注汽锅炉柱塞泵自清洗过滤器的研制

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摘要：注汽锅炉柱塞泵前端现有篮式过滤器，滤网孔径大，加之腐蚀、冲刷等因素致使滤网孔径进一步变大，导致绝大部分杂质进入后端设备，造成附属设备及管线频繁堵塞。注汽锅炉由于堵塞清洗导致频繁停运，严重影响了锅炉的点炉时率，平均13.2小时/月·台。针对目前油田现场过滤器存在的弊端，例如，拆装清洗操作麻烦、清洗周期频繁、滤网易堵塞、进、出口管壁和筒体易腐蚀导致刺漏等问题。通过现场调研及供汽联合站提出的指导意见，提出解决方案，加装一种即可自清洗又能过滤的装置。该装置利用自动化模块控制清洗、排污装置以实现自清洗、排污操作，且正常过滤不间断。

关键词：新型过滤技术；自清洗；自动排污

一、问题的提出

风城油田作业区稠油开采的主要方式为蒸汽吞吐，由高压注汽锅炉提供汽源见图1，产生高温高压的蒸汽注入地层，来降低稠油粘度，提高采收率。风城注汽锅炉给水采用污水和清水掺混的方式，污水来源为井下采出液经净化软化处理后的净化污水。

锅炉回用净化污水中含有管壁剥离物杂质，大颗粒杂质造成柱塞泵过滤器频繁堵塞；小颗粒杂质进入锅炉后端设备，造成附属设备及管线频繁堵塞。

（1）柱塞泵篮式过滤器频繁堵塞，需停炉清洗，严重影响锅炉运行时率；

（2）湿蒸汽锅炉辐射段取样器堵塞，无法测干度；

（3）液位调节阀的阀笼孔堵塞，阀盖螺栓结垢，影响维修更换；

（4）分离器出口和排污口被杂质堵塞，影响分离和排污；

（5）引压管线的针型阀、截止阀被水中的颗粒物杂质堵塞，影响液位测量，造成虚假液位，影响过热运行。

进一步了解锅炉清洗周期以及清洗现状，2018年1月随机抽查了12台锅炉，注汽锅炉柱塞泵前端过滤器滤网孔径为5mm，大颗粒杂质造成过滤器频繁堵塞，小颗粒杂质进入后端设备，导致后端设备频繁堵塞。因清洗影响的点炉时率平均13.2小时/月·台，清洗周期5-10天，疏通篮式过滤器停炉1.5-2h，疏通引压管、液位调节阀等停炉5-8h，人工费600元/天，电焊车费用1038元/天，清理工作量大，平均每台锅炉每月发生清理费用7000元左右。

二、设计思路

受扫雪车原理和清洗茶杯经验启发，过滤时杂质被拦截在滤网外侧，通过在滤网内加旋转机构将杂质清理和刮擦掉，而来水压力足以将刮擦下来的杂质通过排污口排出，设计旋转式自清洗过滤装置。

对优选的旋转式自清洗装置提出了总体方案，新装置包括壳体、内置滤网、旋转滤网、排污装置、电控系统等5部分

为实现自动清洗，自动排污，编制电控系统方案，如图1。

图1自清洗过滤器工作流程

电控系统包括PLC主程序、电控箱、减速电机等组成。

1）PLC主程序选择分析

可编程控制器接受过滤器送出的压差信号，通过对阀门开关的控制来驱动减速电机刷子完成过滤器的自清洗。同时还具有自清洗次数、差压值的显示及超时报警功能。

全自动控制采用三种方式：

表1控制任务方案表

根据以上控制任务的分析，确定选择过滤器的控制方案。

1）点动方式—复位—系统启动—阀门B打开—阀门C打开—点动—阀门D打开—计数—阀门D关闭—循环········停机一复位。

2）定时方式—复位—系统启动—阀门B打开—阀门C打开—延时阀门D打开—计数—阀门D关闭—循环······停机—复位。

3）压差方式—复位—系统启动—阀门B打开—阀门C打开—压差超值信号—阀门D打开—计数—阀门D关闭—循环·········停机—复位。

在确定了控制任务以及控制流程的主程序以后，就可以分析过滤器的输入/输出所需的设备以及由输出设备驱动的控制对象。

三、现场安装及运行

1）现场安装

2018年7月15日，在供汽一号站8-7-1#、49-43-1#锅炉柱塞泵前端安装试验。

2）调试运行

从试验可看出来水杂质量不稳定，参考《自清洗过滤器最佳排污时间试验研究》，确定最佳间隔过滤时间4-6h，排污时间20-25s/次。

3）效果验证

在供汽一号站49-43-1#锅炉上实施时，从过滤器的水头损失计算，孔径为500μm，每列350个孔，满足工况需求，切换流程调试运行，手动排污正常，自清洗功能正常，达到了高效过滤。

图28-7-1#锅炉安装试验

四、现场应用

1、现场运行并取样对比，自清洗过滤器可过滤绝大部分固体杂质，按330天/年运行，杂质量约120~165Kg，减少了锅炉后端设备“堵塞现象”，降低非故障停炉率，确保锅炉持续注汽。

2、加装该过滤器后，正常运行200多天，未见堵塞，期间开罐检查内部干净。减少了过滤器的清理次数，降低人工劳动强度，延长柱塞泵维保周期，降低了维修作业成本。

3、该过滤器装置已在风城油田作业区推广应用14台，计划2019年进一步推广应用50台。