离心泵串并联在长输管道水试压施工中的作用

离心泵串并联在长输管道水试压施工中的作用

张广忠

中油（新疆）石油工程有限公司新疆克拉玛依834000

摘要：因为长输管道的作业线路长，地形地貌比较复杂，在向管道中注水的时候，一般都是应用多台上水泵串联或者是并联的方式，适应不同地势条件下的管道注水速度、注水量。本文主要分析相同性能的离心泵在串联和并联的时候，将会出现不同注水的效果，结合其不同试压段的地势，选择离心泵组合的方法，充分提升其试验注水工作的效率。本文主要基于作者实际工作经验，简要的分析离心泵的串联和并联在长输管道的水试压中的作用，希望对相关从业人员有所帮助。

关键词：离心泵；并串联；长输管道；水试压

管道试压是一项综合性试验方法，能够对其管道气密性和强度进行检测，以保证整个工程施工质量。我国的石油天然气工业迅速的发展，使得我国天然气的长输管道也相应增加。我国逐渐建成西气东输和陕京二线等长输管道，并且积累比较丰富的施工经验、技术数据。建设出较大意义的天然气长输管道，需要可靠、安全的施工技术，管道的试压作为管道投产运行的重要工序。我们必须落实其试压阶段的工作，保证其试压检测有序进行。

1管道附件的检查和注意事项的分析

在正式进行管道试压之前，我们需要检查其整条管线，就阀门和其他部件按照产品的说明书、专项试压规范实施调制，比如说：喀麦隆阀门要求管线的试压过程中，应该保持半开半闭合的状态，就不参与打压试验的仪器和设备，严格按照产品的说明要求进行关闭、拆除。在北方冬季温度为零下摄氏度的时候，采用常规水压试验在某管径较小，回路大，支管多的地方就出现了结冰的问题，所以，在正式试压的时候，将对其试压数据有所影响，严重话会损坏其管道、阀门，在这样的情况下，在试压水中加入其防冻剂，降低了水溶液的冰点，在实际生产的时候，加入乙二醇等作为防冻剂。

2离心泵特性的曲线和应用

在长输管道的水试压过程中，离心泵通常是指叶轮出水的水流方向是径向流水泵，是叶片式的水泵一种，液体的质点在叶轮中流动的时候，受到了离心力的作用影响，离心泵在工作中能够实现机械向被抽升液体的动能、势能的能量转化和传递的过程，在转化的时候，存在着能量的损失性问题，能量的损失越大，其离心泵性能则是越差，工作效率更低。通常我们选择离心泵特点曲线，对离心泵工作情况进行描述。

离心泵特性曲线主要是把实验测定的Q、H、N、η等数据标绘构成的一组曲线，通常有下面三点曲线：表示出扬程、流量关系的H-Q线，表示泵轴功率和流量关系的N-Q线和表示泵的效率和流量关系的η-Q线。

离心泵在实际运行的时候，影响性能曲线因素是离心泵转速、液体物理的性质、叶轮直径。

3离心泵并联

在长输管道水的试压施工过程，实施水体施压注水的时候，在一般情况下，长输管道试压头上只有一处注水口，只能连接一台上水泵的出水口。但是为有效的提升其施工效率，我们必须提升注水速度，采取并联操作，把两台或是多台上水泵的出水管连接至一根汇管上，再把汇管和试压头的注水口进行连接，使得注入试压头中的流量能够成为每台离心泵流量的总和。总扬程的理论上，和一台离心泵扬程是相同的，但是因为总流量是每台泵流量的总和，将在一定程度上增加其流量。

