能量循环泵在海上油田三甘醇系统的应用

能量循环泵在海上油田三甘醇系统的应用

杨晓冬

1中海石油（中国）有限公司天津分公司辽东作业公司天津塘沽300452

摘要：针对某海上石油平台三甘醇系统三甘醇齿轮泵故障率较高问题，本文分析采用能量交换泵解决上述问题，通过实际运行检验，采用能量交换泵降低了平台维护成本，效果较为明显，同时对该泵的使用总结了注意事项。

关键词：海上石油平台；三甘醇系统；能量交换泵

一、背景

某海上石油平台设计有一套三甘醇系统,主要是对外输天然气进行脱水,降低外输天然气的含水率,防止生成水化物,海管冻堵。该系统设计有两台三甘醇齿轮泵,是该系统的动力源,因泵本身质量问题，自投产以来,故障率高、维护成本高，严重影响了天然气的外输。为解决此问题，平台机械专业采用能量交换泵尝试解决该问题，降低故障率，减少维护成本，保证天然气外输正常进行。

二、泵的选型

2.1甘醇能量循环泵介绍

KIMRAY甘醇能量循环泵[1]，简称甘醇泵，其动力来源于吸收塔内的湿天然气。根据能量守恒定律，在一个确定的系统内部，能量既不能产生，也不能消失。但是，能量可以转移、存储或发生形式变化。甘醇泵将吸收塔内富甘醇的压力转化为等量的再沸器内的贫甘醇的压力。为了能够循环甘醇，系统内需要额外的能量来克服由泵和系统管路所产生的摩擦力。这个额外的能量由吸收塔内的湿天然气压力来提供。区别于传统电机驱动泵，利用本身贫富液的能量转换，达到输送贫富液的功能，无需配电设施，方便现场安装使用，技术参数如表2-1

表2-1甘醇泵技术参数表

甘醇泵为双作用循环泵，设计压力为1500PSI，安全系数1.2，即最大可达1800PSI。泵体和管道采用抗腐蚀和耐磨损材料，包括：不锈钢、硬铬镀层、尼龙、TEFLON、钨铬钴硬合金等。所有O型圈采用专门材料以适应甘醇介质。泵上只有两个活动部件：活塞杆组合和指挥器活塞，每个适配器含有一个三通的D型滑块。泵的可调节部件为速度调节阀，通过调节速度调节阀控制泵每分钟做功次数，以达到控制排量的目的，结构见图2-1。

图2-1甘醇循环泵内部结构

2.2工作原理

甘醇循环泵是双作用往复泵，由吸收塔内带压的富甘醇和少量天然气（红色）作为能量。（黄色）代表大气压或低压下的富甘醇和少量天然气。（蓝色）代表被泵至吸收塔的贫甘醇。（绿色）代表从重沸器中抽吸的贫甘醇。吸收塔的液位由吸收塔上泵入口引出的高度决定，因为泵的气液比要求为固定值，泵在运行过程中会自动调节到所需的气液比，将液位控制在吸收塔上泵入口引出位置。

富甘醇（红色）利用吸收塔流出同时通过指挥器接口#4，经速度控制阀节流，至泵的活塞装置最左边，从而使活塞由左往右活动。泵活塞装置接近向右的行程终点，活塞杆上的定位环即与执行器的右边接触。此时活塞杆继续向右移，带动执行器与泵的D型滑片右移。同时#1接口打开，#2和#3接口连通。富甘醇（红色）会从指挥器活塞的最左边，通过接口#2和#3排放到低压的富甘醇（黄色）系统中。同时通过接口#1（原来与接口#3连通），富甘醇（红色）流向指挥器活塞的最右边。指挥器活塞和其D型滑片被驱使，从右向左移。泵的活塞装置最左侧的富甘醇（红色）通过接口#4和#6后，被排放到低压的富甘醇（黄色）系统。接口#5（此前与接口#6连通）允许富甘醇（红色）通过速度控制阀，向泵的活塞装置最右边流动，促使泵的活塞装置从右向左移动；甘醇按照以上操作，反方向流动，回到初始位置，重新开始下一个循环[3]。

三、使用效果评价

投入运行后三甘醇脱水塔液位计的上下隔离球阀均全开，将三甘醇脱水塔操作压力由6650Kpa缓慢调整至7350Kpa，旁通处于关闭状态，此时三甘醇富液进出泵的压力分别是7350Kpa和1200Kpa，贫液进出泵的压力为50Kpa和7400Kpa（左右），泵每分钟运转18次，循环量为1.2方/小时，泵的流量控制阀处于全开状态，后期如果继续调高循环量需通过调整旁通阀开度来实现，目前该泵保持此状态稳定运行，达到预期效果。

四、结束语

甘醇泵投用3个月，运行稳定，无泄漏，未出现故障，泵体整体振动1.0~1.5mm/S，进出口管线振动1.2~2.0mm/S，振动值正常且对周围设备及管线无影响。由于此泵气液间歇驱动，因此部分高压气降压后进入闪蒸罐后泄放至火炬系统烧掉，建议后期流程改造时将此部分天然气进行回收。

参考文献：

[1]葛涛,刘子兵,韩万龙,陈平.三甘醇脱水装置节能设计[J].化学工程.2016(12).

[2]陈军,肖峰超.海洋平台三甘醇脱水装置效果及影响因素分析[J].石油和化工设备,2017(11).

[3]杨贵权,苏吉明,黄金浩,赵莉.KIMRAY泵在三甘醇脱水系统中的应用[J].中国新技术新产品,2009(8).

作者介绍

杨晓冬1977-7-14，男，机械主管，机械专业，中海石油（中国）有限公司天津分公司辽东作业公司，天津市滨海新区海川路渤海石油管理局，300459。电话：（022）66501346；Email:yangxd2@cnooc.com.cn