提高输油站库经济效益的双螺杆泵

       塔河油田重质原油物性主要表现为粘度高、密度大，双螺杆泵为转子式容积泵，适应原油粘度范围广、排量大、效率高。塔库首站2010年双螺杆泵年平均运行效率达到52.67%，在满足生产需求的同时大大提高了运行经济效益。随着塔河油田重质原油外输系统投产年数的增加，双螺杆泵出现故障的频率逐渐增加，单泵排量出现下降的趋势。对塔库首站双螺杆泵运行情况的跟踪调查，分析其原因并制定相应的解决措施，可为岗位职工现场监测双螺杆泵的运行提供依据。

       西北油田分公司油气运销部输油队承担着整个塔河重质原油的外输管理工作，输油队现有输油泵25台，其中德国鲍曼泵5台、天津泵业生产双螺杆泵18台、黄山泵业生产双螺杆泵2台。由于双螺杆泵具有吸入性能好、排量大、耐磨损等突出优点，在重质原油外输系统的应用中取得了较好的经济效益。

       原理及结构特点

       双螺杆泵是一种转子式容积泵。其主、从螺杆通过轴承与同步齿轮的精确定位后，使主、从螺杆之间及螺杆和衬套之间保持一定的间隙。主、从螺杆与衬套相配合形成连续的封闭腔，通过主动螺杆的旋转，在进口端的转子啮合处形成压力降，使进入封闭腔的介质沿轴向排向出口端（图1）。双螺杆泵有以下结构特点：1.采用双吸式结构，螺杆的两端处于同一压力腔，轴向力可以自动平衡；2.属于回转式正排量泵，降低了泵的必须气蚀余量；3.轴承和同步齿轮外置并单独润滑，不受输送介质的影响；4.由于没有阀件和复杂的油流通道，油流扰动小，排量均匀，适应的原油粘度范围广 ；5.结构结实，安装及保养容易。

       设备运行及现场应用

       由于塔河油田重质原油的“三高”特性，在西北油田分公司重质原油外输系统中各输油站库使用的输油泵主要为W7T.3系列双螺杆泵。各型号双螺杆泵具体性能参数详见表1。

       塔库首站是西北油田分公司重质原油外输系统中原油储存量最大的站库，担负着西北油田分公司91%以上原油产量的接收、储存、转输以及外运原油脱硫任务，于2003年10月投产运行，年设计输油能力600×104t。塔库首站流程简化图如图2所示。

       塔库首站现有双螺杆泵8台，其中正输泵5台、反输泵3台，以2010年11月塔库首站双螺杆泵运行情况为例分析，泵机组运行参数如表2、表3所示。

       通过统计，塔库首站双螺杆泵的2010年年平均运行效率达到52.67%，已达到中石化五星级站库泵效技术指标的一类标准。

       故障分析与措施

       双螺杆泵在运行中会出现润滑油发黑、机封泄漏量大等常见故障。通过统计塔库首站2010年双螺杆泵维修情况，由图3可知，机封及油封失效的比例高达61.94%，现以机封失效为重点分析故障原因。

       一、W7T.3系列双螺杆泵使用的机械密封材料为：动环碳化硅，其表面镀以0.5mm硬质合金，静环为石墨与浸渍呋喃树脂；O型圈材料为氟橡胶。塔库首站现在接收的是高含硫原油，在高温强碱脱硫剂的物理特性诱导下，导致机械密封和O型圈的腐蚀加剧，致使密封失效。

       二、摩擦副的耐磨性、摩擦系数、断面比压满足不了工况，动环与静环间密封端面存在磨损过快，缩短机械密封的使用寿命。

       三、动环的辅助密封圈安装时过盈值太大，密封圈和轴的摩擦力增大，使两环密封作用力下降，以致泄露。

       四、弹簧预紧力过大，两环密封面温度较高，引起结焦或者弹簧密封圈密封失效，使弹簧接触到油品，引起弹簧失效，导致机械密封的失效。

       在实际应用中，通过掌握机封在不同物性原油中的腐蚀机理，合理的选用机封结构及材质，以达到减缓机封失效的速率，延长机封的使用寿命，提高双螺杆泵的利用率。

       影响排量的因素  塔库首站双螺杆泵运行至今已达7年之久，随着使用时间的延长，双螺杆出现单泵排量下降的趋势，经过分析，总结出如下几点原因：

       电机变频的影响  塔库首站现共有变频泵4台，根据生产任务的需求，会对变频泵作出合理的频率调节。理想状态下，双螺杆泵排量与电机转速成正比，在变频的情况下，单泵排量也随之降低。

       介质粘度的影响  双螺杆泵在实际运行中，其内部存在泄漏。由于转子和转子之间、转子和定子之间是有一定的间隙，对于同一规格的泵，其间隙值是一定的。在进出口压差相同的情况下，介质粘度越大，从高压腔回流到低压腔的介质量越少，粘度越小回流越多。随着介质粘度的降低，双螺杆泵排量也会相应地降低。为了保障外输量，在实际生产中合理地控制重质原油外输温度是一个很重要的措施。图4所示为HPW7T.3-38型双螺杆泵流量曲线图。

       进出口压差的影响 在实际生产运行中，为了优化热油管道运行，根据生产任务作出合理的输油泵组合联运，达到降低能耗的目的。在保证管线承压的情况下，双螺杆泵并联运行数越多，泵进出口压差越大，泵体内部回流量也随之增大，即单泵的排量随之减小。

       除了以上电机转速、介质粘度、进出口压差对双螺杆泵的排量有较大影响外，装配精度、过流部件的磨损等也会对双螺杆的排量造成影响。

       由于双螺杆泵本身是一种工况条件要求较高的精密设备，任何一个零部件的损坏可能引起其它零部件非正常工作，从而导致输油泵故障。为了使机泵能更好地运转，生产更加地顺畅平稳，建议从以下三方面加以改进，以提高双螺杆泵的完好率及利用率。

       一是向厂家提供双螺杆泵的运行信息（如运行压力、温度、原油物性），共同探讨并研发适合运行工况下关键部位的泵配选材。

       二是不断加强机泵维修人员的职业技能水平，提高泵修质量，同时要配备完善机泵维修精度检测工具，规范维修人员的泵修过程，使之精确装配。

       三是强化岗位工人对输油泵操作的掌握，同时加强岗位工人对机泵维修及日常保养专业知识的培训，提高故障预判断的能力，从而降低维修频率，达到设备的最优状态保障生产运行，最终保证各项生产指标的完成。