集輸離心泵運行效率分析與提效策略

劉燕紅 王建軍

摘要：在集輸運行系統(tǒng)中，動力費用占輸油成本比例較大，如何將動力費用降低，是降低輸油成本的關鍵因素之一。研究離心泵的節(jié)能降耗有益于降低輸油成本。離心泵具有運轉平穩(wěn)可靠、維修工作量少、效率高、調節(jié)方便等特點，因而是輸油泵站的主要動力設備。目前，離心泵的動力消耗還有一定的浪費，離心泵節(jié)能仍有一定潛力，如何提高泵的運行效率，已成為節(jié)能技術的一個重要課題。

關鍵詞：離心泵；變頻調速；運行效率；節(jié)能降耗；運轉平穩(wěn)

離心泵是輸油泵站的主要動力設備，其運行效率直接影響輸油成本。為了減少輸油動力費用，降低輸油成本，有必要對離心泵運行效率及其影響因素進行分析，從而探討提高離心泵運行效率的具體措施。集輸離心泵運行效率是指在給定的管道系統(tǒng)中，機泵進行輸送作業(yè)所消耗的有用能量與總輸入能量之比，或有用功率與輸入功率之比，即系統(tǒng)效率，它是泵組能耗的重要標志，它受到如機泵的設計、制造、機泵型式、機泵性能規(guī)格、運行操作等因素的影響。結果表明，變頻調速節(jié)能技術是實現(xiàn)輸油泵系統(tǒng)節(jié)能降耗的有效技術途徑。

1 離心泵運行效率及其影響因素

1.1 泵的設計制造。機泵的設計是否合理、加工精度的高低、裝配質量的好壞，是決定機泵能量利用水平和能耗大小的決定因素，不但直接影響機泵的額定效率，而且對機泵的選擇和運行也有重要的影響。

1.2泵選型。泵的選擇盡量使理論切合實際，使機泵的運行符合實際需要，使泵的設計流量和泵的揚程靠近泵的額定值，使泵的實際工作點靠近額定點，在泵的高效區(qū)工作。不應該盲目加大選泵的裕量。電機的選擇應與泵機匹配，避免出現(xiàn)大馬拉小車的現(xiàn)象。電機負載率低，會使電機功率因數(shù)下降，增加了無功損耗，造成輸電線損增加。機泵運行狀況的好壞受很多因素的影響，除了機泵自身的因素、選擇是否合適等原因外，主要取決于操作條件是否經濟，調節(jié)方法是否合理。

2 變頻調速技術

2.1變頻調速技術的節(jié)能原理

由于泵的有效功率：

N=PQ（1）

式中：P—泵的出口壓力；Q—泵的流量。可知：泵的有效功率N與泵的出口流量Q和出口壓力P成正比。泵的流量Q大，則加壓水泵的有效功率N就越大，泵消耗的電能就多，反之，則泵消耗的電能就少。我們知道，離心式水泵的流量Q與泵的轉速n有關，對同一臺泵而言

Q1/Q2=n1/n2（2）

即流量與泵的葉輪轉速成正比，泵的轉速低，則泵的流量就減少。普通水泵是由交流電動機驅動的，交流電動機的轉速與供電頻率有關：如果均勻地改變供電頻率，則電動機的轉速就可均勻地改變。通過改變電動機定子電源頻率來改變電動機轉速，達到節(jié)省電能消耗的目的。

