原油通常通過長距離管線進行輸送。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出口的幾何高度差進出口壓力差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，外輸管線進出口的幾何高度差ha及進出口壓力差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，相應地提高或降低頻率，以達到穩(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，應是一致的（見圖4)。某采油廠提供的該外輸管線的進出口高度差值為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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