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        海上油田熱介質(zhì)循環(huán)泵機封冷卻系統(tǒng)改造

        2020-09-10 19:34:55李治曹貴
        環(huán)球市場 2020年1期
        關(guān)鍵詞:機械密封冷卻系統(tǒng)

        李治 曹貴

        摘要:某海上油田熱介質(zhì)循環(huán)泵所輸送的介質(zhì)為導(dǎo)熱油,溫度在210℃左右,在泵組運轉(zhuǎn)過程中介質(zhì)的高溫會傳導(dǎo)給機械密封。泵組配備的機封冷卻系統(tǒng)是靠機封動環(huán)自身的旋轉(zhuǎn)提供循環(huán)動力。由于機封所能提供的循環(huán)動力較小,經(jīng)常造成冷卻油不循環(huán)從而導(dǎo)致機封溫度高,給泵組的運轉(zhuǎn)帶來較大的安全隱患,同時也大大降低了機封的使用壽命,增加了泵組的維修成本。本文通過對冷卻系統(tǒng)的工藝改造,改善了冷卻油的循環(huán)動力,提高了冷卻系統(tǒng)冷卻效果,延長了機封壽命,降低了泵組運轉(zhuǎn)風(fēng)險和維修成本,達到了提質(zhì)增效的效果。

        關(guān)鍵詞:熱介質(zhì)循環(huán)泵;機械密封;冷卻系統(tǒng);工藝改造;運轉(zhuǎn)風(fēng)險;維修成本

        一、概述

        某海上油田熱介質(zhì)循環(huán)泵作為熱介質(zhì)系統(tǒng)的心臟,承擔(dān)著導(dǎo)熱油的輸送的重任。導(dǎo)熱油的溫度為210℃左右,通過泵腔時直接與機械密封(以下簡稱機封)接觸,高溫也由此直接傳導(dǎo)給機封,而機封的適宜工作溫度在90℃左右,一旦超過100℃將會有較大的運轉(zhuǎn)安全隱患,并且會大大降低機封的使用壽命,因此泵組本身設(shè)計了一套機封冷卻系統(tǒng),但這套冷卻系統(tǒng)的動力卻是由機封動環(huán)的本身旋轉(zhuǎn)來提供。由于動環(huán)本身的結(jié)構(gòu)限制了其能提供的動力,而且對泵的裝配、零部件及冷卻油要求較高,只要稍有變化即會影響冷卻油的循環(huán),常常在泵的運轉(zhuǎn)過程中冷卻油循環(huán)系統(tǒng)就不工作,如果未能及時發(fā)現(xiàn)就可能導(dǎo)致機封處溫度持續(xù)升高從而帶來安全隱患。這種現(xiàn)象也致使機封失效頻率增高,增加了泵組的維修成本。

        本文從造成冷卻油不循環(huán)的原因進行分析,通過對冷卻系統(tǒng)的工藝改造,增加外部動力,從而改善了冷卻油的循環(huán)動力,提高了冷卻系統(tǒng)冷卻效果,延長了機封壽命,降低了泵組運轉(zhuǎn)風(fēng)險和維修成本。

        二、冷卻油不循環(huán)原因分析

        (一)冷卻系統(tǒng)工作原理

        本套系統(tǒng)由冷卻油箱、海水冷卻盤管、副機封動環(huán)、循環(huán)管線組成。由圖1.圖2中可知副機封動環(huán)與靜環(huán)座形成類似于單螺桿泵的結(jié)構(gòu),當(dāng)泵組運轉(zhuǎn)時帶動副機封動環(huán)旋轉(zhuǎn),將冷卻油由進口B11泵至出口BO1,冷卻油經(jīng)循環(huán)管線回到油箱,并在油箱中冷卻后再參與循環(huán),在冷卻油經(jīng)過機封時帶走熱量,以達到冷卻的效果。

        (二)冷卻油不循環(huán)原因分析

        1.冷卻盤管穿孔導(dǎo)致冷卻油乳化變質(zhì)

        現(xiàn)場維修發(fā)現(xiàn)在冷卻油有乳化現(xiàn)象時整個冷卻系統(tǒng)處于不循環(huán)狀態(tài),主要是因為油進水乳化后密度改變了,導(dǎo)致副機封動環(huán)無法將乳化后的冷卻油泵起。

