由于我國原油主要是“三高”原油,輸送時(shí)既需加壓又需加熱,所以我國原油輸送管道的輸油站大多為熱泵站,熱泵站中主要設備有:高粘度泵及配用電機、加熱爐、換熱器等??v觀(guān)原油管道輸送的歷史及現狀,以長(cháng)距離原油輸送管道替代鐵路原油運輸這一發(fā)展趨勢是不可逆轉的。高粘度泵是長(cháng)輸管道輸送的動(dòng)力源。高粘度泵一般采用電動(dòng)機拖動(dòng),機組功率由管道設計輸送能力選擇匹配。為防止高粘度泵原油泄漏引起火災爆炸,高粘度泵房?jì)鹊碾姍C與高粘度泵之間設有隔墻。露天裝置的保溫瀝青泵機組現已在我國主要輸油管道上廣泛應用。
一、原油管道輸送中高粘度泵工作機理
原油管道輸送中高粘度齒輪泵主要有齒輪式高粘度泵、活塞式高粘度泵、刮板式高粘度泵,我們以 為常見(jiàn)的齒輪式高粘度泵為例,來(lái)探討原油管道輸送中高粘度泵工作機理。
齒輪式高粘度泵適用于輸送粘度在300C.s.t以下的各種油類(lèi),如原油、柴油、潤滑油、動(dòng)植物油等。配用銅齒輪可輸送低閃點(diǎn)液體,如汽油、苯等。介質(zhì)溫度不超過(guò)70℃,油泵的使用溫度不超過(guò)300℃。泵本身帶有 閥,超載時(shí)起 保護作用。軸封有骨架油封、機械密封、填料密封三種型式。輪式高粘度泵是有泵體、泵蓋、齒輪、軸承套以及軸端密封等零部件組成。齒輪均經(jīng)氮化處理,有較高的硬度和性,與軸一同安裝在軸套內。泵內所有運轉部件均利用其輸送的介質(zhì)潤滑。泵內四個(gè)軸承套在泵體內安裝,隨工作壓力大小自動(dòng)調整端面間隙,因此泵的壓力穩定,輸出流量脈動(dòng)小,容積率高。本系列齒輪油泵結構簡(jiǎn)單緊湊,使用維護方便,適應性強,。齒輪采用具有 八十年代水平的一雙圓弧正弦曲線(xiàn)齒型。它與漸開(kāi)線(xiàn)齒輪相比, 突出的優(yōu)點(diǎn)是齒輪嚙合過(guò)程中齒廓面沒(méi)有相對滑動(dòng),所以齒面無(wú)破損、運轉平衡、無(wú)困液現象,噪音低、壽命長(cháng)、。該泵擺脫了傳統設計的束縛,使得齒輪泵在設計、生產(chǎn)和使用上進(jìn)入了一個(gè)新的。高粘度齒輪油泵設有差壓式 閥作為超載保護, 閥全回流壓力為泵額定排出壓力的1.5倍也可在允許排出壓力范圍內根據實(shí)際需要另行安裝。該泵軸密封設計為兩種形式,一種是機械密封,一種是填料密封,可根據具體使用情況和用戶(hù)要求確定。
二、我國輸油管道普遍存在的問(wèn)題及解決辦法分析
1、含蠟原油管道輸送問(wèn)題
目前我國國產(chǎn)原油大部分情況含石蠟成分較多,會(huì )導致原油凝點(diǎn)高、低溫流動(dòng)性差,這就會(huì )造成管道運輸過(guò)程中因阻力大而耗能高,甚至出現管道阻塞問(wèn)題。為應對該類(lèi)問(wèn)題,傳統手段是在輸油管線(xiàn)上每隔一段距離設置一個(gè)加熱站,將原油加熱輸送。但該方法需要設備多、成本大,且一旦出現停運則原油溫度驟降就有堵塞隱患。
隨著(zhù)科技的進(jìn)步,目前稀釋法、水乳化法、微生物法、摻降凝劑法等紛紛被應用于含蠟較高的石油輸送中。其中摻加降凝劑后,可以改變蠟晶形態(tài)和結構,從根本上 原油流動(dòng)性,能夠實(shí)現“常溫輸送”,摻加一次可輸送超過(guò)200km,降低運輸費用。
2、地形高低起伏問(wèn)題
我國地形總體呈現“西高東低”趨勢,山地占到國土總面積的33%左右,造成局部地形復雜,諸如黃土高原、秦嶺山地、四川盆地等,也是石油管線(xiàn)必經(jīng)之地。大落差會(huì )造成輸油管道靜壓或動(dòng)壓過(guò)高,一旦壓力控制失穩,就會(huì )造成不滿(mǎn)流、塞流、水擊超壓等問(wèn)題。
針對這類(lèi)落差較大地段問(wèn)題,目前常采用在輸送站點(diǎn)增設減壓系統,而且將水擊保護系統加入到減壓閥控制中。在大高差輸油管道設計時(shí),應注意以下幾個(gè)問(wèn)題:①上游泵站和“爬坡”泵站均應采用并聯(lián)設計;②可將“爬坡”泵站儲油罐油位作為調節泵站的重要參考依據;③應將上游泵站和“爬坡”泵站協(xié)調控制、相互保護。
3、低輸量問(wèn)題
石油管道均是按照油田的 高產(chǎn)量設計的,但隨著(zhù)開(kāi)采時(shí)間增加,產(chǎn)量必然下降,此時(shí)管道處于低輸量情況。出現該情況,不僅會(huì )增加輸油成本,而且會(huì )造成輸油不穩定甚至檸管事故。目前我國華東地區多個(gè)油田處于低輸量狀態(tài),對經(jīng)濟效益和輸送 均造成 影響。
針對低輸量問(wèn)題,目前主要應對措施有兩種:
?、僭谠椭袚饺脒m量降凝劑,并輔助加熱處理。該措施工藝成熟,應用廣泛,但成本較高,進(jìn)一步削弱了原油輸送經(jīng)濟性;
?、谌糁貜吞砑咏的齽┬Ч幻黠@,則會(huì )增加輸送能耗,因此可采取“降溫輸送法”(即:降低中間站進(jìn)站溫度)。
輸油管道具有技術(shù)規格要求高、 性好、輸送距離長(cháng)、輸送對象等諸多特點(diǎn),因此在設計時(shí)需要考慮的因素很多。技術(shù)人員應現場(chǎng)考察,緊密結合工程特點(diǎn)、地質(zhì)條件來(lái)設計管線(xiàn),輸油的經(jīng)濟和 ,并且對管線(xiàn)的遠景規劃要有明確認識。