離心泵和螺桿泵在原油集輸中的應用與安全運行分析

摘 要：油田原油集輸中常用的泵是離心泵，隨著技術的發展，螺桿泵作為新的集輸泵類，開始被越來越多的廣泛應用，螺桿泵是利用螺桿的回轉來吸排液體的，是容積泵的一種。螺桿泵已在一些油田成功使用，文章以伊朗北阿扎德甘油田地面工程項目為例，闡述在工程實際中如何恰當地選擇應用離心泵和螺桿泵。

關鍵詞：離心泵；螺桿泵；原油集輸

1 基本概況

北阿扎德甘油田原油處理規模為7.5萬桶/天，設有合格油罐和不合格油罐各一個，原油進罐溫度57～62℃，罐操作壓力0.1kPag。經過處理的原油完全滿足含水、含鹽及RVP要求后，合格原油經自流進入外輸增壓泵增壓后外輸，如不滿足要求，則進入不合格油罐，由不合格油泵打入進站匯管重新處理。其中兩個油罐互為備用，均與兩個泵相連。

該工程原油粘度高，外輸管道長，儲油罐罐底地坪標高低，所處地勢低。針對以上特點，經過對泵體特性、輸送工藝和站場配置的綜合比較，本工程最終采用了筒袋式離心泵作為外輸增壓泵，單螺桿泵作為不合格油泵。

2 離心泵和螺桿泵的特性比較

2.1 離心泵的特性

離心泵是利用葉輪旋轉而使液體產生離心力來工作的。對于輸送低粘度或經過加熱后粘度較低的原油，一般選擇離心泵作為輸油主泵。離心泵可以串聯或并聯，操作使用靈活，工藝簡單。

2.2 螺桿泵的特性

螺桿泵是按相互嚙合容積式原理工作的新型泵種，屬于轉子式容積泵，介質在密封容腔內被軸向均勻推行流動，內部流速低，容積保持不變，壓力穩定，因而不會產生渦流和攪動，特點是適應高粘度原油。伊朗當地月平均氣溫6～45℃，工藝流體溫經保溫管流入泵體，溫度保持在57～62℃，但當不合格油中含水達到5%時，粘度可達295Cp，如選用離心泵，不僅選泵范圍小，且隨著流體粘度增大，其流量揚程下降很快，功耗增加。

螺桿泵按螺桿數量分為單螺桿泵，雙螺桿泵，三螺桿泵。

2.3 特性曲線比較

從離心泵的特性曲線（圖1）可以看出：對于離心泵，泵的流量變化會導致所需揚程的變化。從螺桿泵的特性曲線（圖2）可以看出： 對于螺桿泵，流量與管路特性無關，只取決于泵本身：螺桿泵的流量、壓力在相同轉速、粘度時近似呈直線關系，只是壓力增高使內漏量增大，流量略有下降；相同粘度、壓力下，泵的流量與轉速近似成正比；相同轉速、粘度下，軸功率與壓力近似成正比；同一粘度、壓力下，軸功率與轉速近似成正比。所以操作螺桿泵，一般靠改變泵的轉速或調節泵出口到入口的回流量來調節，這是它與離心泵的最大區別。

此外，離心泵在有氣體進入泵腔時，運行起來很不穩定，效率大大降低，泵響振動大，對泵體造成損害，因此對氣蝕要求高。離心泵轉速一般很高，最高可達上千轉每分鐘，對介質剪切性很大；螺桿泵一般是低速運轉，在驅動與泵之間往往設有減速器，確保沒脈沖和振動，實現無剪切輸送。離心泵輸送介質時，介質一旦變粘稠，流量或壓力就會有急劇下降的情況，螺桿泵更適合粘稠度高，含固率大的介質輸送。螺桿泵運動部件少，無閥件和復雜流道，水力損失小，泵效可達80%以上，和離心油泵相比較效率提高15～25%，運轉平穩，但造價高。

3 泵的選用

選用泵的規格要根據被輸送液體的性質和流量、壓力來決定，才能保證泵可靠運行。

3.1 離心泵

外輸增壓泵輸送介質為含水≤0.1%，粘度76.8cp的原油，由于從大罐底部輸出的原油所具有的速度頭很小，且罐區與泵區間有445米的直管長度，為滿足離心泵的氣蝕要求，增壓泵采用VS6型的筒袋泵，排量280m3/h，1450rpm，泵軸埋深提供了3.2米的水力壓頭，與外輸泵串聯后，可為外輸泵提供0.39MPag的進口壓力，保證外輸泵進口的壓力要求。

3.2 螺桿泵

不合格油泵輸送介質為含水1～5%，粘度45.7～295.1cp的原油，螺桿泵的轉子結構相對于離心泵，更抗氣蝕，一般不會發生過流部件的腐蝕破壞，但仍然有NPSHa-NPSHr≥0.3m的要求。由于進口流速低，廠家最初提供立式泵的方案，此方案需建就地水泥池，并在池底和側壁作支撐，固定泵體，防止運轉后出現震動，重心偏移。此方案的設計施工難度大，故后又提供了臥式安裝的方案，下挖一個兩米深的水泥池，將泵撬座安裝在池底基座上，罐與泵間的高程差提供2.8米的壓頭，可滿足氣蝕要求，此方案工作排量55m3/h，轉速227rpm，泵出口壓力0.65Mpag。

3.3 離心泵結構簡單，操作簡單，在工程應用上為首選。而通過螺桿泵和離心泵的特性、輸送工藝的綜合分析和比較，對高粘原油，中低壓力，中小流量工況，采用螺桿泵做為主泵，具有安全實用、技術合理、操作簡便等優越性，并且螺桿泵的轉速比離心泵低，運行時噪音降低，減少了噪音污染，值得在類似的工況中進一步應用。

4 結束語

泵的選型應該根據裝置的工藝參數，輸送介質的物理化學性質，操作周期，泵的結構特征等因素綜合考慮。螺桿泵因為其高效率等特點，越來越多的被應用于油田集輸領域，隨著制造質量的提高，配套技術的完善和使用經驗的豐富，螺桿泵的應用范圍將會進一步擴展。

參考文獻

[1]吳素瓊.螺桿泵在原油集輸中的應用[J].內蒙古石油化工，2012（5）.

[2]王琳平，何紹.高粘低凝原油長距離輸油管道主泵的比選[J].油氣田地面工程，2007，26（10）.