费用=每天节约用电×每年运行时间×电力单价=552×350×0.51= 98 532（元）。

整个改造过程加工费两台泵共计10万元。若改造后的两台轻烃外输泵能正常运行5年，则该改造共计节省费用=设备购置费+工艺改造及机组安装费+节省动力费=360+20+9.853 2×5=429.266（万元）。

6 推广及运用前景

随着油田开发年限的延长，很多油田产量递减的趋势不可逆转，势必会造成部分设备由于量程偏大不能处于最佳工况运行，即不利于发挥设备原有的性能，降低了设备运行寿命，造成大量电能浪费。此次离心泵降级技术改造成功，为油田类似设备的改造积累了一定经验，也提出了一种节能降耗、节约成本的技术改造思路，可以进行推广应用。

[1]刘新港，王小丽．YDI多级离心泵降级改造性能分析[J].石油化工应用，2010，29（1）：93-94.

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[3]海涛，陈正伦，张会湘．离心泵的管理和维修技术探讨[J].河南化工，2010，311（10）：62-63.

[4]燕来荣．离心泵的使用维护、检修与故障诊排[J].西南给排水，2013，35（5）：56-58.

[5]刘福玉，刘福磊，孙广军，等.探讨多级离心泵常见故障检测与维修[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