( 封面圖:立式長軸消防泵在海洋工程中應用的技術要點 )
? ? ? ?海洋石油的發展已經引起了全世界的關注,世界海洋石油的日產量也在逐年增加。由于陸地上的石油逐漸枯竭,開采海上油氣將變得越來越重要。與此同時,隨著開采技術的不斷進步,海洋石油的發展也將繼續向深海發展。目前我國能源戰略向海洋發展的趨勢,國內三大石油公司對海洋采油平臺的投入也逐年增加。根據平臺的消防要求,每個平臺上的消防泵容量一般在300~3000m3/h左右(包括生活用水)。過去,國外產品大多用于平臺上的消防泵。自2004年國內公司在墨西哥灣PEMEX項目中成功應用柴油發動機驅動的立式長軸消防泵以來,國內外各種海洋平臺上已經應用了多種類型的產品,在本文中,長軸泵生產廠家湖南天宏泵業想通過以下幾點來闡述這類產品在海洋平臺上的技術特點。
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一、材料要求
? ? ? ?根據海水腐蝕金屬材料的特點,接觸介質部分的零部件材料的選擇必須符合相關標準和設計要求。雖然API610附錄G“材料等級選擇指南”中沒有明確應用什么等級的材料,但從其他應用場合,如鹽水,明確選用D-1或D-2等材料。D-1和D-2材料分別對應雙相不銹鋼和優質雙相鋼,這是API610附錄表H中可以找到的。由于海水腐蝕的特點是晶間腐蝕和孔隙腐蝕,雙相不銹鋼和雙相不銹鋼具有良好的結晶耐受性能。
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二、規格種類
? ? ? ?根據平臺發電機組的容量和平臺空間的設計,以電機驅動的立式長軸消防泵為主,配備1-2臺柴油機驅動的消防泵;還有所有由柴油機驅動的立式長軸消防泵;另一種方法是使用低揚程、大流量的潛水泵與臥式加壓泵串聯使用。但由于最后一種方式對平臺空間的要求較高,目前設計的消防泵方案主要有前兩種。
? ? ? ?從規格上講,消防泵出口壓力一般在1.0-1.1MPa左右,長25-30m,單臺流量在300-1200m3/h。在結構形式上,潛海水電機驅動的海水提升泵多為電機驅動,柴油機驅動的深井泵多為立式長軸。
? ? ? ?長軸泵進口配有濾網,開口尺寸合適,有效防止大顆粒雜質進入泵內損壞泵。葉輪采用平衡孔平衡軸向力,葉輪前后蓋板配有可更換密封環,保護葉輪和導葉體。長軸泵的中軸和揚水管是多節的,軸由螺紋聯軸器或套筒聯軸器連接。揚水管的數量可以根據用戶的需要增加或減少,以適應不同的液下深度。葉輪和導葉體可以是單級或多級,以滿足不同揚程的要求。長軸泵的揚水管采用法蘭連接,相鄰兩個揚水管之間有導向軸承體,導向軸承體和導向軸承體有向軸承體。
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三、防沙結構
? ? ? ?在我國沿海地區,除南海和東海遠大陸架海域外,大部分海域的海水含沙量較大。這導致泵組運行時,大量的砂海水會磨損和破壞泵軸和泵軸承,從而縮短上述部件的使用壽命。因此,上述海域使用的泵需要使用防沙結構,以避免破環。
? ? ? ?在NFPA20中,對立式長軸消防泵有兩種結構:水潤滑開軸和油潤滑閉軸。標準中描述的選擇原則是,當泵安裝平面與水面相距超過15.3m時,應選擇油潤滑的閉軸結構。這不僅考慮了泵上軸承位的潤滑問題,而且由于水位較低,這種結構也解決了含沙海水對軸系件的磨損損壞。
? ? ? ?當采用油潤滑封閉軸結構時,泵的泵軸和軸承部分密封在護管內,與海水無接觸,潤滑油也充滿在護管內,加油裝置安裝在泵上方,有效解決了防沙保護、長軸潤滑等問題。
? ? ? ?上述方法必須在消防泵上添加相關部件,如噴射環、電極安裝架、電纜固定夾等。此外,為了控制泵濾網中次氯酸鈉或銅離子的濃度,有效防止海洋附著生物的生存,有必要防止海水沖淡藥水。海洋平臺消防泵安裝時,一般采用外加護筒的安裝方式。這不僅達到了防止海浪對懸臂安裝立式長軸消防泵的影響,也方便了消防泵濾網和進口海洋生物的防治措施。
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四、防凍
? ? ? ?在中國北方的海域,一些近海平臺會出現海面結冰的現象。一旦這種現象發生在泵體內部,將嚴重影響消防泵的運行,甚至導致泵體內部的損壞。為了保證消防泵在嚴冬季節能夠正常投入運行,一般需要在靠近水面和水面下一定距離的揚水管上安裝加熱裝置。此外,加熱裝置的設計應考慮加熱功率、電氣防水、加熱器部分的保溫和溫度控制等技術要求。特別是在計算加熱器功率時,必須根據所需加熱管道中水的溫升所需的功率,以及所需的保溫預警。
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五、防海生物
? ? ? ?由于溫度等原因,我國南海和東海地區的海洋附著生物生長十分頻繁和迅速,一旦設備下到海水中,防海生物裝置不能及時啟用,其在海水消防泵濾網和進水口的附著力嚴重影響了設備的運行。對于這一嚴重危害,必須采取有效的防海生物生長措施。
? ? ? ?現在比較成熟和廣泛使用的方法主要有三種:①電解水防污染法,即采用次氯酸鈉發生器防污染法;②電解銅,鋁陽極防污染法;③電解海水、電解銅、鋁聯合防污法。目前,電解銅、鋁、防海生物的方法相對成熟方便。銅陽極在海水中電解,產生微量銅離子。鋁電解后,產生少量氫氧化鋁絮。當海水通過系統時,絮狀物會擴散,粘附在海洋幼蟲可能生活的緩慢海水流動區域。慢慢地,這些絮狀物會附著在海水管道系統的內壁上,在整個系統中形成一層薄薄的保護層,從而防止海洋生物的附著和海洋腐蝕。