海洋石油的開(kāi)發(fā)已為全世界所矚目,世界海洋石油的日產(chǎn)量也在逐年增長(zhǎng)。隨著陸上石油逐漸枯竭,海上油氣的開(kāi)采將會(huì)越來(lái)越重要。同時(shí),由于開(kāi)采技術(shù)的不斷提高,海洋石油的開(kāi)發(fā)將不斷向深海發(fā)展?,F(xiàn)在我國(guó)能源戰(zhàn)略向海洋發(fā)展的傾向,國(guó)內(nèi)三大石油公司對(duì)海洋采油平臺(tái)的投入也逐年在加大。以中海油為例,2018年已建及在建的海上平臺(tái)多達(dá)近百個(gè)。根據(jù)平臺(tái)的消防要求,每個(gè)平臺(tái)上的消防泵容量一般均在300~3000m3/h左右(包括生活用水),而以往平臺(tái)用消防泵多采用國(guó)外產(chǎn)品,從2004年國(guó)內(nèi)公司成功在墨西哥灣的PEMEX項(xiàng)目上應(yīng)用了柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的立式長(zhǎng)軸消防泵起,至今已有多套國(guó)內(nèi)公司的該類產(chǎn)品被應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外各類海洋平臺(tái)上。從產(chǎn)品應(yīng)用的情況看基本均處于良好狀態(tài),總結(jié)經(jīng)驗(yàn),本文想通過(guò)以下幾點(diǎn)來(lái)闡述立式消防長(zhǎng)軸泵在海洋工程中應(yīng)用的技術(shù)特點(diǎn)。
立式長(zhǎng)軸泵(可做為消防泵使用)
1規(guī)格種類
根據(jù)平臺(tái)發(fā)電機(jī)組的容量和平臺(tái)空間的設(shè)計(jì),在各類平臺(tái)上對(duì)消防泵的選用也不盡相同。有以電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的立式長(zhǎng)軸消防泵為主,配以1-2臺(tái)柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的消防泵;也有全部采用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的立式長(zhǎng)軸消防泵;還有一種方式是采用低揚(yáng)程大流量的潛水泵配以臥式加壓泵串聯(lián)使用。但由于最后一種方式對(duì)平臺(tái)空間的要求較高,現(xiàn)行設(shè)計(jì)的消防泵方案均以前兩種為主。
在規(guī)格上,消防泵的出口壓力一般均在1.0-1.1MPa左右,長(zhǎng)度在25-30m,單臺(tái)流量在300-1200m3/h。而在結(jié)構(gòu)形式上,電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的多采用潛海水電機(jī)驅(qū)動(dòng)的海水提升泵,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的多采用立式長(zhǎng)軸的深井泵型式。
長(zhǎng)軸泵進(jìn)口裝有濾網(wǎng),開(kāi)孔大小適當(dāng),有效的防止大顆粒雜質(zhì)進(jìn)入泵內(nèi)損壞泵。葉輪采用平衡孔平衡軸向力,葉輪前后蓋板均設(shè)有可更換的密封環(huán),保護(hù)葉輪和導(dǎo)葉體。長(zhǎng)軸泵中間軸和揚(yáng)水管為多節(jié),軸采用螺紋聯(lián)軸器或者套筒聯(lián)軸器聯(lián)結(jié),揚(yáng)水管數(shù)量可根據(jù)用戶需要增減,適應(yīng)不同的液下深度。葉輪和導(dǎo)葉體可以為單級(jí),也可以為多級(jí),適應(yīng)不同揚(yáng)程要求。長(zhǎng)軸泵揚(yáng)水管采用法蘭聯(lián)結(jié),相鄰2節(jié)揚(yáng)水管之間有導(dǎo)軸承體,導(dǎo)軸承體和導(dǎo)葉體上均裝有導(dǎo)軸承。殘余軸向力和轉(zhuǎn)子部分的重量可由電機(jī)支座內(nèi)的推力軸承承受或者帶推力軸承的電機(jī)承受,推力軸承采用合適的潤(rùn)滑形式。#長(zhǎng)軸泵#
2材料要求
根據(jù)海水對(duì)金屬材料腐蝕的特點(diǎn),在接觸介質(zhì)部分的零部件材料選擇上一定要符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求。在API610的附錄G“材料等級(jí)選用指南”中雖然對(duì)海水應(yīng)用沒(méi)有明確應(yīng)該使用何種等級(jí)的材料,但從其它應(yīng)用場(chǎng)合參考,如鹽水等是明確了選用D-1或D-2級(jí)的材料。由API610附錄表H中可查得D-1和D-2材料分別對(duì)應(yīng)的是雙相不銹鋼和優(yōu)質(zhì)雙相鋼。由于海水腐蝕的特點(diǎn)是晶間腐蝕和孔蝕,而雙相鋼的特點(diǎn)就在于良好的晶間結(jié)構(gòu)及耐孔蝕性能,并且有比其它不銹鋼更高的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能。因此在該類產(chǎn)品中選擇雙相不銹鋼作為泵軸、葉輪、泵體及揚(yáng)水管的材料是最具性價(jià)比的。
