0 前言

闭排系统设计是海上平台系统设计中最常见的系统设计之一，其典型流程如图1所示。在以往海洋工程的常规设计中，闭排系统一直采用卧式离心泵作为流体外输的主要工具，主要是因为离心泵具有很好的稳定性、经济性，以及维护方便等优点。由于闭排系统是下游系统，综合考虑平台上各个系统之间的布局关系后，一般都会把闭排罐和闭排泵设置在底层甲板。而对于闭排罐内的外输液体，其饱和蒸汽压等于罐内操作压力，这就造成下游闭排泵在设计选型时，出现有效汽蚀余量计算值过低的情况。这对于闭排泵的选型造成较大影响，同时间接地增加了后期闭排泵叶轮的损坏几率，也增加了泵的操作、维护费用。

  

图1 典型闭排系统流程

1 汽蚀原理及控制方法

1.1 汽蚀原理

汽蚀是液体在流动中由于局部压力降低变为气体，再回归为液体的过程，即汽泡产生、发展及破裂的过程。汽化的结果就是在液体中产生很多汽泡，汽泡中充满了液体蒸汽以及少量溶解于液体中的气体。当汽泡随液体进入高压区时，就会迅速破裂，周围液体迅速填充原汽泡空穴，产生巨大的属于内向爆炸性质的冷凝冲击，随之蒸汽又重新凝结成液体，汽泡消失。汽泡破裂过程中，有一部分汽泡是附着在导流组件表面上破裂并凝结成液体的，这部分液体如同无数细小的高频撞击锤撞击金属表面，造成金属表面的侵蚀固体表面经受这种冲击力的多次反复作用，材料发生疲劳脱落，使表面出现小凹坑，进而发展成海绵状。

从技术角度讲两种支护都在Q值对应的支护参数范围，似乎没有冲突，而现场对围岩Q值打分后，依据表4划定的围岩类别与中方地质工程师依照国内水工隧洞设计规范[10]和锚喷支护设计规范[11]，结合经验判定的围岩类别有较大差异，一方面源于分类方法考虑因素及量化指标权重的不同，一方面中方地质工程师缺乏Q系统应用经验。

有效汽蚀余量NPSHa的计算方法：

结果如图5所示，Rh2-S诱导K562和KG1a细胞24 h后，与对照组比较，HDAC6和HSP90蛋白表达水平显著降低（P＜0.05），α-tubulin蛋白表达水平没有变化，但是Ac-α-tubulin蛋白表达水平显著升高（P＜0.05）。

 

VS6型立式桶袋泵有如下优点： （1）立式筒型泵为多级径向剖分式结构，整体结构按API610设计，可靠性高、互换性好； （2）首级叶轮在泵的最下端，且为吸入式叶轮，可以满足装置对汽蚀性能的苛刻要求； （3）在泵的中部设有平衡装置，95%的轴向力由平衡装置平衡，并可起到中间支撑作用； （4）采用一对角接触球轴承，可承受残余轴向力； （5）轴承采用独立的内循环自润滑及油位控制系统，轴承的使用寿命较长； （6）密封形式可从单端面、双端面机械密封、串联式机械密封等多种形式中选择，并可以选配冷却、冲洗、加热及密封液循环系统； （7）所需安装空间小，拆装、维修方便。

从表2可以看出，受到流体黏度的影响，管道阻力损失增加，很多项目中闭排泵的有效汽蚀余量都不能满足S值的要求，造成平台闭排泵选型困难。但若采用传统的卧式离心泵则会发生汽蚀现象，如果长期运行则会破坏叶轮，影响设备的正常运行，甚至影响平台的正常生产。

综合分析表1中汽蚀的控制方法及其优缺点，同时考虑工艺条件和平台布置的问题，方法1，2，3，5都不能很好地解决离心泵的汽蚀问题。而通过对各种离心泵形式的分析，可确认VS6泵型可以有效地解决泵的汽蚀问题。

 

为了保证离心泵不发生汽蚀，离心泵的NPSHa必须包含安全裕量S，且满足NPSHa-NPSHr≥S（NPSHr为必需汽蚀余量）,对于一般离心泵，S值为0.6～1.0 m[2]。

