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简述高粘度转子泵的凝管问题与稳定措施

恒盛泵业 发布时间:2019-04-12
  我们需要知道一点就是高粘度转子泵的速率的主要影响因素是转子叶型、转子间以及转子与泵体之间的间隙大小、介质温度、介质黏度等。国内外研究人员对此进行了许多卓有成效的研究。转子叶型对转子泵速率的影响,发现使用摆线叶型代替圆弧线叶型能够提高转子泵速率。采用光滑粒子动力学方法对转子泵内部流场进行数值模拟,探讨转子以及转子与泵体间隙变化对转子泵速率的影响,发现随着间隙增大,速率明显下降且流体介质所受剪切应力也发生变化。
  在高粘度转子泵的使用中,加热输送管道的凝管事故比较容易发生在以下情形:
  1、管道结蜡层较厚,在较低输量和较低油温下运行时;
  2、投产初期油源不落实,投产后输量达不到管道允许低输量;
  3、因事故停输时间过长,油温降低过多,管道无法正常再启动。
  易凝、高粘原油多采用加热输送。在加热输送管道低输量运行中,当外界环境条件变化或运行工艺参数不恰当时,可能出现初凝停流事故。管道输量要大于热力条件允许的小输量,输量低于这一低限时,必需采取相应措施才能保证管道的运行。停输时间过长将使管内原油冷凝而导致再启动困难,可能酿成凝管事故。
  凝管事故是恶性重大事故。它不仅会造成管道停输,而且往往处理困难。处理凝管事故除了造成排放原油、抢险费用、管道停输等直接经济损失外,还会污染环境,并影响上、下游的油田、石化企业的生产,造成巨大的间接损失和不良的社会影响。
  防止管道进入不稳定工作区的措施主要有两种:
  1、增大阀门开度,减少节流或启用备用泵、调高泵转速等措施,使泵站输出有效压力与管道的摩阻损失平衡,增大输出压力可以使流量增加,工作点右移,工况恢复正常;
  2、提高出站温度,以减少管道摩阻损失。
  由此推导出转子与泵体间静态间隙的优化选取设计公式,通过合理选取间隙来提高转子泵容积速率。通过数学推导建立了齿轮泵的温度与容积速率关系的数学模型,说明温度对于容积式转子泵速率影响较大。针对高黏度泵高温、高黏度特点推导出了高黏度外环流凸轮泵容积速率及能量速率的相关公式,并进行了特性分析。对无黏度、中等黏度和高黏度3种流质进行试验测试,得到转子泵在输送不同黏度介质时速率的变化规律。但是目前针对介质黏度对转子泵速率影响的研究方式主要为理论研究和试验研究。
  微生物降粘法是以稠油中胶质、沥青质和石蜡为培养基,通过微生物的作用消耗高碳链的培养基而生成低碳链成分,实现大分子转化为小分子物质,降低粘度。早期微生物降粘技术是以石蜡为培养基而应用于采油中期,以张延山教授为的研究人员对沥青质和胶质作为培养基进行了一些探索研究工作,并取得了明显的效果。与化学降粘法相比,该技术具有降粘速率高,无二次污染等优势。而微生物降粘机理包括四个方面:产气和溶剂、产酸和表面活性剂、调剖作用和产微生物胞外酶。影响微生物降解的因素有微生物种类、石油烃性质以及环境因素。
  高粘度转子泵主要有内外转子、轴、泵体、泵盖、托架、密封、轴承等组成。高粘度转子泵的转速与流量呈线型函数关系,高粘度齿轮泵可适当改变转速来改变泵的流量。乳化降粘剂是一种表面活性剂,它可以降低油滴对水的表面张力,使原本油包水型乳状液转变为水包油型乳状液,稠油微粒稳定地悬浮在水中,显著降低,流动性能较大程度提高,有利于稠油的输送,同时又是一种比较经济的降粘方法。在选取合适的化学药剂时,需要综合考虑形成的乳状液的稳定性和破乳难易程度。许多研究人员通过实验发现,非离子表面活性剂的效果好,形成的乳状液具有平均油滴直径较小,稳定性能较好,在适当条件下又易于破乳。据相关报道,世界上较早应用该工艺的高粘度转子泵输油管道为一条由美帝德士古公司运营的直径200mm,长21km的管线,采用油冰=50:50形成的乳状液进行输送。国内常用乳化剂有J-50、HRV、AE1910、BN-99等。
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