原油通常通過(guò)長(zhǎng)距離管線進(jìn)行輸送。在采油廠把用于原油長(zhǎng)距離管線輸送的離心泵稱為原油外輸泵。各采油廠的原油就是由聯(lián)合站或集輸站通過(guò)管線實(shí)現(xiàn)向外輸送的。

原油管線輸送的主要設(shè)備是輸油管線和外輸泵。某輸油管線已建成使用8年多，由于設(shè)備老化及外輸工況的變化，2006年初，某采油廠聯(lián)合站對(duì)原油外輸泵實(shí)施更新改造。該站目前正常外輸油量為1200~1400m3/d(天），降庫(kù)存時(shí)要求排量約2000m3/d(天)。外輸管線長(zhǎng)約20公里，管徑315mm。該站原油比重0.78，粘度約5厘泊。

一、原油外輸管線特性曲線與泵特性曲線的特點(diǎn)

1、管線特性曲線的特點(diǎn)

外輸管線的流量揚(yáng)程特性曲線其揚(yáng)程是由外輸管線進(jìn)出口的幾何高度差進(jìn)出口壓力差ΔP/pg，以及管路阻力損失Σh組成，外輸管線裝置總揚(yáng)程：

Hz=ha+ΔP/pg+Σh，Σh=KQ2

南方水泵廠根據(jù)原油外輸?shù)膶?shí)際情況，外輸管線進(jìn)出口的幾何高度差ha及進(jìn)出口壓力差ΔP/pg實(shí)際變化很小，可視為常量即Z=ha+ΔP/pg。上式可寫為Hz=KQ2+Z，此式稱為管路特性曲線，并表明裝置揚(yáng)程與流量為一條二次拋物線（圖1)。式中K為管道系統(tǒng)特性系數(shù)，它與管徑d、管長(zhǎng)l和管線內(nèi)壁粗糙度、管路中閥的開(kāi)度大小等有關(guān)。

2、東莞南方水泵特性曲線的特點(diǎn)

泵的流量揚(yáng)程特性曲線Q-H由泵的試驗(yàn)測(cè)出。當(dāng)栗改變轉(zhuǎn)速使用時(shí)，可以將不同轉(zhuǎn)速下的曲線畫出來(lái)（圖2)。

二、管線特性與泵特性相匹配的問(wèn)題

原油外輸系統(tǒng)中，管線特性與泵特性相匹配是很關(guān)鍵的，因?yàn)楣苈诽匦郧€與泵特性曲線的交點(diǎn)，才是泵運(yùn)行的工況點(diǎn)（圖3)。所以要實(shí)現(xiàn)管路和泵的合理匹配，不僅要知道泵的特性曲線，還要掌握管路的特性曲線，這樣才能知道系統(tǒng)運(yùn)行的工況位化特點(diǎn)。

1、變頻控制流量

某采油廠聯(lián)合站外輸泵單臺(tái)運(yùn)行時(shí)采用可編程序控制器PLC控制，變頻調(diào)速運(yùn)行。該PLC控制是通過(guò)實(shí)時(shí)采集原穩(wěn)塔液位，南方水泵根據(jù)原穩(wěn)塔液位高低，相應(yīng)地提高或降低頻率，以達(dá)到穩(wěn)定輸送來(lái)液的目的。將泵不同轉(zhuǎn)速下的Q-H特性曲線和不同的管路特性曲線畫在同一個(gè)坐標(biāo)圖上，見(jiàn)圖4(該圖上只取了4個(gè)轉(zhuǎn)速下的Q-H特性曲線)。由圖可以看出，隨著泵的轉(zhuǎn)速降低，泵特性曲線近似平行往下移動(dòng)。不同轉(zhuǎn)速下的泵特性曲線與管線特性曲線產(chǎn)生一系列交點(diǎn)，這些交點(diǎn)即為泵改變轉(zhuǎn)速使用時(shí)的實(shí)際工況點(diǎn)。

2、管線特性曲線的測(cè)量

某輸油管線已使用8年多，廣東南方水泵的更新和運(yùn)行方式應(yīng)和輸油管線現(xiàn)行的特性相匹配，新舊管線特性是不同的。現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)在的管路特性實(shí)際是未知的，必須在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)出現(xiàn)有的管路特性。如何測(cè)知？為此作者通過(guò)簡(jiǎn)單的方法，對(duì)某采油廠聯(lián)合站輸油管線特性作了測(cè)試。測(cè)試的方法如下：通過(guò)改變泵的工作頻率，將泵在不同轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。待系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，測(cè)量出泵出口的流量、揚(yáng)程，見(jiàn)表1。利用表格數(shù)據(jù)，作出外輸管線流量揚(yáng)程特性曲線圖。考慮核驗(yàn)測(cè)試的正確性，用兩種方法作圖。

a、將表格上各點(diǎn)數(shù)據(jù)，畫在Q-H特性曲線圖上，將各點(diǎn)用多叉線連起來(lái)。該曲線即近似為外輸管線（裝置）流量揚(yáng)程曲線實(shí)測(cè)圖。

b、南方水泵廠根據(jù)公式Hz=KQ2+Z，歷取表上任意兩點(diǎn)數(shù)據(jù)，聯(lián)立方程，求出K=0.066，Z=232m，即外輸管線（裝置）流量揚(yáng)程曲線方程為此=0.066(?2+232。作出該特性曲線。

以a、b兩種方法所作的特性曲線圖，應(yīng)是一致的（見(jiàn)圖4)。某采油廠提供的該外輸管線的進(jìn)出口高度差值為235m。而由a或b方法所得Z均為232m，考慮測(cè)量手段及讀數(shù)誤差等，這一結(jié)果是基本正確的。

3、外輸管線特性曲線的變化

原油外輸管線老化、腐蝕、結(jié)蠟、結(jié)垢等會(huì)引起管線特性曲線變化，我們可以把變化前后的特性曲線畫出進(jìn)行比較。以某采油廠聯(lián)合站為例，1997年剛投產(chǎn)時(shí)，該南方水泵工頻運(yùn)行時(shí)，流量約70m3/h，揚(yáng)程380m。按此代入公式Hz=KQ2+Z，Z=232不變，可得，K=0.032，即最初的管線特性曲線為Hz=0.032Q2+232。而2006年初作者前去調(diào)試時(shí)，管線的特性曲線已為Hz=0.066Q2+232。將該管線前后不同的特性曲線畫在同一張?zhí)匦郧€圖4上。可以看出，管線前后特性曲線變化很大。若同樣輸送70m3/h流量的原油，前后所需揚(yáng)程相差180m。

三、結(jié)語(yǔ)

本文是作者在某采油廠輸油泵改造、調(diào)試工作的實(shí)踐中，遇到的問(wèn)題，經(jīng)分析提出了在原油外輸管線與泵特性匹配上應(yīng)注意的問(wèn)題，以及對(duì)于現(xiàn)已使用多年管路的實(shí)際值及真實(shí)管路特性曲線在現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)便的繪圖和分析的方法，這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)原油外輸系統(tǒng)中泵的改造及選型可能會(huì)有些實(shí)際幫助。

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