石油化工泵設計與應用論文
摘要：作為海上石油開採當中必不可少的一項關鍵裝置，石油化工泵的設計質量與使用效能直接影響海洋石油工程的順利進行。尤其是在當前我國提出節能減排、綠色環保理念的背景下，石油化工泵也面臨著節能改造的現實要求。因此，將結合海上石油用泵的技術要求，著重圍繞海上石油化工泵的節能設計與具體應用進行簡要分析研究。
關鍵詞：海洋石油；石油用泵；節能設計；實際應用
通常由採油平臺以及集輸管道等共同構成的海洋石油工程中，根據其具體用泵情況，所需石油化工泵的種類也不盡相同，包括離心泵、海水提升泵、輸油泵，等等。因此，在對石油化工泵進行設計和使用的過程中，需要充分結合具體使用情況以及技術要求，有效保障石油化工泵的應有效用得到充分發揮。本文將探究石油化工泵的設計與應用，以期在為相關研究人員提供必要參考的同時，可以給予海洋石油工程中石油化工泵的設計應用相應指導幫助。
1、海上石油用泵的技術要求分析
1.1使用國際通用規範
我國海上油田開發為能夠順利實現與國際市場接軌，要求使用的海上石油用泵必須統一使用國際通用標準，如美國石油學會API與ASME標準等，並統一參照ISO9001國際質量認證體系進行嚴格的質量認證後方可投入使用[1]。
1.2體積輕巧安全可靠
考慮到海上平臺與陸地基地相距甚遠，且空間位置比較有限，一方面需要石油用泵具有較長的檢修期，一般其服役期至少為海上平臺使用期；另一方面，也需要在保障石油用泵安全可靠的基礎上，儘可能減小其體積和質量，方便後續操作人員的使用和運維，並達到控制成本的目的。
1.3高強度且需耐腐蝕
因海上石油用泵的使用特殊性，要求石油用泵需要具備較高的強度，尤其需要具備較強的耐海水腐蝕性。故而，眼下在海上石油用泵中多使用超低碳雙相不鏽鋼等材料，而在節能減排、低碳環保的號召下，石油用泵也需要具備良好的節能性，以有效提高海上石油化工泵利用率。
2、海上石油化工泵的節能設計
2.1進出口節流
海上石油化工泵在實際應用過程中，一旦出口閥關小，將會極大增加管線系統損失，使流量大幅減少並直接影響其功率。因此，在設計海上石油化工泵時，可以選擇使用出口節流技術，嚴格控制閥門開度，使其不超過50%。但此種方式並不適用於陡降揚程效能曲線的石油化工泵，且此類泵偶爾會出現氣蝕、抽空等情況。如果存在多級泵，甚至有可能出現軸向力突變、損壞部分零部件等問題，因而並不建議採用出口節流方式。為此，本文認為在對海上石油化工泵進行節能設計時，對於大裕量串聯執行的第二臺泵進出口位置，可以運用進口節流方式，從而有效保障石油化工泵安全可靠的同時，達到節能降耗的技術效果。
2.2旁路調節
除此之外，在設計節能型海上石油化工泵時，還可以依照實際情況選擇使用旁路調節的方式。也就是選擇將旁路設定在海上石油化工泵出口管線位置處，使部分液體能夠快速返回泵中或被吸入液罐當中。隨後，海上石油化工泵工況點將向大流量以及低揚程進行轉變，此時所需泵送量將低於實際海上石油化工泵的泵送量[2]。但值得注意的是，此種節能設計方式會適當增加功率消耗，液體在快速返回至泵進口處時容易產生一定的升溫現象，因此，比較適用於旋渦泵的節能設計。與此同時，可以於泵出口管線位置處設定另一根管線用於旁路調節，使部分介質得以迴流至吸液罐或泵進口位置處，從而有效防止液體升溫過快或異常震動等情況。