        2.油路堵塞

        冷卻系統(tǒng)回路由幾段儀表管組成,其管徑較細,而在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的過程中難免形成雜質(zhì),雜質(zhì)會減弱系統(tǒng)的循環(huán)能力,當(dāng)冷卻油循環(huán)力度較弱時雜質(zhì)會慢慢沉淀下來導(dǎo)致底部管線的堵塞,從而使冷卻系統(tǒng)停止工作。

        3.副機封動環(huán)提供動力不足

        從以上兩點原因中可以看出,泵組所設(shè)計的由副機封動環(huán)來提供的動力實際上是很有限的,而且對泵的裝配、零部件及冷卻油都很敏感,當(dāng)副機封動環(huán)與靜環(huán)座所形成的腔體間隙有稍微增大時其所提供的動力就會被腔體的內(nèi)漏所消耗,根本無法讓冷卻油循環(huán)起來。

        泵在實際運轉(zhuǎn)過程中各零部件的損耗是無法避免的,如果一直通過更換零部件來達到冷卻油的循環(huán)條件成本就會變得非常高,因此通過對冷卻系統(tǒng)自身的改造來達到循環(huán)效果意義重大。

        三、改造方案

        (一)改造思路

        本文分析了泵組機封冷卻系統(tǒng)不循環(huán)的原因后,改造的方向及思路就明確了,只要能給冷卻油提供一個動力,整個冷卻系統(tǒng)就能循環(huán)運轉(zhuǎn)起來。而在回路中能提供動力最好的方式就是增加一臺循環(huán)泵。

        (二)循環(huán)泵選型

        根據(jù)現(xiàn)場制約因素的分析,現(xiàn)場能量源有兩種形式,一為電源,二為氣源,如果使用電動循環(huán)泵,那么就需要選擇具有防爆性能的電機,這樣就會增加改造成本。如果使用氣動循環(huán)泵,則需要考慮泵的用氣量對現(xiàn)場的影響。因為泵組冷卻系統(tǒng)本身能靠副機封動環(huán)提供部分動力,因此對新增的循環(huán)泵所提供的動力要求是較小的,只需要選擇一個微型的泵即可。經(jīng)過查詢微型氣動泵的用氣量較小,不會給現(xiàn)場帶來影響。再考慮到微型氣動泵尺寸小,其流量可根據(jù)實際情況調(diào)定,出口壓力較小不會對泵組產(chǎn)生沖擊,市面價格也比較便宜就在幾百元左右,后期維護也比較簡單。最后決定在冷卻系統(tǒng)中增加一臺微型氣動泵來提供循環(huán)動力。

        (三)改造內(nèi)容

        1.冷卻盤管改造

        針對冷卻盤管穿孔漏水現(xiàn)象,通過采用3/8英寸的儀表管將原有的銅盤管替換掉,這樣既能滿足盤管的冷卻效果,也能增強盤管對海水的耐腐蝕性。

        2.氣動泵流程改造

        在油箱出口至機封冷卻油進口管線段上增加一臺微型氣動泵,從而實現(xiàn)對冷油的加速循環(huán)。經(jīng)過現(xiàn)場實測,機封處溫度能夠很好地保持在85-90℃范圍內(nèi),效果明顯。

        四、結(jié)論

        通過對泵組機封冷卻系統(tǒng)采用上述的改造后取得了以下效果:

        (1)更換了冷卻盤管材質(zhì)后盤管未出現(xiàn)過穿孔漏海水的現(xiàn)象,防止了海水進入冷卻油而造成的乳化現(xiàn)象,也防止了海水進入泵內(nèi)對泵造成腐蝕。

        (2)增加了微型氣動循環(huán)泵后,在泵組運轉(zhuǎn)過程中冷卻油對泵無沖擊現(xiàn)象,沒有影響泵組的正常運轉(zhuǎn),機封處的冷卻效果較好基本上保持在85-90℃范圍內(nèi)。

        (3)降低了泵組機封的故障率,在改造完成后還未發(fā)生過機封處的故障。每臺泵的改造成本為1500元左右,能夠節(jié)省維修費用約20萬元左右,達到了提質(zhì)增效的目的。

        參考文獻:

        [1]金廣偉.離心泵的維護及檢修[J].科技成果縱橫,2007(05).

        [2]王雪光.石油化工生產(chǎn)常用機械密封形式及失效原因分析[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2011(08).

        [3]羅旺.探討石油化工生產(chǎn)常用機械密封形式與失效原因分析[J].科技資訊,2012(13).

        [4]賀鵬程.機械密封冷卻液循環(huán)泵效環(huán)特性研究[D].昆明理工大學(xué),2014.

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