影響聯(lián)合站外輸油泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的因素分析與節(jié)能措施

劉云 許兆玉

【摘 要】一般來(lái)說(shuō)，聯(lián)合站外輸泵在集輸系統(tǒng)中的耗能中占的比例較高。本文分析了影響聯(lián)合站外輸泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要因素，對(duì)各主要因素如何影響聯(lián)合站外輸泵的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出了確保聯(lián)合站外輸泵的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的對(duì)策和節(jié)電措施，取得了良好的效果。

【關(guān)鍵詞】聯(lián)合站；外輸泵；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；節(jié)電對(duì)策

1、影響聯(lián)合站外輸泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的因素分析

1.1外輸泵的運(yùn)行負(fù)載率

由于受生產(chǎn)工藝要求的變化，外輸泵運(yùn)行負(fù)載率經(jīng)常發(fā)生改變，外輸泵運(yùn)行負(fù)載率的波動(dòng)，對(duì)外輸泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生較大的影響。當(dāng)外輸泵運(yùn)行負(fù)載率在高值（0.6以上）或接近1附近時(shí)，其運(yùn)行效率較高，經(jīng)濟(jì)性好；然而由于受生產(chǎn)工藝和季節(jié)性的變化，負(fù)載率常處于低值運(yùn)行，負(fù)載率處于低值運(yùn)行的外輸泵其效率低，經(jīng)濟(jì)性差。

當(dāng)外輸泵負(fù)載率等于1時(shí)，其效率處于最高值，外輸泵運(yùn)行最經(jīng)濟(jì)，當(dāng)外輸泵運(yùn)行負(fù)載率小于1時(shí)，其效率隨負(fù)載率的降低而下降；當(dāng)外輸泵運(yùn)行負(fù)載率大于1時(shí)，其效率隨負(fù)載率的升高而下降。

1.2機(jī)泵的匹配性

外輸泵與電動(dòng)機(jī)之間的選用型號(hào)、容量與實(shí)際負(fù)荷相匹配亦是影響外輸泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要因素。機(jī)泵與所配電動(dòng)機(jī)的匹配，要避免“大馬拉小車(chē)”，一般設(shè)計(jì)裕量應(yīng)控制在10%以?xún)?nèi)。在外輸泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，往往存在向上靠檔，層層加碼，寧大勿小的現(xiàn)象，可以說(shuō)，從工藝上提出流量時(shí)加系數(shù)，選機(jī)泵時(shí)再加系數(shù)，電動(dòng)機(jī)選擇還加系數(shù)，以致部分外輸泵系統(tǒng)的機(jī)泵實(shí)際運(yùn)行效率極低。

1.3外輸原油的溫度

外輸原油的溫度控制會(huì)影響外輸泵的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因?yàn)樵驼扯入S原油溫度的變化而變化，溫度升高粘度下降，溫度降低粘度升高。當(dāng)原油粘度發(fā)生變化時(shí)，泵的負(fù)載發(fā)生變化，此時(shí)，電機(jī)的效率及功率因數(shù)發(fā)生變化。對(duì)于選定的電機(jī)，原油粘度較低時(shí)，電機(jī)處于輕載下運(yùn)行，其效率降低。當(dāng)原油粘度比設(shè)計(jì)值過(guò)高時(shí)，電機(jī)負(fù)載超過(guò)最佳值，電機(jī)效率同樣要降低。粘度的變化會(huì)使外輸泵偏離設(shè)計(jì)值而脫離高效運(yùn)行區(qū)，從而降低外輸泵的效率。

1.4外輸泵的運(yùn)行控制

由外輸泵的特性曲線圖（圖1）可見(jiàn)，對(duì)于給定的外輸泵，都存在某一高效運(yùn)行區(qū)域，在對(duì)單臺(tái)外輸泵的運(yùn)行控制時(shí)，應(yīng)保證其在高效區(qū)運(yùn)行，避免運(yùn)行負(fù)荷波動(dòng)劇烈，進(jìn)出口閥門(mén)應(yīng)調(diào)節(jié)到合理開(kāi)度，盡量減小外輸泵的節(jié)流損失。在對(duì)多臺(tái)并聯(lián)外輸泵運(yùn)行控制時(shí)，應(yīng)根據(jù)每臺(tái)泵的特性，采取不同特性的泵選用不同的運(yùn)行狀態(tài)方式，使整個(gè)外輸泵機(jī)組在高效區(qū)運(yùn)行。

1.5外輸泵的維護(hù)及密封控制

由于部分外輸泵使用時(shí)間長(zhǎng)，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)造成泵構(gòu)造上的變化，引起泵機(jī)械損失和容積損失增大；由于泵內(nèi)部腐蝕、汽蝕嚴(yán)重，使得泵內(nèi)水利摩阻損失增大，導(dǎo)致泵運(yùn)行不平穩(wěn)和效率降低；有的泵因檢修保養(yǎng)質(zhì)量差，造成泵排量、揚(yáng)程達(dá)不到額定值，影響了泵效。有些泵存在密封技術(shù)落后，密封失效，盤(pán)根泄漏損失增大，使得泵出口動(dòng)能和壓能損失嚴(yán)重，影響了外輸泵的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2、實(shí)施節(jié)能技術(shù)改造和改進(jìn)運(yùn)行管理

2.1更換低效泵，改造外輸泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)外輸泵的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

