原油通常通過長距離管線進(jìn)行輸送。在采油廠把用于原油長距離管線輸送的離心泵稱為原油外輸泵。各采油廠的原油就是由聯(lián)合站或集輸站通過管線實現(xiàn)向外輸送的。

原油管線輸送的主要設(shè)備是輸油管線和外輸泵。某輸油管線已建成使用8年多，由于設(shè)備老化及外輸工況的變化，2006年初，某采油廠聯(lián)合站對原油外輸泵實施更新改造。該站目前正常外輸油量為1200~1400m3/d(天），降庫存時要求排量約2000m3/d(天)。外輸管線長約20公里，管徑315mm。該站原油比重0.78，粘度約5厘泊。

一、原油外輸管線特性曲線與泵特性曲線的特點

1、管線特性曲線的特點

外輸管線的流量揚程特性曲線其揚程是由外輸管線進(jìn)出口的幾何高度差進(jìn)出口壓力差ΔP/pg，以及管路阻力損失Σh組成，外輸管線裝置總揚程：

Hz=ha+ΔP/pg+Σh，Σh=KQ2

南方水泵廠根據(jù)原油外輸?shù)膶嶋H情況，外輸管線進(jìn)出口的幾何高度差ha及進(jìn)出口壓力差ΔP/pg實際變化很小，可視為常量即Z=ha+ΔP/pg。上式可寫為Hz=KQ2+Z，此式稱為管路特性曲線，并表明裝置揚程與流量為一條二次拋物線（圖1)。式中K為管道系統(tǒng)特性系數(shù)，它與管徑d、管長l和管線內(nèi)壁粗糙度、管路中閥的開度大小等有關(guān)。

2、東莞南方水泵特性曲線的特點

泵的流量揚程特性曲線Q-H由泵的試驗測出。當(dāng)栗改變轉(zhuǎn)速使用時，可以將不同轉(zhuǎn)速下的曲線畫出來（圖2)。

二、管線特性與泵特性相匹配的問題

原油外輸系統(tǒng)中，管線特性與泵特性相匹配是很關(guān)鍵的，因為管路特性曲線與泵特性曲線的交點，才是泵運行的工況點（圖3)。所以要實現(xiàn)管路和泵的合理匹配，不僅要知道泵的特性曲線，還要掌握管路的特性曲線，這樣才能知道系統(tǒng)運行的工況位化特點。

1、變頻控制流量

某采油廠聯(lián)合站外輸泵單臺運行時采用可編程序控制器PLC控制，變頻調(diào)速運行。該PLC控制是通過實時采集原穩(wěn)塔液位，南方水泵根據(jù)原穩(wěn)塔液位高低，相應(yīng)地提高或降低頻率，以達(dá)到穩(wěn)定輸送來液的目的。將泵不同轉(zhuǎn)速下的Q-H特性曲線和不同的管路特性曲線畫在同一個坐標(biāo)圖上，見圖4(該圖上只取了4個轉(zhuǎn)速下的Q-H特性曲線)。由圖可以看出，隨著泵的轉(zhuǎn)速降低，泵特性曲線近似平行往下移動。不同轉(zhuǎn)速下的泵特性曲線與管線特性曲線產(chǎn)生一系列交點，這些交點即為泵改變轉(zhuǎn)速使用時的實際工況點。

2、管線特性曲線的測量

某輸油管線已使用8年多，廣東南方水泵的更新和運行方式應(yīng)和輸油管線現(xiàn)行的特性相匹配，新舊管線特性是不同的。現(xiàn)場現(xiàn)在的管路特性實際是未知的，必須在現(xiàn)場測出現(xiàn)有的管路特性。如何測知？為此作者通過簡單的方法，對某采油廠聯(lián)合站輸油管線特性作了測試。測試的方法如下：通過改變泵的工作頻率，將泵在不同轉(zhuǎn)速下運行。待系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，測量出泵出口的流量、揚程，見表1。利用表格數(shù)據(jù)，作出外輸管線流量揚程特性曲線圖。考慮核驗測試的正確性，用兩種方法作圖。

a、將表格上各點數(shù)據(jù)，畫在Q-H特性曲線圖上，將各點用多叉線連起來。該曲線即近似為外輸管線（裝置）流量揚程曲線實測圖。

b、南方水泵廠根據(jù)公式Hz=KQ2+Z，歷取表上任意兩點數(shù)據(jù)，聯(lián)立方程，求出K=0.066，Z=232m，即外輸管線（裝置）流量揚程曲線方程為此=0.066(?2+232。作出該特性曲線。

以a、b兩種方法所作的特性曲線圖，應(yīng)是一致的（見圖4)。某采油廠提供的該外輸管線的進(jìn)出口高度差值為235m。而由a或b方法所得Z均為232m，考慮測量手段及讀數(shù)誤差等，這一結(jié)果是基本正確的。

3、外輸管線特性曲線的變化

原油外輸管線老化、腐蝕、結(jié)蠟、結(jié)垢等會引起管線特性曲線變化，我們可以把變化前后的特性曲線畫出進(jìn)行比較。以某采油廠聯(lián)合站為例，1997年剛投產(chǎn)時，該南方水泵工頻運行時，流量約70m3/h，揚程380m。按此代入公式Hz=KQ2+Z，Z=232不變，可得，K=0.032，即最初的管線特性曲線為Hz=0.032Q2+232。而2006年初作者前去調(diào)試時，管線的特性曲線已為Hz=0.066Q2+232。將該管線前后不同的特性曲線畫在同一張?zhí)匦郧€圖4上。可以看出，管線前后特性曲線變化很大。若同樣輸送70m3/h流量的原油，前后所需揚程相差180m。

三、結(jié)語

本文是作者在某采油廠輸油泵改造、調(diào)試工作的實踐中，遇到的問題，經(jīng)分析提出了在原油外輸管線與泵特性匹配上應(yīng)注意的問題，以及對于現(xiàn)已使用多年管路的實際值及真實管路特性曲線在現(xiàn)場簡便的繪圖和分析的方法，這些經(jīng)驗對原油外輸系統(tǒng)中泵的改造及選型可能會有些實際幫助。

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