單螺桿泵在油田含油污水回收的優(yōu)勢(shì)

　　1、含油污水回收泵的演變及優(yōu)劣分析

　　1.1 采用臥式離心泵做回收泵

　　油田最早采用的是臥式離心泵做含油污水回收泵，具體工藝為含油污水回收泵房地平面與污水池底基本持平，將臥式離心泵安裝在泵房?jī)?nèi)作為含油污水回收泵，這樣因含油污水池中的含油污水液面高于回收泵，從而使離心泵不需要自吸能力就能將含油污水吸入并輸送出去。這種方法在油田開(kāi)發(fā)早期得到了廣泛的應(yīng)用，但由于其本身的缺陷及油田三次采油的開(kāi)展，弊端不斷顯現(xiàn)，具體表現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

　　(1)由于回收泵房地平面需要與回收水池池底在同一平面.一方面不僅增加了基建投資，另一方面回收泵房防水也是一個(gè)問(wèn)題。同時(shí)，隨著油田三次?油步伐的加快，回收水池越建越大、越建越深，回收水泵房建設(shè)的難度則越來(lái)越大。并且由于北方四季環(huán)境溫差大，導(dǎo)致夏天泵運(yùn)轉(zhuǎn)狀況好.但隨著冬天溫度的降低，污水中的污油成分凝固，導(dǎo)致含油污水的流動(dòng)性變差，泵吸液能力下降而影響含油污水回收。

　　(2)由于泵房建設(shè)投資規(guī)模大，故泵房建的規(guī)模相對(duì)較小。導(dǎo)致泵房?jī)?nèi)部空間狹小，同時(shí)因泵房地面較低，使用和維護(hù)起來(lái)不方便。

　　(3)隨著油田三次采油步伐的加快，含油污水黏度不斷提高，而離心泵自身的自吸能力差，很難將含油污水正常吸入。

　　1.2 用潛水泵做回收泵

　　隨著臥式離心泵的不適用，油田開(kāi)始采用潛水泵作為回收泵。其直接將潛水泵安裝在含油污水池中，不需要單獨(dú)建泵房。由于采用潛水泵做回收泵工藝簡(jiǎn)單，所以很快便在油田推廣開(kāi)來(lái)。

　　但隨著潛水泵的不斷推廣，問(wèn)題也隨之而來(lái)：①由于潛水泵沉沒(méi)在油池里，所以泵有故障后不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，同時(shí).維修起來(lái)較困難。②因泵和電纜均在含油污水池里.存在安全隱患。近幾年，油田也發(fā)生過(guò)多起潛水泵爆炸事情。③維修成本相對(duì)較高。

　　1.3 用立式離心泵或立式螺桿泵做回收泵

　　油田還試過(guò)將立式離心泵或立式螺桿泵安裝在污油回收池頂?shù)墓に?，但受泵長(zhǎng)度、穩(wěn)定性等方面的影響.最終未成功。

　　1.4 用臥式單螺桿泵做回收泵

　　油田含油污水處理站、聯(lián)合站等屬于要害崗位且是重點(diǎn)防爆場(chǎng)所，從安全、環(huán)保、操作及維修角度考慮，含油污水回收泵應(yīng)安裝在地面最適合。

　　2008年，油田提出將含油污水回收泵安裝在地面的工藝方法，采用單螺桿泵做污油污水回收泵：將泵房建在污油池旁，單螺桿泵安裝在泵房?jī)?nèi)，管線直接從泵進(jìn)口延伸到含油污水池里，泵房地面不需下沉。該方法于當(dāng)年冬天在污水處理站試驗(yàn)，泵啟動(dòng)后數(shù)秒鐘，含油污水從池里吸入到泵里并排出，泵運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，壓力和流量顯示穩(wěn)定，試驗(yàn)效果良好。隨后開(kāi)始在油田逐步推廣，使用效果較為理想。泵排量也從最初的每小時(shí)幾十立方米到現(xiàn)在的每小時(shí)200多立方米。其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下4點(diǎn)：①泵房及工藝建設(shè)投資少。②現(xiàn)場(chǎng)操作、維護(hù)方便。③不存在安全、環(huán)保隱患。④不會(huì)因介質(zhì)黏度的增大或環(huán)境溫度變低而吸不上液。

