海洋石油平台原油外输泵轴封冷却水循环利用改造_张涛.pdf

化学工程与装备 2023 年 第 4 期 222 Chemical Engineering&Equipment 2023 年 4 月 海洋石油平台原油外输泵轴封 海洋石油平台原油外输泵轴封 冷却水循环利用改造 冷却水循环利用改造 张 涛（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300459）摘 要：摘 要：原油外输泵为海上平台核心设备，其稳定运行直接关系到平台生产。平台新增原油外输泵轴封采用淡水冷却，一方面，外输泵利用淡水进行轴封冷却对平台淡水系统依赖度高，影响外输泵稳定运行；另一方面，存在淡水资源浪费。平台通过自主设计及改造施工，回水冷却水实现循环利用，减少淡水消耗。本着科学严谨、降本增效的原则，轴封冷却水循环系统从设计、施工、调试、验收全部由平台自主完成，并取得了良好的经济效益。关键词：关键词：轴封；循环淡水冷却系统；循环水泵；经济效益 1 概 述 1 概 述 由于生产流程扩容需要，某海洋石油平台新增两台原油外输泵 D/E。两台外输泵轴封均采用填料密封的形式，填料箱采用淡水冷却。冷却水取自平台淡水系统，流经填料箱后排放至开排槽。新增两台外输泵一用一备。经过测量，驱动端平均 9 秒消耗淡水 550ml，非驱动端平均 8 秒消耗淡水550ml，经过计算泵运行期间每天消耗淡水 10.56m3，一年累计消耗淡水 3854.4m3，占平台淡水消耗总量的 1/3 左右。海上平台淡水资源宝贵，节约淡水既是节能减排又是降本增效。另一方面，外输泵的运行对平台淡水系统依赖度太高，一旦淡水系统故障，填料失去冷却，高温烧毁，造成原油刺漏事故，外输泵无法使用。作为核心设备，外输泵运行稳定性至关重要。为降低外输泵对平台淡水系统依存度，同时减少淡水消耗，平台提出三种解决方案：（1）改用具有一定压力的海水作为轴封冷却水；（2）改用具有一定压力的生产水作为轴封冷却水；（3）保留原有冷却水流程，对流程进行改造，实现回收冷却水循环利用；经过与厂家技术人员确认，使用海水和生产水进行轴封冷却存在缺陷。（1）海水作为冷却水缺点如下：海水对外输泵轴封各部件及管线存在较强腐蚀；海水含矿物质高，容易出现结垢造成冷却水管线堵塞；（2）生产水作为冷却水缺点如下：生产水成分复杂对外输泵轴封各部件及管线存在腐蚀；生产水含矿物质高，容易出现结垢造成冷却水管线堵塞；生产水温度一般较高（60-65），冷却效果差；综合对比，确定采用保留原有冷却水流程、回收冷却水循环利用的方案。2 改造思路与方案 2 改造思路与方案 2.1 数据采集与理论论证 测量冷却水入口压力和温度、填料箱温度、冷却水出口温度，查找设备资料及咨询厂家技术人员，论证改造方案的可行性。测量参数如下表：外输泵轴封原冷却水参数测定 时间 压力（KPa）填料箱温度（）入口温度（）出口温度（）2021.6.20 298 57 30 54 2021.6.21 301 58 32 55 2021.6.22 294 60 33 56 2.2 流程设计 循环淡水冷却系统设计原理图如下(红色为原冷却水流程)：DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.04.035 张 涛：海洋石油平台原油外输泵轴封冷却水循环利用改造 223 图 1 新增流程示意图 图 1 新增流程示意图 本着新增的流程和原有流程相互独立又相互备用的原则，新增流程增加了水箱、冷却器、循环泵、压力变送器压力表、管件和阀门。所有参数咨询了厂家技术人员，并进行过严格的专业计算，改造后的冷却效果满足填料的使用要求。这里面涉及到流体力学和热力学非常专业方面的知识，就不详细描述。新增循环水泵及风冷冷却器选用参数如下：循环水泵参数表 风冷冷却器参数 额定扬程 5m 额定风机功率/风机风量1.1kW/8500m3/h 额定流量 6m3/h 换热器换热面积/功率 8m2/2.33kW 水箱容积为1.2m3，水箱液面最低高度不低于泵入口2m；管件采用 1 寸管线。2.3 改造物料准备 本着降本增效、废旧利新的原则，利用现场现有的材料（钢板、管线、管件、液位计、冷却器、离心泵和接电箱等），钢板、管线、管件使用平台外委施工剩余物料，离心泵和接线箱使用原生活污水处理装置（准备报废的）物料和备件。2.4 施工改造过程 2.4.1 施工前的准备 提前与生产专业进行沟通，检查确认外输泵 E 泵运行状态稳定，提前预制好水箱与配管，各个设备就位，先对外输泵 D 泵冷却流程进行改造。2.4.2 施工阶段 先对 D 泵驱动端冷却水管线进行改造，并尽量缩短 D泵管线的改造时间，在最短的时间内，恢复 D 泵的备用状态，然后对 D 泵非驱动端进行管线改造，如果施工中 E 泵出现异常需要使用 D 泵，D 泵又无法使用，运转外输泵 ABC 也能保障外输。2.4.3 完工验收阶段 做好管线压力测试、闭式循环系统参数调试，中控冷却水泵压力报警测试、冷却器冷却效果的检测，确保新增系统达到预期改造目的。新增系统运行稳定 72 小时后，联系生产专业，使用原冷却流程切换外输泵 D 泵运行，生产和维修人员留守现场，切换至新增流程试运行，并密切关注填料箱温度，稳定运转 2 小时后，机修人员留守现场，其余人员撤离。