( 封面图:立式长轴消防泵在海洋工程中应用的技术要点 )
海洋石油的发展已经引起了全世界的关注,世界海洋石油的日产量也在逐年增加。由于陆地上的石油逐渐枯竭,开采海上油气将变得越来越重要。与此同时,随着开采技术的不断进步,海洋石油的发展也将继续向深海发展。目前我国能源战略向海洋发展的趋势,国内三大石油公司对海洋采油平台的投入也逐年增加。根据平台的消防要求,每个平台上的消防泵容量一般在300~3000m3/h左右(包括生活用水)。过去,国外产品大多用于平台上的消防泵。自2004年国内公司在墨西哥湾PEMEX项目中成功应用柴油发动机驱动的立式长轴消防泵以来,国内外各种海洋平台上已经应用了多种类型的产品,在本文中,长轴泵生产厂家湖南太阳集团www0638泵业想通过以下几点来阐述这类产品在海洋平台上的技术特点。
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一、材料要求
根据海水腐蚀金属材料的特点,接触介质部分的零部件材料的选择必须符合相关标准和设计要求。虽然API610附录G“材料等级选择指南”中没有明确应用什么等级的材料,但从其他应用场合,如盐水,明确选用D-1或D-2等材料。D-1和D-2材料分别对应双相不锈钢和优质双相钢,这是API610附录表H中可以找到的。由于海水腐蚀的特点是晶间腐蚀和孔隙腐蚀,双相不锈钢和双相不锈钢具有良好的结晶耐受性能。
二、规格种类
根据平台发电机组的容量和平台空间的设计,以电机驱动的立式长轴消防泵为主,配备1-2台柴油机驱动的消防泵;还有所有由柴油机驱动的立式长轴消防泵;另一种方法是使用低扬程、大流量的潜水泵与卧式加压泵串联使用。但由于最后一种方式对平台空间的要求较高,目前设计的消防泵方案主要有前两种。
从规格上讲,消防泵出口压力一般在1.0-1.1MPa左右,长25-30m,单台流量在300-1200m3/h。在结构形式上,潜海水电机驱动的海水提升泵多为电机驱动,柴油机驱动的深井泵多为立式长轴。
长轴泵进口配有滤网,开口尺寸合适,有效防止大颗粒杂质进入泵内损坏泵。叶轮采用平衡孔平衡轴向力,叶轮前后盖板配有可更换密封环,保护叶轮和导叶体。长轴泵的中轴和扬水管是多节的,轴由螺纹联轴器或套筒联轴器连接。扬水管的数量可以根据用户的需要增加或减少,以适应不同的液下深度。叶轮和导叶体可以是单级或多级,以满足不同扬程的要求。长轴泵的扬水管采用法兰连接,相邻两个扬水管之间有导向轴承体,导向轴承体和导向轴承体有向轴承体。
三、防沙结构
在我国沿海地区,除南海和东海远大陆架海域外,大部分海域的海水含沙量较大。这导致泵组运行时,大量的砂海水会磨损和破坏泵轴和泵轴承,从而缩短上述部件的使用寿命。因此,上述海域使用的泵需要使用防沙结构,以避免破环。
在NFPA20中,对立式长轴消防泵有两种结构:水润滑开轴和油润滑闭轴。标准中描述的选择原则是,当泵安装平面与水面相距超过15.3m时,应选择油润滑的闭轴结构。这不仅考虑了泵上轴承位的润滑问题,而且由于水位较低,这种结构也解决了含沙海水对轴系件的磨损损坏。
当采用油润滑封闭轴结构时,泵的泵轴和轴承部分密封在护管内,与海水无接触,润滑油也充满在护管内,加油装置安装在泵上方,有效解决了防沙保护、长轴润滑等问题。
上述方法必须在消防泵上添加相关部件,如喷射环、电极安装架、电缆固定夹等。此外,为了控制泵滤网中次氯酸钠或铜离子的浓度,有效防止海洋附着生物的生存,有必要防止海水冲淡药水。海洋平台消防泵安装时,一般采用外加护筒的安装方式。这不仅达到了防止海浪对悬臂安装立式长轴消防泵的影响,也方便了消防泵滤网和进口海洋生物的防治措施。
四、防冻
在中国北方的海域,一些近海平台会出现海面结冰的现象。一旦这种现象发生在泵体内部,将严重影响消防泵的运行,甚至导致泵体内部的损坏。为了保证消防泵在严冬季节能够正常投入运行,一般需要在靠近水面和水面下一定距离的扬水管上安装加热装置。此外,加热装置的设计应考虑加热功率、电气防水、加热器部分的保温和温度控制等技术要求。特别是在计算加热器功率时,必须根据所需加热管道中水的温升所需的功率,以及所需的保温预警。
五、防海生物
由于温度等原因,我国南海和东海地区的海洋附着生物生长十分频繁和迅速,一旦设备下到海水中,防海生物装置不能及时启用,其在海水消防泵滤网和进水口的附着力严重影响了设备的运行。对于这一严重危害,必须采取有效的防海生物生长措施。
现在比较成熟和广泛使用的方法主要有三种:①电解水防污染法,即采用次氯酸钠发生器防污染法;②电解铜,铝阳极防污染法;③电解海水、电解铜、铝联合防污法。目前,电解铜、铝、防海生物的方法相对成熟方便。铜阳极在海水中电解,产生微量铜离子。铝电解后,产生少量氢氧化铝絮。当海水通过系统时,絮状物会扩散,粘附在海洋幼虫可能生活的缓慢海水流动区域。慢慢地,这些絮状物会附着在海水管道系统的内壁上,在整个系统中形成一层薄薄的保护层,从而防止海洋生物的附着和海洋腐蚀。