3防沙結(jié)構(gòu)
有些海域的海水含沙量都較大。這就造成當(dāng)泵組運(yùn)行時(shí),大量夾砂海水會(huì)對(duì)泵軸及泵軸承產(chǎn)生磨損破化,縮短以上部件的使用壽命。因此在上述海域使用的泵需要用一種防沙結(jié)構(gòu)來(lái)避免該種破環(huán)。
在NFPA20中,對(duì)立式長(zhǎng)軸消防泵做了兩種結(jié)構(gòu)的規(guī)定:水潤(rùn)滑開(kāi)式軸和油潤(rùn)滑閉式軸,標(biāo)準(zhǔn)中闡述的選擇原則是在當(dāng)泵安裝平面與水面相距15.3m以上時(shí)宜選擇油潤(rùn)滑的閉式軸結(jié)構(gòu)。這不僅考慮了由于水位較低時(shí),泵上部軸承位的潤(rùn)滑問(wèn)題,但同時(shí)這種結(jié)構(gòu)也解決了含沙海水對(duì)軸系部件的磨損破壞。
當(dāng)采用油潤(rùn)滑閉式軸結(jié)構(gòu)時(shí),水泵的泵軸和軸承部位均被密閉在護(hù)管中,與海水不接觸,而潤(rùn)滑油也充滿在護(hù)管中,并在水泵上方布置了加油裝置。這就有效地解決了防沙保護(hù)、長(zhǎng)軸潤(rùn)滑等問(wèn)題。#長(zhǎng)軸泵#
4防海生物
在我國(guó)的南海及東海海域,由于溫度等原因,海洋附著生物的生長(zhǎng)非常頻繁和迅速,一旦設(shè)備下到海水中,沒(méi)有及時(shí)啟用防海生物裝置,其在海水消防泵濾網(wǎng)及進(jìn)水口處的附著嚴(yán)重影響了設(shè)備的運(yùn)行。針對(duì)這種嚴(yán)重危害,必須采用一種有效的防海生物生長(zhǎng)的措施。
目前較為成熟且為廣泛應(yīng)用的方法主要有3種:①電解海水防污染法,即采用次氯酸鈉發(fā)生器防污染法;②電解銅、鋁陽(yáng)極防污染法;③電解海水和電解銅、鋁聯(lián)合防污法?,F(xiàn)在比較成熟和方便的方法選用電解銅鋁防海生物的方法,通過(guò)銅陽(yáng)極在海水中電解,產(chǎn)生微量銅離子,鋁電解后生成少量氫氧化鋁絮狀物,海水帶著這種高黏性的絮狀物從系統(tǒng)中通過(guò)時(shí),絮狀物就散布開(kāi)來(lái),黏在海生物幼蟲可能棲生的海水流的較緩慢的區(qū)域,慢慢的這些絮狀物附著在海水管系內(nèi)壁上,在整個(gè)系統(tǒng)中形成一層很薄的保護(hù)層,從而防止海生物附著及海水腐蝕的雙重作用。
以上幾種方法都必須在消防泵上添加相關(guān)的部件,如噴射環(huán)、電極安裝架,電纜固定夾等。不僅如此,為控制次氯酸鈉或銅離子在泵濾網(wǎng)處的濃度,有效防治海洋附著生物的生存,必須防止海水浪涌沖淡藥水。在海洋平臺(tái)的消防泵安裝時(shí),一般均采用了外加護(hù)筒的安裝型式。這樣不僅達(dá)到了防止海浪的浪涌對(duì)懸臂安裝的立式長(zhǎng)軸消防泵的影響,也方便了對(duì)消防泵濾網(wǎng)及進(jìn)口處的海生物的生存,必須防止海水浪涌沖淡藥水。在海洋平臺(tái)的消防泵安裝時(shí),一般均采用了外加護(hù)筒的安裝型式。這樣不僅達(dá)到了防止海浪的浪涌對(duì)懸臂安裝的立式長(zhǎng)軸消防泵的影響,也方便了對(duì)消防泵濾網(wǎng)及進(jìn)口處的海生物防治措施。
5防凍
有些近海平臺(tái)會(huì)出現(xiàn)海面結(jié)冰的現(xiàn)象。一旦該現(xiàn)象發(fā)生在泵體內(nèi)部,將嚴(yán)重影響消防泵的運(yùn)轉(zhuǎn),甚至?xí)?dǎo)致泵體內(nèi)部的損壞。為保證嚴(yán)冬季節(jié)消防泵能正常投入運(yùn)行,一般均需在接近水面及水面下一定距離的揚(yáng)水管上加裝上加熱裝置。并且該加熱裝置的設(shè)計(jì)需要考慮到加熱功率、電氣防水、加熱器部分的保溫及溫控等各方面的技術(shù)要求。特別是選用加熱器功率的計(jì)算方面,必須在所需伴熱管線內(nèi)的水的溫升所需功率、所需保溫的管線溫升所需功率、保溫管線的熱損失等三方面全面考慮。根據(jù)當(dāng)?shù)厮馁Y料、預(yù)警時(shí)間及高溫報(bào)警值計(jì)算出所需加熱裝置的功率。#長(zhǎng)軸泵#
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