1.2 汽蚀的控制方法及其优缺点

汽蚀的控制方法及其优缺点如表1所示，可根据实际情况选择合适的控制方法防止汽蚀。

 

表1 防止汽蚀的方法及其优缺点[3]

  

编号 控制方法优缺点1 入口加装诱导轮2 优化吸入管路及高速安装高度可以提高离心泵的抗汽蚀性能，但诱导轮尺寸受吸入口管径的影响，增压范围有限该方法可以彻底消除汽蚀问题，但受施工环境、设备布置等条件制约；同时，由于工艺条件的限制，调整泵的吸入管路及安装高度又将对后续工艺产生影响，具有连锁反应3 优化工艺操作条件在工艺条件允许的情况下，改变泵的流量、扬程、转速及介质的操作温度等操作参数，可以避免汽蚀的发生。但该方法受工艺条件的限制，且效果并不显著4 改变泵的形式，调整泵的安装形式该方法可以通过改变泵的形式（比如采用自吸能力强的泵型）来避免汽蚀，也不需要调整入口管线5 减少管路压力损失可通过增大管径、降低流速来减少管路附件降低延程阻力损失，但有局限性，效果不显著

1.3 闭排泵的必须汽蚀余量

在海洋平台上，闭排泵输送流体的饱和蒸汽压可取上游闭排罐的操作压力，即p1=pv[1]，因此可将式 （1）简化为：

 

表2 各海洋平台项目闭排泵有效汽蚀余量统计

  

平台 B Z 34-2/4 C E P A P Y 4-2/5-1 D P P A P Y 4-2/5-1 D P P B B Z 34-2/4 C E P A J Z 25-1 W H P A N P S H a/m 0.15 -1.6 -0.4 0.15 1

2 闭排泵选型

施工过程是影响整个施工项目的重要环节，施工进度是施工过程质量的直观体现。施工进度的实施体现了设计方案的合理性，也为建筑质量的提高奠定了基础。为了保证施工顺利进行，需要在施工前对当地环境进行彻底的调查研究，以确保施工过程中不会出现会阻碍施工进度的意外问题。在具体的施工过程中，根据实际出现的问题，合理调整施工方案，保证施工进度。在加快施工进度的同时，还要保证施工质量。我们不能因为进步而忽视质量。

式 （1）中 p1为吸入液面压力，Pa；pv为汽压压力，Pa；hr为泵吸入管道阻力损失，m；h为吸入几何高度 （上吸为负，倒灌为正），m。

3 安装设计

立式桶袋泵的安装位置为底层甲板，先安装基座，并将其与结构角焊缝焊接固定。为了满足对泵支撑的强度要求，安装基座采用钢板制作，且安装基座水平度不大于1/200，可保证泵的垂直安装，减少泵运行时产生的振动和噪音。同时为了保证安装基座同泵底座法兰盘相配，通过地脚螺栓将泵法兰盘与安装基座固定。而泵拆装维护时则需取出地脚螺栓，并使用吊装工具将泵提取出来。立式桶袋泵的结构如图2所示。

4 结束语

闭排系统是海洋平台诸多系统中基本的系统之一。闭排泵一般选用卧式离心泵，其具有故障率低，维护方便等优点，但往往容易忽略汽蚀问题。针对汽蚀问题，结合泵安装平台的实际特点，最终确认采用立式桶袋泵作为闭排泵，解决了闭排泵的汽蚀问题，降低了闭排泵的故障发生率，减少了现场维护的工作量，保证了闭排系统的平稳运行。

使用该CEI计算软件，评估了G生产装置的间歇蒸馏单元过程的泄漏暴露风险，得到的有关泄漏风险数据，该数据对改进该单元过程操作和工艺设计具有重要参考价值。DOW化学暴露指数评价计算数据见表1所列，DOW化学暴露指数评价计算结果见表2所列。

  

图2 立式桶袋泵的结构简图

参考文献

[1] 曾树兵，琚选择.海洋平台闭排输送泵有效汽蚀余量的计算与分析[J].中国造船，2009,50(s1):651-655.

[2] 化工部化工设备设计技术中心站机泵技术委员会.工业泵选用手册[M].北京：化学工业出版社，1998:108-115.

[3] 高华，张凯，祁尧飞.立式筒袋泵在海洋石油平台的应用[J].中国造船，2010,51(z1):140-143.