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        中韓石化某項(xiàng)目接力卸船技術(shù)剖析

        2022-06-03 08:39:34曹宇黃兆睿

        曹宇,黃兆睿

        (中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司,武漢 430071)

        1 引言

        武漢乙烯自投產(chǎn)以來,市場(chǎng)銷售前景大好。為更好地滿足乙烯項(xiàng)目擴(kuò)能及輕烴資源綜合利用水路運(yùn)輸需要,中韓(武漢)石油化工有限公司擬在9#泊位下游新增一個(gè)5 000 t 級(jí)液體化工泊位(10#泊位),貨物吞吐量為7.0×105t/a,泊位形式為浮式碼頭。

        10#泊位船運(yùn)石腦油采用油船上卸船泵增壓后經(jīng)下游管廊進(jìn)入乙烯廠區(qū),再經(jīng)乙烯廠區(qū)5#管廊到石腦油罐組,全程距離長(zhǎng)約11 km。目前,長(zhǎng)江內(nèi)石腦油運(yùn)輸船自帶卸船泵的實(shí)際卸船流量100~220 m3/h,揚(yáng)程60~90 m,其形式以螺桿泵為主,離心泵為輔。經(jīng)核算,石腦油利用油船上卸船泵接卸時(shí),卸船流量不能保證設(shè)計(jì)流量,卸船效率低,為保證碼頭卸船周轉(zhuǎn)率不降低,采用了接力卸船技術(shù)接卸石腦油。

        2 接力泵的選型

        2019 年7 月23 日至25 日,中韓(武漢)石油化工有限公司技術(shù)部組織了碼頭管理部門、設(shè)計(jì)單位等相關(guān)人員前往山東東營(yíng)營(yíng)口港中海油原油碼頭進(jìn)行調(diào)研,調(diào)研的內(nèi)容為中海油原油碼頭船泵卸原油采用接力泵的具體情況。

        中海油營(yíng)口港有限公司主要營(yíng)運(yùn)原油、成品油的儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)運(yùn),其碼頭為50 000 t 級(jí)原油泊位,由于營(yíng)口港岸線為泥質(zhì)海岸,水深不滿足50 000 t 級(jí)油船靠泊,故原油泊位設(shè)置在距岸約16 km 的引橋末端,即碼頭距岸上罐區(qū)16 km。原油卸船線自碼頭至原油罐區(qū),口徑為DN700 mm,因碼頭與罐區(qū)距離較遠(yuǎn),原油運(yùn)輸船舶自帶貨油泵揚(yáng)程不滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際要求,導(dǎo)致其碼頭卸船效率低。為提高卸船效率,該公司在距碼頭3 km處的引橋平臺(tái)上設(shè)置了接力泵站,對(duì)原油接卸進(jìn)行無緩沖罐接力增壓,接卸流程關(guān)系示意如圖1 所示[1]。

        圖1 原油碼頭、碼頭增壓站、原油罐區(qū)流程關(guān)系示意圖

        2019 年7 月24 日,碼頭正在進(jìn)行原油卸船,通過咨詢當(dāng)班操作人員及觀察控制站監(jiān)控流程圖,了解到原油卸船線共有4 臺(tái)接力泵和1 臺(tái)掃艙泵并聯(lián),當(dāng)日投用2 臺(tái)接力泵進(jìn)行增壓接力,在接力泵未投用前,卸船泵流量在1 500 m3/h 左右,待流量穩(wěn)定后,投用2 臺(tái)接力泵,待接力泵運(yùn)行平穩(wěn)時(shí),原油卸船線上流量計(jì)顯示流量為2 541 m3/h(流量增加效果明顯),此時(shí)接力泵泵入口壓力為0.07 MPa,出口壓力為1.2 MPa,為確保后方管線運(yùn)行平穩(wěn)及避免原油進(jìn)入罐區(qū)儲(chǔ)罐壓力過高而存在安全隱患,通過調(diào)節(jié)接力泵出口閥門(閘閥)開度的方法,將出口閥后壓力降到了0.60 MPa 以內(nèi),兩臺(tái)接力泵出口閥開度均為32%左右。

