2018-03-12 15:37:39
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油田多级离心输油泵优化提效技术与应用

完成单位:长庆油田分公司第九采油厂

登记编号:ZSCX-2021-SH-J-1-26      登记年份:2021      登记日期:2021-04-23

项目概况

       多级离心泵广泛应用于油气集输领域且数量需求巨大,但这种泵的效率普遍较低且能耗比较严重。基于国际油价下跌和油田节能增效的背景,油田企业对多级离心泵性能要求日益提高,其中重要的几个部分:高效节能、空化性能好与稳定性高等。由于多级泵的各级叶轮所受到轴向力会呈线性增长的趋势,并最终造成其所受的轴向力变大,较普通离心泵更大。本项目基于消除泵的轴向窜动,保持离心泵额定参数不变,解决轴向平衡问题,有效提升传统多级离心泵的作业效率,延长机封寿命,减少维修费用等目标,针对油田多级离心泵进行优化提效研究。 

     (1)针对多级离心泵在运行或停车时存在轴封的难题,设计出抗结垢动力密封加反压停车密封系统,抵抗结垢物质在密封处附着,避免整套密封系统产生摩擦副;设计出抗结垢动力密封加润滑脂密封的一体化系统,避免泵腔介质经过主轴和轴承衬套之间的间隙产生泄漏;设计出动环和静环配合、无摩擦副的动力密封装装置和新型密封结构。 

     (2)针对常规多级离心泵轴向间隙无法调整增大平衡构件磨损加剧的难题,设计出多级离心泵轴向间隙调整结构,采用调节螺栓和循环液对轴向间隙进行自动调节,避免变频驱动活输送介质含气率变化引起的振动、磨损和泵轴向攒动,延长机械密封维护周期,减少了容积损失。 

     (3)针对多级离心泵工作过程中变化的平衡力导致转子部件的窜动的难题,设计出多级离心泵自平衡结构,采用平衡鼓结构抵消转子产生不平衡轴向力;设计出完全平衡节能多级离心泵,优化结构流道,取消泄压管,降低离心泵的容积损失,提高离心泵的工作效率。 

     (4)针对常规多级离心泵在大流量的情况下容易产生气蚀现象或双吸多级离心泵难以实现高扬程且制造成本大的难题,设计出双吸多级离心泵、节能多级泵、抗结垢开式双吸叶轮节能多级离心泵和双壳体双吸多级离心泵等系列化的扬程高、结构简单且易于加工的多级离心泵。 

     (5)针对离心泵工作过程中难以实现恒流量作业导致“大马拉小车”现象严重的难题,设计出多级离心泵智能降频或升频节能控制系统,根据输送介质流量匹配泵的运行时段,采用二阶段功率的节能电机驱动泵始终在高效区运行,达到了节能降耗的目的。 

     (6)针对现有监控系统无法实现数据实时处理及有效指导多级离心泵进行检修和故障预警的难题,设计出机泵远程能效监测及故障预警系统,提高机泵系统节能的效果。 

     (7)针对项目所提出的油田多级离心泵优化提效技术,对油田现役多级离心泵进行优化改造,经现场应用证实,本项目提出的优化提效技术实现节能10.2~60%,故障率降低80%以上,部件使用寿命延长2.5倍,优化提效技术应用前景良好。