Ⅲ为管路特性曲线，根据泵的工作特性，将两台泵相同扬程（纵坐标）下的流量（横坐标）相加得到各点的连线就是并联后的特性曲线Ⅱ。单泵工作时当扬程为H3时，与Ⅰ的交点C的流量为Q3。并联后，扬程为H1（H2）时，Ⅱ和Ⅲ的交点为Q1；而并联后每台单体泵的扬程为H1（H2）与Ⅰ的交点B的流量为Q2。因此，2Q2=Q1H3。因此，同一管路中，两台泵并联后的流量等于两台泵的流量之和，而小于两台泵单独工作是的流量之和。管道阻力损失则是更大，管路的特点曲线则是更加的陡峭，并联流量和两台泵单独工作的时候，流量之和相差则是更多，为提升其流量采取并联工作的效果就越差。

4离心泵的串联

与离心泵的并联相比，离心泵串联的要求水由第一台的水泵压入第二台的水泵，水以同一流量，依次流过其各水泵。把两台或是多台泵的出水口、吸水口应用管子进行链接，促使第一台的水泵出水管，是第二台水泵的吸水管，以此类推。在离心泵串联的时候，吸水管只有第一台的水泵吸水管，不会对其离心泵流量有所变化，水流获取的能量，能够为各台的水泵提供一定的能量和。

中曲线Ⅰ是每台泵单独工作时的特征曲线（若选用相同性能的泵串联时，特征曲线重合）。Ⅲ是管路特性曲线，根据离心泵工作特性，把两台泵相同流量下的扬程相加得到各点的连线就是串联后的特性曲线Ⅱ。两台泵串联后，当流量为Q1（Q2）时，曲线Ⅱ和Ⅲ的交点为串联后的工作点A的扬程为H1；而串联后每台单体泵的扬程，则为Q1（Q2）与曲线Ⅰ的交点B的扬程为H2，然而串联之前，单泵工作时当流量为Q3时，其与曲线Ⅰ的交点C的扬程为H3。由以上分析得知，2H2=H1Q3。这就说明，在同一管路中，两台泵串联后的扬程小于两台泵单独工作是的扬程之和，等于两台泵的扬程之和。

5串并联组合

通过上面串并联的分析我们得知，离心泵在管路上的串并联能提高扬程或者增大流量，其增加量取决于管路的连接方式，泵所提供的能量与管路所消耗的能量始终保持平衡。

经过分析得知，如果说管路的特性曲线十分平缓，并联泵的输送流量和扬程都比串联泵大，我们应用离心泵并联更加有效。如果说，管道注水口和管道的最高点扬程值是大于泵所能提供的最大扬程，为实现最佳效果，我们应该应用串联连接方法。其管路特性曲线在比较陡峭的时候，串联泵输送流量、扬程都大于其并联泵，采取离心泵串联的方法。需要注意为不会对两台泵在高效率影响，应用串联、并联的各台水泵设计流量保持一致。如果说各台水泵参数的不一致，在串联的时候我们必须严格按照串联的顺序，顺序越往后的水泵，所承压则是更大，所以，我们必须考虑一台水泵的泵体强度，在并联的时候，充分考虑到泵体强度最弱的水泵。

结束语

总而言之，离心泵并联和串联能够有效提升其注水量和扬程，在条件允许的时候，选择应用组合的方式，对其注水的效率进行提升。经过分析不同地貌和地形，长输管道在高差起伏较大的高原、沟壑地段，施工作业空间比较陡峭狭窄的地段，采取离心泵串联的方式，实现对其扬程的提高。并且长输管道若是爱丘陵地段，工程施工作业空间平坦的时候，我们需要应用离心泵组合方式，对注水的效率进行提升。长输管道如果说处在平原的地段，我们可以考虑应离心泵并联，对其注水的速度进行提升。所以，因地制宜的采取离心泵连接方法，才能保证其正常的工作。

参考文献

[1]孟祥启，彭顺斌.长输管道的试压[A].油气储运；2008，27（9）：50-54.

[2]包图雅.离心泵的基本构造及工作原理[A].考试周刊；2011（40）：151.

[3]蔡娜，王为民.离心泵的串并联[A].石化工艺与设备，2009，28（4）：74-75.