新增流程稳定使用 72 小时后，定期对填料箱温度测量，保障新增系统达到改造目的。新增 D 泵冷却流程稳定运行5-6 个月后，再开始实施对 E 泵冷却流程进行改造。3 现场实施过程 3 现场实施过程（1）水箱的制作图五 水箱的制作；（2）循环水泵和冷却器安装就位；（3）管线预制与连接；（4）电缆铺设与配电箱就位；（5）压力变送器安装与中控制组态：因冷却水对外输泵至关重要，因此循环泵的状态直接影响外输泵状态。在循环泵出口管线上安装压力表和压力变送器，信号远传中控，实现低压报警（设定值 280Kpa）。一旦发现冷却水压力低压报警，将冷却系统切换到原有冷却流程使用，保障外输稳定；（6）管线试压、试漏及伴热保温：管线试压 500Kpa，无渗漏，为了保证淡水循环系统冬季运行正常，对所有管线加装伴热及保温。（7）循环冷却水系统调试：管线及水箱试压、试漏完成后，开始对循环冷却水系统进行测试：给水箱加注淡水至 2/3 液位，启动循环水泵测试系统流量、压力及温度是否符合要求；水循环系统独立运行 24 小时，测试循环系统的可靠压力信号传至中控 224 张 涛：海洋石油平台原油外输泵轴封冷却水循环利用改造 性；启动外输泵，人员现场值守，密切关注填料箱温度和循环水温度。加密对改造后外输泵的关注，特别注意循环水质和温度；D 切换 D 泵运行，先使用原冷却流程，再使用切换至新增流程使用，关注外输泵的运行转台，特别是填料箱的温度，外输泵 D 连续运转 72 小时，冷却水系统压力、温度稳定，循环水泵及冷却风机运行正常，循环冷却水系统中控 PCS通讯正常，达到了改造目的。E 为了确保改造流程的效果，D 泵运行 5000 小时后（改造前，填料的最大使用寿命为 3400 小时），切换至 E 泵运行，对 D 泵填料进行拆检，发现填料的状况良好，依然可以继续使用。对 D 泵填料换新后，E 泵切换至 D 运行，D 运行稳定后，再对 E 泵冷却水流程进行改造。4 改造效果 4 改造效果 改造完成外输泵运行至今均正常稳定，改造后的冷却系统运行稳定。改造完成后，冷却系统多了一套备用系统，循环水系统进行维修、维保或出现应急情况时，可以快速切换至原冷却流程进行填料冷却，保证外输泵正常运行。综合分析项目改造效果：4.1 设备及流程方面 原油外输泵 D、E 轴封冷却水经过改造后，外输泵 D、E拥有了独立的冷却循环系统，在平台淡水系统故障时，使用新增循环系统进行冷却，可以保证外输泵的正常运转，保证平台的正常外输。4.2 经济效益 改造完成后，循环系统运行正常，已经累计减少淡水消耗 8300 m3左右，几乎是平台一年的淡水消耗量，为平台节省了维修成本。4.3 填料得到有效冷却，使用寿命延长，节省了备件成本；改造后，填料箱得到了有效冷却，填料的使用寿命延长，两台泵每年更换三次填料变成每年更换两次填料，节省了备件成本费用约 3.5 万元。4.4 其他方面 改造前外输泵冷却水直接通过地漏进入开排系统。填料箱和滑油箱表面容易结污垢、腐蚀，影响环境卫生和设备使用寿命。特别是冬季，渤海湾环境气温低下，排出的冷却水结冰，给设备运行和人员巡检带来安全隐患，改造后，这一情况消除。5 总 结 5 总 结 本次冷却系统改造成功实施完成，并取得了预期改造目标，不仅保障了原油外输泵 D、E 的运行稳定，而且减少了淡水消耗、节省了成本费用、降低了平台的生产安全风险，是平台用实际行动响应了公司“降本增效、节能降耗”号召；本项目实施涉及机械、电气、仪表以及生产专业，是大家共同努力、通力协作的结果，值得大家借鉴和推广。参考文献 参考文献 1 孙开元,郝振洁.机械密封结构图例及应用M.化学工业出版社.2 潘承怡,向敬忠.常用机械结构选用技巧M.化学工业出版社.（上接第 217 页）_（上接第 217 页）_ 2.5 做好事故应急预案，加强安全演练 天然气集输场站还需要明确的一点是，上述陈述的所有策略都只能尽可能地减少安全事故的发生概率，而无法从根本上避免其发生。所以天然气集输场站必须做好详尽的安全事故应急预案，并下发给每一位员工，使其明确不同安全事故发生时对应的处理办法。同时还应当定期进行安全演练，将出现概率高的事故作为演练的重点，在模拟的过程中增加员工应对安全事故的经验，减少事故可能造成的生命财产损失。3 结 论 3 结 论 总而言之，现阶段的天然气集输场站的安全管理中存在着天然气集输场站安全管理制度不健全，受外界客观条件影响较大，天然气集输场站建设不完善，员工专业素质缺失的问题。想要解决这些问题，加强天然气集输场站安全管理，需要建立健全天然气集输场站安全管理制度，设立安全生产标准化流程，引入 HES 管理体系，加强对人员工作素质的培训，做好事故应急预案，加强安全演练。参考文献 参考文献 1 李洪军.天然气集输设备维护保养措施研究J.石化技术,2020,27(10):265-266.2 汪涛,程艳燕,周刚.天然气集输场站安全现状和管理对策分析J.石化技术,2020,27(09):159+171.3 王小权.天然气集输管道危险有害因素分析及控制J.化工设计通讯,2020,46(02):96-97.4 黄庆江,韩江南,陈鹤天.论天然气集输场站安全现状和管理对策J.石化技术,2020,27(01):151-152.