螺杆泵在输油管道上的应用

螺杆泵在输油管道上的应用

新疆油田分公司

一、概述

油气储运公司以管道输送原油、天然气为主营业务，承担着新疆油田公司生产的油气外输任务，由于近年来，新疆油田公司生产的稠油比例逐年增大，目前克——乌线输送的稠稀油比例已上升到55%左右，而且随着油田的不断发展，稠油的比例还会继续增大，克——乌线现有的输油设备（DKS离心泵、200D离心泵）已无法满足高粘度油品的输送任务，主要体现在泵的效率低，能源消耗大。为此，油气储运公司于1999年开始，在703泵站进行三螺杆泵试验，经可靠性评价和泵效测试，选定了三螺杆泵做为克——乌线及其它高粘原油泵站的外输泵，并取得了显著的节能效果。目前我公司已在701站、702站、703站、704站、705站、706站、红浅站、91#站、92#站进行推广应用。

二、螺杆泵的原理及特点

目前我公司采用的主要为SNHG型三螺杆泵及HPW型双螺杆泵，其工作原理如下：

1、三螺杆泵：

其内部主要是一根主动螺杆、两根从动螺杆和包容三根螺杆的衬套组成密封腔，腔内的液体随着螺杆的旋转作轴向移动，达到输送液体的目的。该泵的特殊结构保证了主从杆不受轴向力的作用，轴向力采用液压平衡，轴承只承受螺杆的自重及很小的剩余轴向力，从动杆插入平衡套（平衡套起平衡轴向力的作用，又作润滑轴承使用），螺杆的几何尺寸保证主杆到从杆不传递扭矩，从动杆是由输送液体的压力作用而旋转的，从而保证了三螺杆具有很长的使用寿命和较高的机械效率，完美的线型设计及加工工艺，使各密封腔完全隔开，从而具有较高的容积效率，其结构原理如图：

2、双螺杆泵

其内主要是一根主动螺杆、一根从动螺杆和包容两根螺杆的衬套组成密封腔，腔内的液体随着螺杆的旋转作轴向移动，达到输送液体的目的，两螺杆间距很小，互不接触，主动螺杆通过外置的同步齿轮向从动螺杆传递扭矩。

螺杆泵具有离心泵运转的平稳性，且无噪声（仅听到电机声）、不需水冷却等附属设备，无漏油现象，不需污油回收装置；另外，螺杆泵具有容积式泵效率高这一特点，同时更具有压力变化、排量恒定（定速）这一特性，还具有泄露点少、维护量少、维修费用低、维修时间短等许多优点。

三、节能效果及监测单位

油气储运公司于2000年5月15日请中国石油天然气集团公司西北节能监测中心对安装在703泵站的螺杆泵进行了测试，在输送稠稀比为50%的油品时，泵效最高可达85.7%，比当时在用的200D离心泵输送相同介质的泵效率提高了33.8个百分点（当时输油温度是35℃，若是在冬季或春季测试，两种泵效的差距是47个百分点）。

四、经济效益分析

1、克——乌输油管线节能效益计算

为了寻求适合于稠稀混合原油的输油设备，油气储运公司于1999年在703泵站安装了一台SNHG5300R46E15型三螺杆泵，2000年5月15日中国石油天然气集团公司西北节能监测中心对703泵站的输油机组运行效率进行了测试，根据测试报告，管压在2.45Mpa的工况下，数据如下：

螺杆泵机组效率为81.2%，输油单耗为0.95kw.h/t。

200D-65×8离心泵机组效率为52.9%。

输油单耗为2.25 kw.h/t。

KDY250-90×8离心泵机组效率为63.7%。

输油单耗为1.75 kw.h/t。

克——乌线一年输送原油300万吨，沿线有六个泵站，则一年可节省电能：

（1）对于200D：P1=3000000×（2.25-0.95）×6 =23400000 kw.h

每1 kw.h电为0.4元，节省资金：

A1=23400000×0.4=963万元

（2）对于KDY250：P2=3000000×（1.75-0.95）×6=14400000kw.h

每1 kw.h电为0.4元，节省资金：

A2=14400000×0.4=576万元

以上只是按单台泵输送全年原油工况下的统计数据，而实际情况是：螺杆泵安装前，200D-65×8离心泵机组和KDY250-90×8离心泵机组按生产需要各运行一段时间（200D泵大概运行全年的30%，KDY250泵运行全年的70%），螺杆泵安装后，全部原油由螺杆泵输送。故实际节能数据如下：

A=A1*30%+A2*70%

=963*30%+576*70%

=692.1万元

投资回报周期计算

克——乌输油管线上有六座泵站，每个泵站安装两台螺杆泵，共计12台，计划总投资为1640万元，今年共投资1307万元，则回报周期为：

Y=1640万元/692.1万元/年

=2.37年

以上仅是油气储运公司克——乌管线一条线上的节能数据，再加各交油点已正在使用，以后还将陆续在东疆各稠油线上推广，到那时每年的节能量将更加可观。

螺杆泵的使用有较高的经济效益的同时，也有很好的社会效益，主要表现在以下方面：

1）效率高节电效果显著；

2）缓解电网供电压力；

3）体积小、噪音小、便于维护；

4）基本无泄漏，避免了环境污染。

五、技术适用范围

目前，国内各高粘原油线上大部分采用的是离心泵，效率低、能耗大、输油成本高，这是我们输油行业面临的一大难题，因此，当务之急是提高泵机组的效率（目前离心泵输送稠油的效率很低，最高为40%左右），目前世界是最先进的离心泵也只有80%左右（清水效率），在输送高粘油品时的效率也只有40%，～～50%，只有容积式螺杆泵才能将输送高粘油品的效率提高到85%以上。因此，在输送高粘度油品的管道上使用螺杆式稠油泵是降低成本最有效、最直接的办法，在1999年，油气储运公司就已先后在红浅站、91#站、92#站、百重七站以及克——乌线上的六个泵站等开始了螺杆泵的应用，均已或即将取得了良好的经济效益和社会效益。螺杆泵不但在输送混油、高粘油品时节能效果显著，在输送稀油的效率也可达到80%左右（2001年3月4日在彩南站的测试结果）。但此时的条件是泵出口的压力不能过高，否则内漏将迅速增加，其效率迅速下降，因此，螺杆泵在稀油输送中的应用，还需做大量的试验和泵的改进。此外，该泵还可输送气、液混合物，因此，容积式螺杆泵可在长输及转油管道上使用，在各采油厂均有较广的推广前景。

综上所述，螺杆泵在我们管道运输行业，特别是高粘度液体的输送中和离心泵相比在输送效率方面具有较大的优势，它的推广和应用也必然能使我们管道运输行业的节能战略向前大进一步！