淺析提高輸油系統(tǒng)效率降低輸油耗電的有效途徑

呂雪輝

[摘 要]輸油泵在油田輸油系統(tǒng)耗電設(shè)備中其耗電量所占比重較大，具有較大節(jié)能潛力。本文通過對輸油系統(tǒng)用電耗能的分析，找出了導(dǎo)致輸油系統(tǒng)效率偏低、用電能耗偏高的主要原因，深入淺出的論述了提高輸油系統(tǒng)效率，降低輸油單耗的有效途徑。

[關(guān)鍵詞]提高 效率 降低 耗電

中圖分類號：F426.91 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）10-0276-01

1、前言

目前輸油系統(tǒng)的輸油泵多為低排量、低揚程，運行效率都不太高；經(jīng)長期運行后，受輸送介質(zhì)、機械磨損及設(shè)備維護保養(yǎng)的影響，輸油泵效日趨下降；隨著原油產(chǎn)量不斷遞減，輸油量變化較大，由于裝機容量又相對過大、泵管不匹配的矛盾尤為明顯，人們需要通過頻繁開關(guān)泵出口閥和啟停泵，進行流量調(diào)節(jié)，導(dǎo)致輸油泵管壓差較大，運行效率較低，能耗較高；泵的盤根加的過緊，潤滑油含水超標，輸油泵震動超標，泵內(nèi)構(gòu)件磨損嚴重泄漏量大，致使輸油泵的機械損失及容積損失增大；排量沒控制在高效區(qū)域內(nèi)等原因。都將導(dǎo)致泵的性能下降，效率降低，所耗電能升高。

2、輸油耗電分析

輸油系統(tǒng)效率越高，則耗電越低。若想提高輸油系統(tǒng)效率，降低輸油耗電，就必須對輸油系統(tǒng)的耗電進行分析，找出主要影響因素，有針對性的采取措施，實現(xiàn)節(jié)能降耗。

2.1 確定主要因素

2.1.1 由于電機效率在97～99%之間，效率都較高，電機效率是影響輸油系統(tǒng)效率的次要因素。

2.1.2 由于輸油系統(tǒng)在工藝設(shè)計上未采用回流調(diào)節(jié)；再加上輸油泵出口至輸油管線起點之間的漏失量很少，可忽略不計，即：△Q=QS-Q1≈0。因此回流量和漏失量也是影響輸油系統(tǒng)效率的次要因素。

2.1.3在輸油過程中原油粘度是重要的水力學(xué)參數(shù)，對輸油泵的性能參數(shù)變化起著決定性的作用，由于原油粘度增大，一是因為切向粘滯力的阻滯作用逐漸擴散到葉片間的液流中，葉輪內(nèi)液體流速降低使泵的流量減少；使克服粘性摩擦力所需能量增加，從而使泵產(chǎn)生的揚程降低；二是使泵的葉輪外盤面與液體摩擦所引起的功率損失增大；泵的水利損失和盤面損失的增大使泵水力效率和機械效率降低，泵的總效率因而降低；三是因為泵進口至葉輪入口的動壓降隨液體粘度增加而增大，因此泵的允許汽蝕余量增大。原油粘度大小直接影響輸油的能量消耗，當(dāng)管道直徑和輸油量一定時，原油粘度越高，管線壓力降越大，能量消耗也越高，特別是原油流動速度較低，原油處于層流狀態(tài)時，管線壓降與原油粘度成正比。而溫度對原油的粘度有很大影響，當(dāng)溫度上升時原油粘度下降，輸油用電能耗下降，試驗可知原油溫度低于46℃原油粘度顯著上升，超過60℃易汽化導(dǎo)致泵汽蝕或抽空。此時泵的性能曲線發(fā)生明顯變化，泵的工作性能急劇下降，泵效必然大大降低所耗電能將隨之劇增；如果進一步加強輸油系統(tǒng)管理及輸油設(shè)備維護保養(yǎng)質(zhì)量，合理操作控制，加大設(shè)備更新和技術(shù)改造，輸油泵效率有望達到70%以上。因此，輸油泵的效率是影響輸油系統(tǒng)效率的主要因素。

2.2.4在實際輸油生產(chǎn)中，泵管不匹配導(dǎo)致泵管壓差大的問題普遍存在，由輸油系統(tǒng)效率的數(shù)學(xué)模型η= 可以看出，輸油泵軸功率N、輸油系統(tǒng)輸量Q和泵進口壓力Pj是恒定的，在一定范圍內(nèi)管壓Pg隨泵壓Pb的增大而增大，Pg越大輸油系統(tǒng)效率η越低，它是造成輸油用電能耗過高的一個主要問題。因此，輸油泵管壓差是影響輸油系統(tǒng)效率的主要因素。