2.2 離心泵變頻調速節(jié)能技術優(yōu)勢

變頻調速節(jié)能技術在國內外泵行業(yè)發(fā)展很快。實踐證明，利用變頻器調速，節(jié)能效果十分明顯。泵采用變頻調速電動機后除節(jié)能效果明顯外，主要還有以下幾方面的優(yōu)點：（1）調速效率高，是一種高效調速方式，節(jié)能效果顯著，投資回收期短。一般說來，泵采用變頻調速技術后，約可節(jié)能30%～40%。（2）調速范圍寬，并在整個調速范圍內均具有較高的調速效率。（3）實現(xiàn)了離心泵的自動調節(jié)控制，達到供水的動態(tài)平衡，水泵轉速實現(xiàn)平滑調節(jié)。（4）實現(xiàn)軟啟動，泵啟動時對電網的沖擊小，停機時可實現(xiàn)軟停車，防止系統(tǒng)出現(xiàn)水擊現(xiàn)象。（5）可有效延長泵及相關調節(jié)閥、管道的使用壽命，減少維護費用，為裝置長周期運行創(chuàng)造了條件。（6）變頻調速系統(tǒng)可實現(xiàn)在線實時監(jiān)視泵運行電流、電壓、運行頻率、運行轉速等技術參數(shù)。（7）在一定程度上可降低裝置噪聲，改善工作環(huán)境。

3 提高運行效率的方法

離心泵節(jié)能降耗的核心是提高泵的運行效率。離心泵運行的工況點決定了泵運行效率的高低，而要提高離心泵運行效率就要用技術的手段調整離心泵的運行工況點，使離心泵工況點在最高效率點7%左右即高效區(qū)運行。從理論上講，調整離心泵的工況點的方法有兩大類：（1）改變管路特性曲線的措施有：①入口節(jié)流。由于離心泵的氣蝕問題，該方法是不合理的，因而很少采用入口節(jié)流。②旁路回流。旁路回流適用于軸功率隨流量增加而減少的泵。③出口節(jié)流。出口節(jié)流是改變離心泵管路系統(tǒng)特性曲線應用最多的方法，最簡單的方法是將調節(jié)閥安裝在排液管路上進行流量調節(jié)，其不足之處為，系統(tǒng)的效率會降低，系統(tǒng)的功率會減小，節(jié)流調節(jié)會導致節(jié)流損失，造成了能源的極大浪費。通過分析長春輸油管理處的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)個別站節(jié)流損失競達到了0.3MPa。（2）改變離心泵性能曲線的方法的實質是去除離心泵在系統(tǒng)運行中的多余揚程，①切削葉輪外徑，使離心泵性能曲線向下移，工況點也等效下移。切削葉輪雖是一個有效的辦法，但葉輪切削后就不能恢復了，并且需要精密的機床設備，而且只能減少流量，不能增大流量，使用范圍受到限制。②減少泵葉輪級數(shù)，使離心泵性能曲線向下移，工況點也下移。多級泵減少級數(shù)只能是整體拆除，而且只適合于工況相對穩(wěn)定的情況。③淘汰效率低的泵，根據(jù)泵所需揚程和流量更新泵。這需要對管-泵系統(tǒng)進行重新設計、選型，投資較大。④改變葉輪轉速，便離心泵性能曲線向下移，工況點下移；在滿足所需揚程和流量的前提下，實行降速運行。改變管路特性曲線的方法，因耗能不宜采用。而改變離心泵性能曲線的方法作為節(jié)能技術被廣泛采用。從上述分析可以看出，提高機泵揚程利用率，減少節(jié)流損失，提高泵的運行效率，提高電機的運行效率和負載率，是離心泵節(jié)能的重要方面。隨著變頻調速技術的迅速發(fā)展和日趨成熟，高質量的變頻調速系統(tǒng)已經可以滿足石油化工企業(yè)各個領域的需要。它的節(jié)能、省力、易于構成自控系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢，已成為電力拖動的中樞設備。應用變頻調速技術也是企業(yè)改造挖潛、增加效益的一條有效途徑。

4 結束語

通過對提高離心泵運行效率實現(xiàn)節(jié)能降耗的各種方法的比較，確定了變頻調速技術為提高離心泵運行效率的有效技術；因而變頻調速節(jié)能技術是實現(xiàn)輸油泵系統(tǒng)節(jié)能降耗的有效技術途徑。

參考文獻

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