油田用转子式稠油泵的吸入条件

【摘要】 油田用转子式稠油泵输送粘稠介质的吸入条件，必须无气阻、无汽蚀和无液体断流等现象。给出稠油泵最大自吸高度的计算方法及吸入装置必须满足吸入能力的要求。给出码头卸船、火车卸罐等常用工况，无气阻、无汽蚀时泵的安装条件。 【关键词】 转子式稠油泵 汽蚀 气阻 吸入条件 一、前言 油田用转子式稠油泵是针对我国稠油开采及输送的需要而研制开发的产品，结构如图1所示。主要应用于油田稠油地面的集输。近几年来，随着我国石化行业的快速发展，油田用转子式稠油泵已越来越多地应用于石化等行业的黏稠物品的船上装油、码头卸油、火车卸罐以及油库罐区的接油、发油、倒罐等场合。油田用转子式稠油泵属于容积式泵，具有转速低、自吸能力强，不受介质和环境条件的影响等特点，是目前较为理想的黏稠物料输送设备。 二、泵的吸入能力 油田用转子式稠油泵的吸入条件有两个：一是泵的吸入装置；二是泵的吸入能力。其中，泵的吸入装置必须满足泵的吸入能力。 1．吸入能力 油田用转子式稠油泵的工作过程分为自吸和输液两个部分。自吸过程的吸入能力由最大自吸高度确定，输液阶段的吸入能力由汽蚀余量确定。自吸高度数值越大，则汽蚀余量数值越低，泵的吸入能力就越强。 d——进口管直径，单位为m； c——与结构有关的系数，一般取0.20～0.30； b——泵转子宽度，单位为m； n——泵转速，单位为r／min； R——泵转子外圆半径，单位为m； r——泵转子内圆半径，单位为m； t——经泵出口排出的气体与经内部通道泄漏回泵进口的气体相等时所需的时间，单位为min。 当t→ ，泵的自吸高度达到最大值，由式（1）可得： 计算结果与试验数据基本一致。 2．几何安装高度与汽蚀 三、泵的吸入装置 油田刚转子式稠油泵广泛应用于黏稠介质的输送如码头卸油、火车卸槽以及油库油料的转输等场合，一旦产生、气阻、汽蚀或液体断流，就会影响泵的正常使用。 1．气阻 气阻通常是由卸油装置造成的，常发生在吸入管路上。它主要受液体饱和蒸汽压、流速和安装高度等因素的影响。 为使吸入管路不发生气阻，必须满足下式： 2．安装高度 油田用转子式稠油泵的吸入能力比较强，因而，如果液体的流动速度不能满足吸入液体量的要求，就会导致液体断流而混入空气，造成气体爆裂，发出强烈的声音。液体断流会造成工作状态不正常，并影响泵零件及整机的工作寿命。 3．安全运行区域 由泵本身决定的NPSHr是随着流量的增大而增加的，而由吸入管路装置所决定的NPSHa是随着流量的增大而降低的，如图4所示。因此，两条曲线的交点A左边的区域NPSHa＞NPSHr，泵可以安全运行。交点A右边的区域NPSHa＜NPSHr，泵内液体汽化，产生汽蚀，泵在这一区域内不能安全运行。 四、泵的吸入条件 油田用转子式稠油泵的吸入装置必须满足吸入能力要求，即： NPSHa＞NPSHr 油田用转子式稠油泵广泛应用于火车卸罐和码头卸船等场合，为了便于选用，对火车卸槽和码头卸油等场合的正常使用条件进行探讨。 1．火车卸罐 粘性油品如沥青、渣油、稠油等火车卸罐时应防止液体断流，尽量简化吸入装置。要求吸入装置的过流面积大于泵进口的过流面积。也就是吸入装置的管径比泵的进口管径大。火车卸罐时吸入装置既有垂直管道又有水平管道，垂直管道在泵上方，液位比泵高。 在使用中如果吸入装置的管径比所列的管径大，可以增加管长。 2．码头卸油 码头卸油工况不存在气阻，但存在汽蚀与液体断流的可能性，断流可以采用上述方法解决。对汽蚀而言，码头卸油比火车卸罐较为不利，因为码头卸油时垂直管道在泵的下方。 当局部管路比泵进口管路大时，泵安装的垂直高度或水平管的长度可以增加。 3．储油罐输油 从（7）式中说明，为了保证泵不发生汽蚀，倒罐高度应该大于泵的汽蚀余量与吸入管路之和。有了足够的倒罐高度，使泵吸入口产生相应的液柱压力，这个液柱压力除了用以克服吸入管路阻力及泵内的压力降外，还有多余，保证了液体的最低压力大于饱和压力而不发生汽化。 五、结束语 总之，油田用转子式稠油泵其吸入要求，必须满足3个条件：①吸入装置必须满足吸入条件。②吸入管路系统必须相匹配。③必须无气阻、无汽蚀和无液体断流等现象。只有满足以上三个条件，才能最大限度的满足黏液体的输送要求。