永磁聯(lián)軸器在油田污水外調(diào)泵中的應(yīng)用

常鳴鶴（大慶石油管理局有限公司技術(shù)監(jiān)督中心）

目前勝利油田孤東采油廠共有污水處理站5座和1個(gè)污水沉降處理氧化塘，設(shè)計(jì)污水處理能力148 700 m3/d，實(shí)際處理污水142 300 m3/d，污水外輸管線1.15 km，污水外調(diào)線33 km，各類污水外調(diào)泵10臺(tái)。勝利油田孤東采油廠提出向質(zhì)量要效益，圍繞“實(shí)現(xiàn)更有質(zhì)量、更有效益、更可持續(xù)發(fā)展”的工作目標(biāo)[1]，實(shí)施低效污水外調(diào)泵（離心泵）節(jié)能技術(shù)改造項(xiàng)目，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目[2-3]。

1 永磁聯(lián)軸器的工作原理

永磁聯(lián)軸器是為滿足高精度密封技術(shù)的需要，于70年代后期發(fā)展起來(lái)的一種新型聯(lián)軸器。它所聯(lián)接的主動(dòng)、從動(dòng)兩軸截然分開，通過(guò)永磁體的磁力實(shí)現(xiàn)兩傳動(dòng)軸之間的無(wú)接觸聯(lián)接，這對(duì)于機(jī)械式聯(lián)軸器是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)永磁聯(lián)軸器屬于撓性聯(lián)軸器，具有良好的徑向軸向角向位移的補(bǔ)償能力[4]。

永磁聯(lián)軸器是通過(guò)永磁體的磁力將原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)聯(lián)接起來(lái)的一種新型聯(lián)軸器，它無(wú)需直接的機(jī)械聯(lián)接，而是利用稀土永磁體之間的相互作用，利用磁場(chǎng)可穿透一定的空間距離和物質(zhì)材料的特性，進(jìn)行機(jī)械能量的傳送[5]。磁力聯(lián)軸器的出現(xiàn)，徹底解決了某些機(jī)械裝置中傳動(dòng)密封存在的泄漏問題。這種產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于石油化工、電鍍、造紙、制藥、食品、真空等行業(yè)的密封傳動(dòng)機(jī)械上。

第三代稀土永磁釹鐵硼是當(dāng)代磁體中性能最強(qiáng)的永磁體，它不僅具有高剩磁，高矯頑力、高磁能積、高性能價(jià)格比等特性，而且容易加工成各種尺寸，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于航空、航天、電子、電聲、機(jī)電、儀器、儀表、天線等，醫(yī)療技術(shù)及其它需用永磁場(chǎng)的裝置的設(shè)備中，特別適用于研制高性能、小型化、輕型化的各種換代產(chǎn)品。工作溫度80～240℃。

釹鐵硼是金屬釹、鐵、硼和其他微量金屬元素構(gòu)成的合金磁體，是目前磁性最強(qiáng)的稀土永磁，有著高的磁能積和良好的矯頑力。制造工藝成熟，有嚴(yán)格的質(zhì)量保證、完善的技術(shù)服務(wù)以及十分優(yōu)良的性能價(jià)格比。

2 永磁聯(lián)軸器的特點(diǎn)

1）具有良好的密封性能。實(shí)現(xiàn)絕對(duì)密封該聯(lián)軸器的從動(dòng)部分位于機(jī)體內(nèi)部，軸無(wú)需伸出機(jī)殼，取消了各式軸封裝置，變動(dòng)密封為靜密封。

2）具有良好的緩沖吸振能力，無(wú)機(jī)械聯(lián)接，減振效果好。補(bǔ)償系統(tǒng)的位移變化，改善軸系的動(dòng)力性能。

3）設(shè)備可靠性好，使用壽命長(zhǎng)。在額定扭矩內(nèi)同步旋轉(zhuǎn)，無(wú)磨擦部件，無(wú)須修理，工作使用壽命長(zhǎng)，設(shè)計(jì)壽命達(dá)30年。

4）具有良好的隔離冷、熱傳導(dǎo)功能。隔離系統(tǒng)與原動(dòng)機(jī)之間的冷、熱傳導(dǎo)。

5）具有良好的過(guò)載保護(hù)功能。當(dāng)扭矩過(guò)載時(shí)，兩半聯(lián)軸器（主、從動(dòng)軸）產(chǎn)生滑脫，實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，提高了整個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，也可作為離合器使用。

