SZ36-1 CEPN平台原油外输泵适用性改造

乔亚军，李 斌，罗廷文

(1.中海石油(中国)有限公司天津分公司辽东作业公司，天津 300452；2.中海油能源发展装备技术机械设备技术服务中心，天津 300452)



SZ36-1 CEPN平台原油外输泵适用性改造

乔亚军1，李 斌1，罗廷文2

(1.中海石油(中国)有限公司天津分公司辽东作业公司，天津 300452；2.中海油能源发展装备技术机械设备技术服务中心，天津 300452)

为降低SZ36-1CEPN平台原油外输泵故障率以及维修成本，使其更适应该平台的输送流程，以达到降低故障率的目的，在保证螺杆泵原有功能的同时，对国外螺杆泵进行国产化改造，提出螺杆泵的国产化设计方案，介绍螺杆泵的使用环境以及选取原则，实际使用测试表明，方案可行。

原油外输泵；国产化；螺杆泵

海洋平台上原油外输泵选型多是依据ODP中提供的数据，在平台建造之时就已完成选型安装工作。但在平台实际投产之后，发现原油介质的各项参数与ODP设计存在不相符的情况，使得已选型的泵不适用于实际情况，需要对泵进行适用性改造[1-2]。

1 海上平台原油外输泵介绍

辽东作业公司SZ36-1CEPN平台项目组建时安装有三台进口双螺杆泵，用于将电脱水器处理后的高粘度、低含水原油加压外输。原外输泵型号为：W7.2zk-60/2，其结构为卧式双吸双螺杆泵，侧进上出结构，泵体铸造，带有温度及振动传感器等自动化控制系统，设计参数为见表1。

表1 原泵主要设计参数

1.1. 泵在使用过程中主要存在的主要问题

1)机械密封损坏情况严重。自设备投用以来，机械密封泄漏严重，原油介质泄漏溅落到各处，而且螺杆泵机械密封的更换工作量较大，频繁更换机械密封给现场设备管理带来很大隐患。

2)泵驱动端轴承使用寿命较短。从实际使用效果来看，该泵驱动端的两个轴承平均无故障周期仅为8 000 h，增加了预知性维修工作量[3-4]。

3)泵的磨损使得泵效下降。在泵的检修过程中发现在泵轴与油封接触的部位存有磨痕情况，见图1。

图1 主动轴/驱动轴的磨损痕迹

随着磨损情况的加剧，密封腔室处间隙增大，导致泵效明显下降；现场使用数据记录表明，外输C泵在55 Hz超频率运转时，才能达到要求的流量及压力，满足平台的正常使用需求。

4)备件性价比低，供货期长。采购备件时存在备件费用高，供货周期较长问题，此外由于厂家售后服务费用较高，使得售后服务存在局限性。

1.2 原因分析

1)机封结构问题。经过拆检发现，现有螺杆泵在机封结构处设计了PLAN62冲洗方案，对机封泄漏物质进行吹扫可以清洁机封运行环境，延长机封使用寿命，但因平台资源有限，不具备这种吹扫介质，所以P62方案不能起到什么作用，反而由于这种方案设计会占用一定的空间，机封泄漏空间减小，导致机封泄漏物不易排出，反而在机封处堆积，造成机封极易损坏；而轴承腔位置紧邻密封泄漏腔，泄漏介质透过轴承室油封系统很容易窜入轴承腔内，导致轴承润滑脂失去润滑性，轴承很快就磨损失效。

2)机封材料问题。对原泵机封拆检发现主要是静环面磨损，静环面采用的整体石墨材料，在不稳定工况条件下受到冲击很容易损伤，并不适用于SZ36-1CEPN平台的原油介质工况。

3)泵轴硬度问题。检修过程中发现，轴承室本身的油封系统因为轴的自身硬度不够，导致油封系统容易失效，存在外界物质侵入轴承室的可能，这也是轴承故障率高的原因之一[5]。

2 国产化改造方案设计

分析3台外输泵的使用工况，同时参照在该泵流程上游的电脱进料泵，电脱进料泵也为双螺杆泵，在介质参数、电气控制、使用工况等方面与外输泵有许多类同之处，使用效果较好。该电脱进料泵为国产公司提供，经考察渤海油田其他平台使用该公司的双螺杆泵，效果较好。辽东作业公司确定与该公司共同完成SZ36-1CEPN平台外输泵国产化改造项目。改造工作中面对的问题及解决方案如下。

1)新泵不得低于原泵的性能。

2)新泵与原泵安装尺寸具有互换性，避免进行流程对接改造。

3)新泵的自动化控制系统与原油设备匹配，完全保留原泵自动化监测系统。

4)解决机械密封和轴承频繁失效的问题。

5)解决泵轴硬度不够问题。

3 改造方案

1)对原泵的现场实际数据进行测绘，包括泵的外形整体尺寸、进出口参数、各探头安装位置尺寸等，以确保新泵的各项安装尺寸，达到改造4台泵头3个基座上可以任意互换使用。

2)改造泵的主体部分材料选择，在充分考虑原泵配置的基础上，结合降低成本的因数，泵体采用铸钢230-450，轴采用沉淀硬化型不锈钢0Cr17Ni4Cu4Nb，转子选用耐腐性和耐磨性都具佳的1Cr17Ni2，使得改造泵在主体结构上做到质量性能与价格兼顾。

