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(yùn)轉(zhuǎn)過程中介質(zhì)的高溫會(huì)傳導(dǎo)給機(jī)械密封。泵組配備的機(jī)封冷卻系統(tǒng)是靠機(jī)封動(dòng)環(huán)自身的旋轉(zhuǎn)提供循環(huán)動(dòng)力。由于機(jī)封所能提供的循環(huán)動(dòng)力較小,經(jīng)常造成冷卻油不循環(huán)從而導(dǎo)致機(jī)封溫度高,給泵組的運(yùn)轉(zhuǎn)帶來較大的安全隱患,同時(shí)也大大降低了機(jī)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(dòng)力,提高了冷卻系統(tǒng)冷卻效果,延長了機(jī)封壽命,降低了泵組運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)和維修成本,達(dá)到了提質(zhì)增效的效果。
關(guān)鍵詞:熱介質(zhì)循環(huán)泵;機(jī)械密封;冷卻系統(tǒng);工藝改造;運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn);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(shí)直接與機(jī)械密封(以下簡稱機(jī)封)接觸,高溫也由此直接傳導(dǎo)給機(jī)封,而機(jī)封的適宜工作溫度在90℃左右,一旦超過100℃將會(huì)有較大的運(yùn)轉(zhuǎn)安全隱患,并且會(huì)大大降低機(jī)封的使用壽命,因此泵組本身設(shè)計(jì)了一套機(jī)封冷卻系統(tǒng),但這套冷卻系統(tǒng)的動(dòng)力卻是由機(jī)封動(dòng)環(huán)的本身旋轉(zhuǎn)來提供。由于動(dòng)環(huán)本身的結(jié)構(gòu)限制了其能提供的動(dòng)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(huì)影響冷卻油的循環(huán),常常在泵的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中冷卻油循環(huán)系統(tǒng)就不工作,如果未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)就可能導(dǎo)致機(jī)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(jī)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(jìn)行分析,通過對冷卻系統(tǒng)的工藝改造,增加外部動(dòng)力,從而改善了冷卻油的循環(huán)動(dòng)力,提高了冷卻系統(tǒng)冷卻效果,延長了機(jī)封壽命,降低了泵組運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)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(jī)封動(dòng)環(huán)、循環(huán)管線組成。由圖1.圖2中可知副機(jī)封動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)副機(jī)封動(dòng)環(huán)旋轉(zhuǎn),將冷卻油由進(jìn)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(jī)封時(shí)帶走熱量,以達(dá)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(shí)整個(gè)冷卻系統(tǒng)處于不循環(huán)狀態(tài),主要是因?yàn)橛瓦M(jìn)水乳化后密度改變了,導(dǎo)致副機(jī)封動(dòng)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(xì),而在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中難免形成雜質(zhì),雜質(zhì)會(huì)減弱系統(tǒng)的循環(huán)能力,當(dāng)冷卻油循環(huán)力度較弱時(shí)雜質(zhì)會(huì)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(jī)封動(dòng)環(huán)提供動(dòng)力不足
從以上兩點(diǎn)原因中可以看出,泵組所設(shè)計(jì)的由副機(jī)封動(dòng)環(huán)來提供的動(dòng)力實(shí)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(jī)封動(dòng)環(huán)與靜環(huán)座所形成的腔體間隙有稍微增大時(shí)其所提供的動(dòng)力就會(huì)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(shí)際運(yùn)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(dá)到冷卻油的循環(huán)條件成本就會(huì)變得非常高,因此通過對冷卻系統(tǒng)自身的改造來達(dá)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(jī)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(gè)動(dòng)力,整個(gè)冷卻系統(tǒng)就能循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)起來。而在回路中能提供動(dòng)力最好的方式就是增加一臺(tái)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(dòng)循環(huán)泵,那么就需要選擇具有防爆性能的電機(jī),這樣就會(huì)增加改造成本。如果使用氣動(dòng)循環(huán)泵,則需要考慮泵的用氣量對現(xiàn)場的影響。因?yàn)楸媒M冷卻系統(tǒng)本身能靠副機(jī)封動(dòng)環(huán)提供部分動(dòng)力,因此對新增的循環(huán)泵所提供的動(dòng)力要求是較小的,只需要選擇一個(gè)微型的泵即可。經(jīng)過查詢微型氣動(dòng)泵的用氣量較小,不會(huì)給現(xiàn)場帶來影響。再考慮到微型氣動(dòng)泵尺寸小,其流量可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)定,出口壓力較小不會(huì)對泵組產(chǎn)生沖擊,市面價(jià)格也比較便宜就在幾百元左右,后期維護(hù)也比較簡單。最后決定在冷卻系統(tǒng)中增加一臺(tái)微型氣動(dòng)泵來提供循環(huán)動(dòng)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(qiáng)盤管對海水的耐腐蝕性。
2.氣動(dòng)泵流程改造
在油箱出口至機(jī)封冷卻油進(jìn)口管線段上增加一臺(tái)微型氣動(dòng)泵,從而實(shí)現(xiàn)對冷油的加速循環(huán)。經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)測,機(jī)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(jī)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(jìn)入冷卻油而造成的乳化現(xiàn)象,也防止了海水進(jìn)入泵內(nèi)對泵造成腐蝕。
(2)增加了微型氣動(dòng)循環(huán)泵后,在泵組運(yùn)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(yùn)轉(zhuǎn),機(jī)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(jī)封的故障率,在改造完成后還未發(fā)生過機(jī)封處的故障。每臺(tái)泵的改造成本為1500元左右,能夠節(jié)省維修費(fèi)用約20萬元左右,達(dá)到了提質(zhì)增效的目的。
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