　　2、不同設(shè)備的原理分析

　　(1)臥式離心泵。臥式離心泵屬于葉輪式泵，依據(jù)離心力原理設(shè)計(jì)，靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪帶動(dòng)介質(zhì)轉(zhuǎn)動(dòng)并將介質(zhì)輸出，從而達(dá)到輸送目的。離心泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、維修方便.在輸送水等低黏度介質(zhì)且無(wú)自吸要求時(shí)有很大優(yōu)勢(shì)，缺點(diǎn)是自吸能力差，尤其是對(duì)黏度較高的污油及含油污水，離心泵很難實(shí)現(xiàn)在地面通過(guò)管線直接將污油及含油污水吸入，所以在采用臥式離心泵做污油或含油污水回收泵時(shí)，須將泵中心高(吸入口中心高)降低到和液面一致。但這種工況施工費(fèi)用高、地下空間緊湊、維修及現(xiàn)場(chǎng)操作不方便，且由于污油及含油污水黏度高，泵效較低，使用效果并不理想，尤其是在寒冷的冬季。

　　(2)臥式單螺桿泵。臥式單螺桿泵屬于回轉(zhuǎn)容積式泵，通過(guò)定子和轉(zhuǎn)子形成的一個(gè)個(gè)密封腔容積的變化，實(shí)現(xiàn)將介質(zhì)吸入，逐漸建立壓力進(jìn)而將介質(zhì)輸出。單螺桿泵具有很強(qiáng)的吸入能力.能夠輸送黏度高的介質(zhì)。單螺桿泵安裝在地面.通過(guò)管線可以直接將污油污水池中的含油污水吸入到泵中，然后經(jīng)過(guò)泵的加壓輸送到目的地。單螺桿泵運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲低、操作簡(jiǎn)單，因?yàn)橛枚ㄗ佣喾N彈性材料制成，所以能完成高黏度流體和含有硬質(zhì)懸浮顆粒介質(zhì)或含有纖維介質(zhì)的輸送，有一般泵種所不能勝任的特點(diǎn)。

　　所以，從原理上講，臥式單螺桿泵應(yīng)該是污油污水回收泵的最佳選擇。但由于螺桿泵制造技術(shù)含量高，而不同廠家的產(chǎn)品質(zhì)量又差別較大，如果產(chǎn)品質(zhì)量差、相關(guān)性能達(dá)不到現(xiàn)場(chǎng)要求，也會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)無(wú)法吸入、泵振動(dòng)、噪聲大、易損壞等故障、現(xiàn)象，所以選擇具有成熟技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)廠家的螺桿泵產(chǎn)品.是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用能否成功的關(guān)鍵。

　　3、臥式單螺桿回收泵選型及維修關(guān)鍵

　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況條件，選擇合適的單螺桿泵，是實(shí)際應(yīng)用能否取得成功的關(guān)鍵。下面，從泵轉(zhuǎn)速、橡膠的選擇、氣蝕余量3個(gè)方面探討維修及選取合適的單螺桿泵。

　　3.1 轉(zhuǎn)速的選擇單螺桿泵

　　因?yàn)檩斔洼^高黏度的介質(zhì)及含有顆粒的液體，其轉(zhuǎn)數(shù)的選擇較為關(guān)鍵。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用及維修經(jīng)驗(yàn)，可根據(jù)下列具體情況綜合考慮。

　　表1和表2給出了所輸送的具體介質(zhì)及其磨損性的特性。請(qǐng)注意，介質(zhì)的特性隨其濃度和溫度的變化而變化，當(dāng)泵的規(guī)格越大時(shí)，轉(zhuǎn)速應(yīng)選低一些。

　　根據(jù)油田含油污水的特性及近幾年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)看，轉(zhuǎn)速在200-360r/min最佳。