        經(jīng)溝通得知,營(yíng)口港原油碼頭接力泵選用的是大連蘇爾壽生產(chǎn)的離心泵,單臺(tái)機(jī)泵流量為900 m3,泵揚(yáng)程為230 m,現(xiàn)場(chǎng)接力泵進(jìn)出口閥門均為電動(dòng)閘閥,可遠(yuǎn)程控制;泵進(jìn)出口設(shè)有壓力表、溫度計(jì),泵入口設(shè)有壓力低報(bào)警,當(dāng)接力泵入口壓力低于0.01 MPa 時(shí),報(bào)警裝置啟動(dòng),警示操作人員注意,避免接力泵抽空而前往現(xiàn)場(chǎng)關(guān)停機(jī)泵,現(xiàn)場(chǎng)未設(shè)置接力泵入口低壓力聯(lián)鎖停泵。

        在現(xiàn)場(chǎng)與技術(shù)人員交流所了解,在接力泵投用初期,由于操作經(jīng)驗(yàn)的不足,經(jīng)常發(fā)生接力泵抽空的情況,甚至發(fā)生過接力泵抽空造成機(jī)械密封泄漏事故?,F(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員通過不斷摸索和積累經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)在能夠通過有效的操作使接力泵平穩(wěn)運(yùn)行,大大減少了泵抽空現(xiàn)象,相關(guān)經(jīng)驗(yàn)如下:

        1)卸船初期及接近尾聲時(shí),卸船線內(nèi)的壓力、流量均不穩(wěn)定,此時(shí)接力泵運(yùn)行極易造成泵抽空。

        2)卸船泵運(yùn)行至卸船線內(nèi)壓力及流量穩(wěn)定后,開啟接力泵,再緩慢關(guān)閉接力泵處卸船線上的旁通閥,完成接力泵接力。

        3)由于接力泵揚(yáng)程過高,通過調(diào)節(jié)接力泵出口閥的開度,確保出口閥閥后壓力在0.60 MPa 以內(nèi),使克服必要壓損后的剩余壓頭滿足進(jìn)罐要求。

        4)接力泵選用離心泵是因?yàn)殡x心泵可以承受一定范圍內(nèi)的憋壓。當(dāng)管道輸送距離遠(yuǎn),在誤操作或快速關(guān)閉罐區(qū)閥門的情況下,極易發(fā)生水擊現(xiàn)象而造成安全事故,相比其他形式的機(jī)泵,離心泵能憋壓反而更有優(yōu)勢(shì)。因接力泵應(yīng)選用離心泵,必須在啟動(dòng)前進(jìn)行灌泵和排氣操作[2]。

        結(jié)合調(diào)研中海油原油碼頭船泵卸原油采用接力泵的情況,且10#泊位工程石腦油接力卸船的現(xiàn)場(chǎng)工況與之極為相似,均通過油船自帶的船泵將油品輸送至接力泵入口,再通過接力泵增壓輸送至后方罐區(qū),10#泊位距后方石腦油罐區(qū)的距離有11 km。根據(jù)長(zhǎng)江內(nèi)石腦油運(yùn)輸船自帶卸船泵的實(shí)際情況,出于安全及間斷操作方面的考慮,本次10#泊位設(shè)置1 臺(tái)變頻石腦油卸船接力泵,形式為離心泵。

        3 接力泵的安裝位置

        10#泊位石腦油接力泵的安裝位置共有3 處可供選擇,各優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見表1。結(jié)合表1 對(duì)比情況,10#泊位工程接力泵的安裝位置首選在碼頭閥室平臺(tái)處,不僅利于機(jī)泵今后的檢維修的拆卸,而且對(duì)其安裝工程及調(diào)試工作的實(shí)施有了一定的便利性,更有利于對(duì)維修過程中,泵體及附屬管道內(nèi)的油品污染有一定的防控保障性。

        表1 接力泵安裝位置對(duì)比表

        4 接力泵與船泵的流量匹配

        內(nèi)河里常見運(yùn)輸成品油的船舶有3 000 t 級(jí)、5 000 t 級(jí)兩種,其配備的卸船泵有螺桿泵或離心泵,且排量有100~220 m3/h不等,針對(duì)此靠泊油船自帶卸船泵排量不恒定的情況,且在沒有石腦油緩沖罐作為接力泵入口物料供給渠道,卸船泵與接力泵串聯(lián)時(shí),10#泊位石腦油接力泵采取了變頻的措施來應(yīng)對(duì),通過調(diào)節(jié)變頻器,使接力泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速得到增減,進(jìn)而調(diào)節(jié)接力泵的流量與油船卸船泵的流量進(jìn)行匹配[3]。

