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油气输送的一杆利器-螺杆泵

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在油气行业中,每时每刻都有大量的油、气和水需要被运输、转送到不同的储罐或处理罐中。传统离心泵的缺点在长时间的高强度使用下慢慢被暴露出来,这给油气企业带来不小的损失,而一旦停工,造成的损失则更大。螺杆泵可靠的泵送原理为这些问题提供了一个绝佳的解决方案。高效率、低成本、不挂砂、抗腐蚀、且流动温和,不会出现脉冲流的这些特点,让螺杆泵成为输送油气水的一杆利器。

这项科技非常有效率,并且提供了一个稳定、无脉冲流的流动。

操作者在生产油气的过程中面临许多挑战,包括在任何时间内可操作的油井数目、砂量、流速、系统压力等,这些都能够导致工艺参数发生大幅度的变动。在稳定的无脉冲流中,具有低剪切抽汲作用的螺杆泵可以将运动状态正在变化的烃类及其他流体准确的输送走。这种泵的多功能性已经在采出水处理的卸油站得到显著应用。

Utah州案例分析

Utah州Myton的一个大型石油生产商有一些生产水处理和离心泵处理设备上的工艺问题,并且他们在寻找解决方案。他们邀请了一个泵送技术咨询公司去研究这些问题,后来技术人员发现了两个主要的问题。第一个问题是,泵入口处形成气蚀现象。过低且不断变化的净吸压头(NPSH)导致离心泵形成空穴,进而导致每个月都出现机械密封失效的问题。这些密封失效问题造成大量损失且导致Utah州石油生产商作业分支系统多次停工。

第二个问题是含油污水转输过程中的乳化现象。因为在水被抽调之前,含油污水需要在储罐中靠重力沉降使油水分界,这个过程需要很长的滞留时间来完成,因此转移过程就被进一步拖延了。考虑到乳化现象,含油污水必须在储罐中待上2天时间。最后,一部分由于质量太小而无法因重力分离的残余油滴需要进入机械分离器中进一步分离,然后这些水才能注入处理井中。

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螺杆泵相对温和的抽汲不会加剧含油污水的油水乳化,进而使下游流程中的分离步骤更为简单。

卡车卸载方案

在生产商的两座卸载站的处理设施中安装了四台螺杆泵。这四台泵可以从每个卡车上转移130桶的采出水到储罐中。而卸载每个卡车仅需要用14分钟。通常情况下,卡车都要排队等待卸载。自从两年前装上了两个螺杆泵之后,他们已经累计转输了1200万桶采出水,并且从没停工过。

螺杆泵相对温和的抽汲不会加剧含油污水的油水乳化,进而使下游流程中的分离步骤更为简单。螺杆泵可在不同的入口压力下运行,这也是其应用性的一大特点。离心泵需要在特定入口和出口压头条件下才能以最高效率工作。

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卸载泵往往置于与马路同高度的位置,这样泵的吸入压头会随着流体的泵出而时刻改变,变化范围从头到尾有几英尺。然而,螺杆泵不会因为这种吸入压头的变化而受到影响,并且能够缓慢的输送流体。螺杆泵也不会使流体发生乳化作用,所以使用者不必考虑因为储罐中的重力分离作用而延长等待时间,这也就使流体能够持续地进出储罐。

对于卡车司机来说,在卸载最后35到40桶水的时候,他们通常通过操作卸载设备在泵的入口处制造真空条件。当泵仍然在运转的时候,通过直接关闭车顶端的排泄阀来完成这个过程。而当卡车是空的时候,关闭泵和泵入口的阀门。然后松开泵旁边的软管,系统里的真空能将管中剩余的污水推回卡车。这能防止有毒污水泄漏污染。

制造真空这个一般做法可能会引起吸入压力发生很大的变化,这个变化会使离心泵的效率进一步降低并且造成气蚀现象而导致机械密封失效。但是如果螺杆泵的机械密封安装在空心驱动轴上,就不会被任何气蚀现象导致的震动所影响,而且在200转/分钟的转速下可正常运行。

泵的设计

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泵的设计包括一个螺旋金属转子,该转子在一个双螺旋弹性定子中反向旋转。当他们结合在一起的时候就能形成密封腔,密封腔能在转子旋转的时候从吸入端随旋转一直运转到出口端。螺杆泵是一种固定排驱的泵,每一次旋转都能排出固定体积的物料。

这种泵依靠高效率、可靠性和多功能性的特点能够解决大范围的应用问题。在处理干净的烃流体、具有剪切敏感性的化学剂和具有粘性、腐蚀性、研磨性、且含固相颗粒的含油水泥浆以及石油沉淀渣的时候,螺杆泵是一个非常合适的选择。

螺杆泵内的液体流动过程是一个与旋转速度相关的函数。如果流体具有剪切敏感性、粘性或者腐蚀性,可以让泵以一个较低的速度运行,这样既能提高效率也能提高使用寿命。弹性定子允许压裂砂和其他研磨性微粒随液体滚动前进,这样就能减小刮切和磨损。

螺杆泵使用齿轮结构的通用连接方式,能有效解决由于泵送流体的压差造成的径向载荷和轴向载荷的问题。这种均衡设计的环形齿轮和球齿轮,配合配流盘,使受力分散到一个较大的面积上,而不是在销处或者接头处。这大大减小了磨损,使泵的总体工作表现更好,在突发的失常工况下尤其有利。

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这种螺杆泵的另一个特征和优点就是它能够实现物料稳定的无脉冲流的流动,这能稳定的输送烃类和其他流体,使计量结果更加准确。并且它可以自动起动注油,不会导致气锁现象的发生,并且能平稳无震动运输物料,也不会干扰旁边其他设备的校准。螺杆泵在各种组份的物料中都适用,它可以操控高达73970桶/天的排量,并且能在522psig的压差下运转。

总结

螺杆泵整合了高科技、卓越的创新设计和专用的操作流程,为油气工业经常出现的恶劣和不断变化的工作环境条件提供了一个有效的解决方案。齿轮结构的通用连接方式有效的解决径向载荷和轴向载荷的问题,使泵效最大化并且延长使用寿命。螺杆泵可靠的设计不会受到突变情况的影响,并且相比于其他泵,螺杆泵的总成本是最低的。

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