　　3.2 襯套橡膠材料的選擇

　　單螺桿泵襯套為橡膠制品，也是單螺桿泵的一個(gè)易損件，其性能好壞直接影響襯套的使用壽命及密封效果。一般正常情況下襯套的使用壽命為3~6個(gè)月，如果選用不當(dāng)，襯套可能從鋼管中脫落或橡膠掉塊。所以要對(duì)橡膠的基本特性及橡膠對(duì)各種不同介質(zhì)的適應(yīng)性有所了解。

　　由于油田含油污水中存在一定量的化學(xué)藥劑及雜質(zhì)并具有一定的腐蝕性，但溫度不高，根據(jù)上表并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)使用、維修經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合橡膠特性及實(shí)際應(yīng)用效果，選用丁睛橡膠即可。但是在三元復(fù)合驅(qū)區(qū)塊，因介質(zhì)中含有表活劑等則宜選用乙丙橡膠作襯套。

　　3.3 汽蝕余量NPSH

　　為了使泵能正常運(yùn)行而不發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，裝置的有效汽蝕余量NPSHa需比泵的必需汽蝕余量NPSHr大，即NPSHa>NPSHr這一點(diǎn)可以從下面的模型中推導(dǎo)出來(lái)(圖1)。

　　圖1中，Pa、Pc、Pv，分別表示A―A液面壓力，C―C截面壓力和液體汽化壓力，Vc表示C―C截面液體流速。Ha-i、Hi-c分別表示A―A到I―I，I―I到C―C截面液流的水力損失。Zc表示C―C高出截面中心的位差，Za表示I―I截面高出A-A液面的位差即泵的安裝高度。γ和g分別表示液體重度和重力加速度。

　　當(dāng)NPSHa=NPSHr時(shí)，Pc=Pv，C―C截面處產(chǎn)生汽蝕。所以，保證C-C截面處不發(fā)生汽蝕也即泵能正常工作的條件是PSHa>NPSHr

　　4、臥式單螺桿回收泵的安裝

　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用及維修情況.螺桿泵在安裝上有章可循，同樣的現(xiàn)場(chǎng)工況，可能會(huì)因?yàn)椴煌墓に嚢惭b方法而導(dǎo)致不同的結(jié)果。

　　(1)水平側(cè)進(jìn)。正常情況下，螺桿泵可以是進(jìn)口向上、水平向左或向右。由于水平進(jìn)比向上進(jìn)降低了管線的高度、減少了彎頭的數(shù)量，從而有效降低了沿程損失，所以在近幾年的實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)均為水平進(jìn)的安裝方式。

　　(2)加裝補(bǔ)水管線。由于是負(fù)壓起泵，所以在起泵時(shí)進(jìn)口管線內(nèi)基本上沒(méi)有液體，只有空氣介質(zhì)，需將管線內(nèi)空氣排出后才能將液體介質(zhì)吸入，這樣泵存在一個(gè)干運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，這是單螺桿泵需盡量避免的。為此，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)需從出口匯管向泵進(jìn)口引一條回水管，管上安裝小閘閥，起泵前，先將閘閥打開(kāi)，給泵補(bǔ)液。這樣一方面避免了泵的干運(yùn)轉(zhuǎn).另一方面也增強(qiáng)了泵的吸入能力。

　　(3)泵與進(jìn)口管線一一對(duì)應(yīng)。每條進(jìn)口管線只對(duì)應(yīng)一臺(tái)泵，避免進(jìn)口管線互相連通，減少閥門(mén)及漏氣點(diǎn)。

　　單螺桿泵在起動(dòng)前應(yīng)注意以下事項(xiàng)：①確保進(jìn)出口閥門(mén)已全部打開(kāi)。②確保池中的液面已沒(méi)過(guò)進(jìn)水管。③出口有能正常工作的壓力表和流量計(jì)。④起泵后要注意觀察壓力表和流量計(jì)，如果起泵10-15s后壓力表和流量計(jì)無(wú)變化應(yīng)立即停泵，檢查原因。

　　5、結(jié)論

　　近幾年，單螺桿泵在油田含油污水回收中逐漸替代了液下泵和離心泵，取得了較好的應(yīng)用效果。通過(guò)以上分析，單螺桿泵在含油污水回收中具有廣闊的應(yīng)用前景。(來(lái)源：大慶油田公司華誼金鷹石油科技有限公司)