對(duì)于許多采油廠聯(lián)合站來(lái)說(shuō)，從外輸泵運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性考慮，通常要求外輸泵能在最高效率的93.5%以上范圍內(nèi)（高效工作區(qū)）工作?，F(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)對(duì)流量和揚(yáng)程的要求，更換原來(lái)的低效泵，選用符合生產(chǎn)實(shí)際需要的高效泵。當(dāng)外輸泵（離心泵）的負(fù)載率較低時(shí)，其效率很低，這時(shí)可考慮采用高效的螺桿式或往復(fù)式容積泵替代離心式外輸泵。另外，對(duì)于脫離外輸泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)運(yùn)行的泵，可以根據(jù)該泵的性能曲線對(duì)葉輪進(jìn)行切割或拆級(jí)，從而保證生產(chǎn)中外輸泵效率和運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于生產(chǎn)工藝變化，生產(chǎn)季節(jié)變化等，外輸泵負(fù)荷經(jīng)常發(fā)生變化，有時(shí)變化范圍還很大，有些發(fā)電廠由于調(diào)峰需要，晝夜負(fù)荷變化也較大，而且外輸泵負(fù)荷在使用一年后，輸出流量將比額定流量有所下降。對(duì)流量變化較大的外輸泵采用變頻調(diào)速技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)泵的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，而且負(fù)荷變化范圍越大，經(jīng)濟(jì)性越好。

2.2合理控制外輸泵運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行

從前面的分析中知道，外輸原油的溫度是影響外輸泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的因素之一，因此，合理控制外輸原油的溫度是保證外輸泵高效運(yùn)行的有效途徑，在確保原油外輸安全運(yùn)行的情況下，外輸溫度的控制應(yīng)兼顧熱耗和電耗綜合經(jīng)濟(jì)性來(lái)考慮，在滿(mǎn)足熱電綜合經(jīng)濟(jì)性的情況下，盡量提高外輸原油溫度，以降低原油粘度減小外輸管網(wǎng)阻力，實(shí)現(xiàn)外輸泵系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。從外輸泵特性曲線圖（圖2）可見(jiàn)，泵消耗的功率與流量、揚(yáng)程成正比，與泵效成反比。實(shí)際上，這些參數(shù)受現(xiàn)場(chǎng)各種因素的制約和影響，外輸泵的運(yùn)行工況千差萬(wàn)別，要實(shí)現(xiàn)對(duì)這些參數(shù)的合理控制保證外輸泵的優(yōu)化運(yùn)行，應(yīng)該做下面幾項(xiàng)工作：

（1）根據(jù)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)繪制壓力—耗電量、泵輸油量—耗電量、壓力—輸油量關(guān)系曲線；

（2）確定外輸泵最佳工作區(qū)間；

（3）確定外輸泵優(yōu)化運(yùn)行方案。除此，合理運(yùn)行外輸泵使輸量和外輸泵額定輸量盡可能一致，減少節(jié)流損失，最大限度地提高外輸泵機(jī)組的運(yùn)行效率。

3、聯(lián)合站外輸泵的節(jié)能對(duì)策

3.1提高電機(jī)效率

電機(jī)運(yùn)行效率是電機(jī)運(yùn)行時(shí)輸出功率與輸入功率的比值，要提高其效率，應(yīng)在設(shè)計(jì)選型上，盡量選用高效電機(jī)；注意功率與負(fù)荷合理匹配，避免大馬拉小車(chē)現(xiàn)象。

3.2對(duì)舊泵進(jìn)行改造

用高效泵替換低效泵能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)合站外輸泵的節(jié)電降耗。孤島采油廠孤四聯(lián)合站2#外輸泵通過(guò)拆級(jí)，重新調(diào)整間隙，打磨流道、泵殼等改造措施，泵效提高了6個(gè)百分點(diǎn)，節(jié)電7.2kW。

3.3使用變頻調(diào)速技術(shù)

對(duì)大馬拉小車(chē)、負(fù)荷波動(dòng)大的外輸泵使用變頻調(diào)速技術(shù)是外輸泵的關(guān)鍵節(jié)電措施。變頻調(diào)速技術(shù)杜絕了閥門(mén)控制的節(jié)流調(diào)節(jié)的弊端，有效降低了能量損失，將壓力監(jiān)控改為液位監(jiān)控，提高了外輸泵系統(tǒng)運(yùn)行控制的安全穩(wěn)定性。孤島采油廠孤四聯(lián)合站3#外輸泵一臺(tái)變頻器（75kW），經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的變頻運(yùn)行驗(yàn)證，管輸系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好，單泵節(jié)電達(dá)30%以上。

3.4優(yōu)化外輸泵運(yùn)行參數(shù)

合理控制外輸泵運(yùn)行參數(shù)，使其在高效區(qū)運(yùn)行是外輸泵的重要節(jié)電措施。從生產(chǎn)管理入手，在保證平穩(wěn)外輸?shù)那疤嵯?，通過(guò)合理控制出口閥門(mén)開(kāi)度，盡量使泵在高效點(diǎn)附近運(yùn)行，降低泵管壓差，從而實(shí)現(xiàn)外輸泵的節(jié)電降耗。

4、結(jié)語(yǔ)

影響外輸泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的因素主要是泵的負(fù)載率、機(jī)泵的匹配、外輸原油的溫度、外輸泵的運(yùn)行控制和維護(hù)及密封控制。通過(guò)技術(shù)改造、變頻技術(shù)的應(yīng)用和運(yùn)行參數(shù)的合理控制能夠確保外輸泵的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，通過(guò)提高電機(jī)效率、舊泵更新改造、使用變頻技術(shù)及優(yōu)化運(yùn)行的節(jié)電措施，能實(shí)現(xiàn)外輸泵的節(jié)電降耗。

【參考文獻(xiàn)】

【1】王瑋，變頻器在聯(lián)合站外輸油泵的應(yīng)用 《中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量》 2011年09期.