传输管道

在石油天然气行业中，稳定的泵可以影响管道的全面运行、气体压缩站的效率和管道的瓶颈。天然气管道通常地处偏远，泵的操作和维修都比较困难。本文将向您推荐英格索兰公司创新的解决方案。

在偏远地区，天然气从地下被抽取出来，然后管道将其输送到几百英里外的炼油厂。天然气管道需要大型发动机为气体压缩站提供动力，并使其沿着管道持续传输下去。

管道沿线每40~100英里安装一台发动机，它们对于气体的传输效率至关重要。任何一台发动机故障都会影响压缩站的完整性，引起几天甚至几周的停工检修，从而造成巨大的经济损失。

使这些发动机得到适当的润滑，是隔膜泵的一个重要任务。管道运营者依赖泵使得油和冷却剂在发动机之间循环，保持最佳效率，避免故障。当一个压缩站停止工作，泵可以防止电机锁住，确保其得到正确的润滑。在压缩站重新工作之前，这一过程对于电机的预润滑也是必要的。但是压缩站应用的泵通常需要在极远的地区运转，有许多困难需要克服。

通常，运营者要想办法在没有现成能源的压缩站使用泵。气动泵需要购买空气压缩机，而且必须也是电动的。压缩空气可以通过管道输送到相应地点，但是成本非常高。如果一台泵出现故障或性能不好，维修成本也非常高。在偏远地区安置维修工人是不可行的，而且在泵重新工作之前可能需要几天或几周的时间。由于气动泵需要额外的机械，因此设备损坏的风险会提高。

偏远地区的环境也会对泵造成损伤。压缩站的泵通常置于室外或小的密封箱内，要经受各种天气条件。温度的波动和极端的气候条件可能对性能造成巨大破坏。如果使用了不正确的制造材料，泵可能会出现腐蚀、紫外降解、故障和结冰等问题。如果天然气管道周围运转的泵安装不当，也会产生安全风险，因为泵中流动的流体可能会点燃可燃性介质，例如天然气。

由于管道中有现成的能源，许多压缩站现在改用一种更便利的流体传输设备天然气驱动的隔膜泵。天然气动力隔膜泵不需要空气压缩机和额外的能源，可以通过将天然气从管道中抽出并将其排回压缩系统而形成一个自密封系统。随着国际上安全和耐久控制标准的出台，这些泵为管道运营者带来了很多好处。

以天然气为动力的泵

2003年，加拿大标准协会制定了CSA 2.01标准，这一标准是专门为以天然气为动力的隔膜泵制定的。满足这一标准的泵消除了静电放电，不会导致周围的天然气被点燃。该标准规定，CSA认证的泵需要配有一根接地线以释放静电，创造安全的工作环境。CSA认证的泵也要测试性能和耐久性。泵无故障无泄露地运转1300万个循环才能通过认证。所有CSA 认证的泵必须在没有破坏隔膜或任何部件错位的情况下完成测试。另外，泵必须在15倍于额定压力的条件下抵抗住泄漏测试。螺纹接头还要进而弯曲和特定的扭矩测试。CSA 2.01 的引入不仅设立了天然气动力隔膜泵质量测定的一个行业标准，而且帮助天然气管道运营者制定了处理偏远地区的流体输送问题的重要的技术创新战略。

无泄漏技术

气动和天然气动力泵的主要区别之一是排气。标准隔膜泵带有消音器，可将压缩空气排放到大气中。但是，天然气不能像压缩空气一样被释放到大气中，天然气动力泵需要一个排气孔，可以吸入天然气并可将其输送回压缩系统。CSA认证需要更高水平的工艺，以确保天然气的输送是完全无泄漏的。

图1 隔膜泵。

紧固件上的螺纹密封件是经常被忽视的泄漏风险所在，它有助于保持能量的完整性。在紧固件上使用密封剂可以防止电机在运转过程中逸出气泡。除了明显的安全问题，气体泄漏还会带来效率问题。从电机中泄漏气体的泵会产生较低的流速，需要更多的能量。CSA 认证的泵为管道运营者带来了安全和效率，可确保无泄漏的运行。

CSA 认证还需要制造商生产极其坚固、高耐受力的铸件和部件。为节约成本，一些制造商不对其铸件进行机加工，从而产生不良的表面质量，导致高压下的泄漏。但是，CSA认证的泵需要进行流体静力学方面的测试，在5倍于额定压力下爆裂，并检测部件的反应。

在主要的阀套上，高耐受力的机械钻孔和阀门部件具有完美的表面质量和符合阀门机理的正确公差。当阀门移动时，完美的表面质量使得O型圈和U 型槽可以用作密封，因此可以在高压下产生很好的移动信号和无泄漏的完整性。CSA认证鼓励制造商使用全金属结构以得到更高的耐久性，因为非金属注塑外壳易产生紫外老化，具有较低的耐受性。在管道线路中，全金属泵具有更高的稳定性。

CSA 标准还需要很厚的泵壳和高强度隔膜。由于天然气会导致隔膜膨胀，泵中的压力通过排空流体腔而产生。为了经受住高压力测试，隔膜泵根据尺寸的不同，泵壳厚度需要在1/8~3/8 in之间。

图2 压缩站。

泵的隔膜应该使用高挠曲强度的材料制成，例如热塑性弹性体（TPE ）。TPE 更能承受压缩天然气产生的应力和压力，带来更长的隔膜寿命。同样的，与隔膜接触的部件不能对隔膜造成磨损。隔膜与两个大型垫圈之间的泵轴相连，形成夹心结构。这些隔膜垫圈的锐利边缘或泵壳上的凸起部位会在隔膜上磨薄某些部位，时间一长会造成撕裂和破裂。为经受住1300万个循环和一系列的压力测试，CSA 认证的泵都具有光滑的表面。

最佳经验和未来技术

泵应该一直在制造商推荐的最佳压力下运转，技术人员应该使用一个过滤调节器防止其超过制造商的规定。技术人员还应该确定泵的制造材料与被泵送的流体是相容的。在预润滑和后润滑应用中，使用AES 的Santoprene 隔膜泵可能与被泵送的油类不相容。管道运营者在输送润滑流体时，应该在泵中安装杜邦Hytrel 隔膜以得到最佳性能。进气压力是另一个重要的因素。除了流体相容性，运营者应该确保进入泵中的流体的压力是满足标准的。天然气动力泵的正确保养依赖于正确的天然气压力，并使泵的材料与被泵送的流体和流体温度相匹配。遵守这些原则有助于延长泵的使用寿命。今后，远程监控技术将不断发展，减少在偏远地区安置技术人员监测设备的需要。这可以通过有线和无线传感器以及系统部件的集成来实现，这样，泵的状态就可以得到定期监测。这些传感器可能用于隔膜失效设备、周期感测和压力调整设备的泄漏检测，确保流体具有正确的压力和流速。