6）具有良好的節(jié)電效果。安裝永磁聯(lián)軸器的離心泵與未安裝永磁聯(lián)軸器的離心泵相比，系統(tǒng)運(yùn)行效率高出5%～10%，具有良好的節(jié)能效果。

7）具備緩沖軟啟動(dòng)功能，避免起動(dòng)時(shí)的機(jī)械沖擊，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

孤東油田一號(hào)聯(lián)合站共有3臺(tái)污水外調(diào)泵（離心泵），日外調(diào)污水量達(dá)到20 000 m3以上。2018年1月對(duì)該站1#泵和2#泵實(shí)施節(jié)能技術(shù)改造，1#泵和2#泵電動(dòng)機(jī)型號(hào)均為YBX3-280S-2，2臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定功率均為75 kW。表1為2臺(tái)污水外調(diào)泵應(yīng)用口油井永磁聯(lián)軸器技術(shù)措施前后效果統(tǒng)計(jì)對(duì)比表。

從表1中可以看出，采用永磁聯(lián)軸器對(duì)2臺(tái)污水外調(diào)泵實(shí)施技術(shù)改造后，1#泵有功功率下降了14.14 kW，無(wú)功功率下降了1.11 kVar，功率因數(shù)提高了0.041，機(jī)組效率上升了7.32%，日耗電量下降了341 kW時(shí)，機(jī)組單耗下降了0.02 kWh/m3，按相近工況下單耗變化值計(jì)算節(jié)電率達(dá)到11.76%；2#泵有功功率下降了13.69 kW，無(wú)功功率下降了6.6 kVar，功率因數(shù)提高了0.009，機(jī)組效率上升了3.44%，日耗電量下降了329kW時(shí)，機(jī)組單耗下降了0.02kWh/m3，按相近工況下單耗變化值計(jì)算節(jié)電率達(dá)到11.76%。

4 結(jié)論

1）提升污水外調(diào)泵的機(jī)組運(yùn)行效率。2臺(tái)機(jī)泵平均機(jī)組運(yùn)行效率提升了5.38%，平均機(jī)組單耗下降了0.02 kWh/m3，組機(jī)運(yùn)行效率得到明顯提升。

2）節(jié)電效果明顯。從表1中可以看出，1#泵機(jī)組日耗電量下降了341 kWh，節(jié)電率達(dá)到11.76%，2#泵機(jī)組日耗電量下降了329 kWh，節(jié)電率達(dá)到11.76%，2臺(tái)機(jī)泵平均節(jié)電率達(dá)到11.76%。按照GB/T 30256—2013《節(jié)能量測(cè)量和驗(yàn)證技術(shù)要求泵類液體輸送系統(tǒng)》計(jì)算，2臺(tái)泵年運(yùn)行時(shí)間按300天計(jì)，則1#泵機(jī)組年節(jié)電總量可達(dá)101 808 kWh，2#泵機(jī)組年節(jié)電總量可達(dá)98 068 kWh，兩臺(tái)泵合計(jì)年節(jié)電量可達(dá)200 376 kWh，若按0.651元/kWh電費(fèi)價(jià)格計(jì)算，則可產(chǎn)生年節(jié)電效益13.04萬(wàn)元。

3）減排效益。按照節(jié)約1 kWh電能減排0.997 kg CO2，即減少0.272 kg碳排放量計(jì)算，則該技術(shù)項(xiàng)目實(shí)施后每年可減少碳排放量54 502.3 kg。

4）設(shè)備運(yùn)行安全可靠，減少設(shè)備維修費(fèi)用。設(shè)備可靠性好，使用壽命長(zhǎng)。在額定扭矩內(nèi)同步旋轉(zhuǎn)，無(wú)磨擦部件，無(wú)須修理，工作使用壽命長(zhǎng)，設(shè)計(jì)壽命達(dá)30年。具備緩沖軟啟動(dòng)功能，避免起動(dòng)時(shí)的機(jī)械沖擊，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。同時(shí)，該產(chǎn)品還具有良好的過(guò)載保護(hù)功能，當(dāng)扭矩過(guò)載時(shí)，兩半聯(lián)軸器（主、從動(dòng)軸）產(chǎn)生滑脫，實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，提高了整個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，也可作為離合器使用。

5）減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度。由于永磁聯(lián)軸器良好的密封性能，避免了泵房跑冒滴漏問題，減輕了員工日常維護(hù)維修工作量。

表1 2臺(tái)污水外調(diào)泵應(yīng)用口油井永磁聯(lián)軸器技術(shù)措施前后效果統(tǒng)計(jì)對(duì)比