2.3切割葉輪外徑
針對海上石油工程中流量、揚程比實際需要量要大，即通常在3%～5%的情況下，在進行海上石油化工泵的節能設計時，本文建議採用切割葉輪外徑的方式，用以對其流量、揚程以及功率進行相應控制。但在實際切割葉輪時，需要對其是否屬於原型葉輪進行充分考慮。假如葉輪已經被切割過，則再次進行切割時需要格外關注切割量。對於導葉泵則可以適當車削葉輪葉片，避免葉輪外徑同導葉內徑之間產生過大間隙。在此基礎上，傾斜車削導葉泵或雙吸泵的葉片，也可以在一定程度上獲取相對較穩定的曲線。在完成切割之後的葉輪葉片上，在保障葉尖厚度為2mm下可以在消尖葉片非工作面適當將出口寬度放大，進而有效達到提升海上石油化工泵工作效率和執行質量的目的。
3、節能型海上石油化工泵的實際應用
3.1多級離心泵
以運用在海洋石油工程中的100AYGII67×10D多級離心泵這一輸油泵為例，此種設定的目的在於向熱爐輸入原油後再進行外輸，從而有效保護整個輸油路線。透過利用銅鼓有效控制管路閥門，即可實時監控壓力差及流量訊號，實現PID調理器與各項相關資訊的同步，此時系統能夠徹底控制電源頻率以及輸出訊號，判斷海上石油化工泵流量是否穩定。當前，海上石油化工泵節能設計技術不斷髮展，已經出現了許多支援變頻調速的節能型海上石油化工泵，利用此類節能裝置，一方面可以實現對石油用泵流量以及電量損耗的有效控制，最大程度地實現海上石油化工泵的靜音工作；另一方面，透過變頻器的精準調節，可以使海上石油化工泵的.工作更平穩。因而，透過實際運用採用變頻調速節能技術的多級離心泵，可以在有效最佳化用泵工作模式的同時真正實現節能降耗[3]。
3.2輸油泵應用
透過參考當前海洋石油工程，在其平穩工作中輸油泵的使用意義重大。鑑於輸油泵長期處於不間斷運轉狀態，因此，耗電量巨大。為能夠有效保障輸油泵的正常執行，同時對其耗電量進行實時控制，部分企業開始嘗試運用經過變頻最佳化技術改造的輸油泵，一方面此類泵在設計過程中選擇使用具有較高強度和耐海水腐蝕效能的新型材料，其抗海水點蝕當量為Cr%+3.3Mo%+16N%≥35，透過將泵以及各項相關配套裝置如密封系統等統一安裝在同一底盤上，達到便於在海上平臺直接安裝和使用的目的。另一方面，在多段調速變頻技術的運用下，系統可以更精準地調節和控制輸油泵，徹底改善前期系統對輸油泵控制存在滯後的問題，在自動蒐集整理和分析利用石油化工泵工藝條件資訊的前提下，智慧控制化工泵開度、耗電量等，以此達到海上石油化工泵節能降耗的效果。
4、結語
隨著我國海洋石油工程對海上石油化工泵使用效能要求的不斷提高，需要技術人員切實結合實際情況，採用進出口節流、變頻調節、旁路調節等多種技術手段實現對海上石油化工泵的節能設計。積極將融入現代化和智慧化科學技術的海上石油化工泵運用在石油化工領域中，從而可以有效保障海上石油化工泵實現長時間安全可靠執行，並降低能源消耗，達到節能與控制成本的目的，從而有效促進我國海洋石油工程的可持續發展。
參考文獻
[1]劉英.從化工用泵需求方面談化工泵的發展[J].石化技術，2016，23（12）：287-288.
[2]田海龍.化工泵的維護與技術改造策略分析[J].內蒙古煤炭經濟，2017，（8）：44-45.
[3]何立根.石油化工泵的節能技術淺析[J].中國裝置工程，2017，（7）：86-87.