3)解决机械密封、轴承频繁故障问题。结构上去掉原有的P62方案，重新设计轴承座，将机封泄漏处间隙增大到22～25 mm，以保证机封泄漏后介质可顺畅排出；动、静环统一使用更耐磨、适应工况更广的硬质合金材料，以增强抗震、耐磨性。

4)提升泵轴硬度，增强泵轴耐磨性能。对泵轴与油封的配合位置进行硬化处理，硬度由原来的HRC55提高到HRC70以上，使用寿命及可靠性程度提高[6]。

4 方案实施

4.1 国产化改造泵安装

结合实际情况，选择在平台的C号泵橇上进行改造泵的测试。整体上，新泵进出口与原管线可以完全进行匹配，安装尺寸完全互换。

4.2 改造泵运转性能测试

改造泵调试记录见表2。由表2可见，运行过程稳定，泵的进出口压力正常，振动值稳定在0.6 mm/s，满足国标3.8 mm/s以下的要求；前轴承温度50 ℃左右，后轴承温度保持在70 ℃左右，各项参数符合现场使用要求[7]。

改造泵投用近1年，运行工况表明，该泵各项性能良好。机械密封的改造效果较好，未出现渗漏情况；轴承使用情况良好，未发生损坏故障，说明改造泵适用于流程介质，对平台稳定生产发挥了良好作用。

表2 改造泵性能测试数据

此外改造泵的设计转速为1 650 r/min，在目前1 486 r/min工作状态下，已经可以满足平台的外输需求；由于变频电机在转速上还有较大的裕量，可使泵的做功能力进一步提升，也为平台生产能力的提升保留了较大的调节空间[8]。

4.3 改造前后比较

经过对泵的如上国产化改造升级，加工制造新泵型号为2HMW2500-70，与原泵的性能对比见表3，从偏差数值上可以看出，新泵在转速有上裕量，可以弥补过流部件磨损后泵效下降的问题，在轴功率和汽蚀余量数值偏差小，影响可以忽略不计。

表3 改造泵与原泵设计性能参数对比

5 结束语

渤海油田SZ36-1CEPN平台外输泵国产化升级改造成功，对所选设备不适用于实际情况的设备进行国产化改造，在现场不用做任何改动前提下，有效避免了原泵所存在的各类问题；国产产品备件采购价格便宜，供货周期短，为实际生产提供了降本增效的良好范例；设备生产的本土化改造在售后服务方面也可为平台的正常生产提供便捷保障。

[1] 操建平，孟庆昆，高圣平，等.螺杆泵漏失机理研究[J].机械设计与制造，2012(4)：153-155.

[2] 孙立辉.油田站库机泵运行管理[J].石化技术,2015(3)：138.

[3] 刘玉忠，田伟男.地面驱动螺杆泵抱闸间歇式制动系统[J].油气田地面工程，2014(11)：130.

[4] 王明亮.机械密封的失效因素分析及措施[J].中国科技信息，2008(7)：72-73.

[5] 何斌.低温乙烯泵密封系统的改进[J].中国石油和化工标准与质量，2013(11)：71.

[6] 姜滔.等壁厚定子螺杆泵应用效果分析[J].油气井测试，2015(4)：51-53.

[7] 李玲攒，雷勇，杨阳.高危介质泵密封改造中出现的问题及对策[J].设备管理与维修，2014(7)：78-79.

[8] 黄伟，甘庆明，张磊，等.基于电参数的螺杆泵杆管偏磨预判研究[J].石油钻探技术，2014(4)：102-106.

Adaptability Renovation of the Crude Oil Transport Pump for SZ36-1 CEPN Platform

QIAO Ya-jun1, LI Bin1, LUO Ting-wen2

(1.Liaodong Operating Company, Tianjin Branch of CNOOC Ltd., Tianjin 300452, China;2.Mechanical Equipment Service Center, Tianjin, 300452, China)

In order to reduce the failure rate and maintenance cost of the SZ36-1CEPN platform, the original function of the screw pump was ensured, and the foreign screw pump was transformed into a suitable platform for reducing the failure rate. The design scheme of the screw pump was put forward. The use of the environment and the selection principle of the screw pump were introduced. The design scheme was proved to be feasible by practical operation.

crude oil pump; domestic; screw pump

10.3963/j.issn.1671-7953.2016.05.035

2016-00-00

中海石油(中国)有限公司天津分公司辽东作业公司技术改造项目(90889732)

乔亚军(1985—)，男，硕士，工程师

U674.38;U664.5

A

1671-7953(2016)05-0139-03

修回日期：2016-00-00

研究方向:机电一体化设备维护、技术改良

E-mail:qiaoyj3@cnooc.com.cm