        接力泵與油船自帶卸船泵流量不匹配,會(huì)出現(xiàn)兩種情況,具體詳見表2。

        表2 流量匹配情況分析表

        10#泊位石腦油接力泵與油船自帶卸船泵在流量的匹配上,一是通過設(shè)計(jì)選型進(jìn)行了第一步的匹配,二是通過現(xiàn)場(chǎng)操作人員與油船卸船工作者之間的緊密配合完成了第二步的匹配,反復(fù)調(diào)節(jié)變頻電機(jī)的輸出功率,直至與驅(qū)動(dòng)卸船泵的柴油機(jī)輸出功率相匹配,最終實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)機(jī)泵的排量統(tǒng)一。

        5 接力泵的啟動(dòng)操作流程

        接力泵的啟動(dòng)涉及靠泊油船自帶卸船泵的運(yùn)行工況、油船油艙內(nèi)油品的高低液位、風(fēng)浪的大小等因素,在10#泊位石腦油接力泵啟動(dòng)前,總包項(xiàng)目部與建設(shè)單位相關(guān)調(diào)度部門、碼頭管理部門、技術(shù)部門等進(jìn)行了充分的溝通對(duì)接,針對(duì)此次石腦油的啟動(dòng)工作,做足了充分的準(zhǔn)備工作。

        碼頭靠泊的石腦油運(yùn)輸船為5 000 t 級(jí)油船,其自帶卸船泵形式為離心泵,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng),泵銘牌排量為360 m3/h??坎?、系纜樁、輸油臂管口對(duì)接、導(dǎo)靜電、全線流程檢查確認(rèn)無問題后,啟動(dòng)油船卸船泵,排量從100 m3/h 開始輸送,穩(wěn)定輸送1 h后,開啟閥室平臺(tái)接力泵入口管道閥門進(jìn)行灌泵,待泵腔內(nèi)氣體被操作人員排出后,啟動(dòng)接力泵,調(diào)節(jié)變頻器旋鈕,從最小電流開始加大電流輸出,與此同時(shí),緩慢開啟接力泵出口閥門,緩慢關(guān)閉接力泵入口與出口間的跨線閥。當(dāng)排量到達(dá)100 m3/h時(shí),通知油船上卸船人員增大卸船泵排量,同時(shí),閥室平臺(tái)處的操作人員密切觀察流量計(jì)顯示的流量數(shù)據(jù),電流表顯示的接力泵變頻器輸出電流數(shù)值、機(jī)泵的震動(dòng)情況,反復(fù)操作調(diào)試多次后,當(dāng)油船自帶卸船泵排量調(diào)節(jié)至最大204 m3/h 時(shí),接力泵在同步完成變頻器輸出電流后,排量已到204 m3/h,泵出口壓力增加0.20 MPa,各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)均滿足要求。當(dāng)繼續(xù)加大變頻器輸出電流時(shí),接力泵入口出現(xiàn)震動(dòng),即出現(xiàn)其入口抽空形成負(fù)壓的現(xiàn)象,隨即恢復(fù)流量為204 m3/h 時(shí)的電流設(shè)定,接力泵的啟動(dòng)調(diào)試工作圓滿結(jié)束。

        6 結(jié)論

        內(nèi)河浮式碼頭成品油卸船接力泵的設(shè)置,在沒有緩沖罐的情況下,采取卸船泵與接力泵串聯(lián)形式時(shí),接力泵的使用功能能否發(fā)揮出來,兩臺(tái)泵的流量匹配極其關(guān)鍵,而內(nèi)河成品油運(yùn)輸船的船型并不統(tǒng)一,其自帶卸船泵的排量亦不盡一致,這給接力泵的選型、安裝位置的確定、流量的匹配、操作等帶來了很大的難度與不確定性。在確定卸船流量區(qū)間后,核算輸送距離所需接力泵的揚(yáng)程,通過反復(fù)的論證,最后在試運(yùn)行階段,分析前面所做的一系列工作,總結(jié)各個(gè)環(huán)節(jié)中遇到的或可能發(fā)生的問題,接力泵與油船自帶卸船泵在串聯(lián)的方式下,可以達(dá)到高效接力卸船的目的。

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