3、降低輸油系統(tǒng)用電能耗的有效途徑

根據(jù)對輸油系統(tǒng)用電能耗的分析和確立的主要影響因素，提高輸油系統(tǒng)效率，降低輸油用電能耗的途徑主要有以下幾種。

3.1 加強輸油系統(tǒng)管理，提高輸油泵效

3.1.1保持適宜的輸油溫度，降低介質(zhì)粘度，減少輸油系統(tǒng)的壓能損失，防止泵氣蝕，可顯著提高輸油泵效進而提高輸油系統(tǒng)效率。

由于在輸油過程中原油粘度是重要的水力學(xué)參數(shù)，對輸油泵的性能參數(shù)變化起著決定性的作用，因此根據(jù)上述分析采取必要的降粘措施，對降低輸油用電能耗效果是十分顯著的。經(jīng)試驗測試結(jié)果表明，在原油升溫所用燃料較省輸油升溫降粘較理想的前提下，輸油溫度控制在50±4℃；按輸送介質(zhì)合理選用泵型，避免輸油泵發(fā)生汽蝕，提高輸油泵的性能，即可提高輸油泵效進而降低用電能耗。

3.1.2加強輸油泵機組管理：合理控制輸油泵運行參數(shù)。根據(jù)離心泵性能曲線分析可知，要想使輸油泵經(jīng)濟高效運行，必須將輸油泵的流量、揚程參數(shù)控制在高效區(qū)域內(nèi)。因此，在日常輸油生產(chǎn)中，要求操作工熟知離心泵的性能和實際輸油生產(chǎn)參數(shù)，合理控制和平穩(wěn)操作，將輸油泵運行參數(shù)始終控制在高效區(qū)域內(nèi)，即可確保輸油泵在經(jīng)濟高效狀態(tài)下運行。

3.1.3加強泵機組維護保養(yǎng)：及時更換磨損嚴重的密封及過流部件，打光葉輪及導(dǎo)翼流道；選用潤滑性能好的泵的填料盤根，泵盤根要加的松緊適宜；嚴密監(jiān)測機泵震動狀況和潤滑油含水率；及時調(diào)整和維修將震動量控在允許范圍內(nèi)；及時過濾輸油機組的潤滑油，確保其含水率合格；從而降低輸油泵的各種損失，既可提高輸油泵效率，降低耗電量。

3.2 加大技術(shù)改造力度，降低泵管壓差

3.2.1切削葉輪。由離心泵切割定律知，在保持輸油泵轉(zhuǎn)速不變的情況下，當(dāng)葉輪直徑由D變?yōu)镈、時，其流量、揚程和軸功率將按下列規(guī)律變化：

= （4）

=（）2 （5）

=（）3 （6）

式中：D、D、——葉輪切削前、后的直徑；H、H、——葉輪切削前、后的揚程；

N、N、——葉輪切削前、后的軸功率。

由上式可知：流量與葉輪的直徑成正比；揚程與葉輪的直徑平方成正比；軸功率與葉輪的直徑立方成正比。也就是說，葉輪切削后流量隨之相應(yīng)降低，而揚程降低更大，軸功率降低最大。

通過切削葉輪可以降低泵的揚程，進而降低泵管壓差；同時由于軸功率的大大降低，也表明了輸油泵的用電能耗的降低。因此，輸油系統(tǒng)效率得以提高，輸油用電能耗得以降低。

葉輪直徑切削量的大小應(yīng)根據(jù)泵管壓差的大小來確定，葉輪直徑的切削量在泵樣本所規(guī)定范圍內(nèi)時，泵效基本不變。如果切削量過大，超出泵樣本規(guī)定的范圍，就會導(dǎo)致泵效降低。

注意：在切削葉輪時，只許切削葉片不許切削葉輪兩側(cè)蓋板。否則，造成該級葉輪與導(dǎo)翼之間的間隙過大，產(chǎn)生很大的泄漏量，進而導(dǎo)致泵效大大降低；同時，在計算值的基礎(chǔ)上留有一定余量，保證泵管壓差在工藝規(guī)定的最低值。

3.2.2 輸油泵葉輪減級。如果輸油系統(tǒng)的泵管壓差大于單級葉輪所提供的揚程時，可考慮采用輸油泵減級或減級與切削相配合的措施來降低泵管壓差，使之符合生產(chǎn)工藝要求，提高輸油系統(tǒng)效率。注意：在實施輸油泵減級措施時，原則上應(yīng)拆除最后一級葉輪，否則，就會影響輸油泵的吸入性能，導(dǎo)致輸油泵效率降低，不利于輸油系統(tǒng)效率的提高。

4、結(jié)論

綜上所述，在油田輸油生產(chǎn)中，根據(jù)實際輸油工藝要求和具體情況，有針對性的合理選擇以上節(jié)能途徑，使輸油系統(tǒng)效率和輸油泵效均得以顯著提高。喇560聯(lián)合站的輸油系統(tǒng)效率由措施前的29.7%提升到措施后的35.7%；輸油泵效由措施前的32.6%提升到措施后的49.8%；輸油耗電由措施前的0.80kwh/t降到措施后的0.76kwh/t以下，提高輸油系統(tǒng)效率降低耗電的途徑對降低企業(yè)生產(chǎn)成本提升經(jīng)濟效益確實起到了積極的指導(dǎo)作用。