影響外輸泵能耗的因素分析與降耗對策探討

苗勇 田大志 包含冰

【摘 要】外輸泵是聯(lián)合站原油外送的重要設備。外輸泵一般是離心泵，是聯(lián)合站的重要組成部分。外輸泵因為功率較大，耗電量在聯(lián)合站中占比較高。由于外輸泵設計裕量較大，一般運行時負荷較輕，屬于典型的“大馬拉小車”，造成能耗偏高。本文分析了外輸泵能耗偏高的影響因素，闡述了降低外輸泵能耗的幾點對策。

【關鍵詞】外輸泵；能耗；因素分析；降耗對策

一、外輸泵能耗偏高的影響因素分析

在生產(chǎn)實際運行中，由于外輸液量遠高于設計液量，為了滿足生產(chǎn)輸油工藝要求，所以安裝3臺泵，實際最多只運行2臺泵，外輸泵經(jīng)常采取控制輸油泵出口閥門開度的方法進行節(jié)流流量調節(jié)。其中1#外輸泵變頻自動調節(jié)。

傳統(tǒng)采取控制外輸泵出口閥門開度的方法進行節(jié)流調節(jié)時，外輸泵排量降低，泵壓升高，泵管壓差增大。造成輸油泵出口節(jié)流損失增大，降低了機泵的工作效率。同時，由于目前輸油泵運行時輸油量較小，離心泵的運行工作點偏離高效工作點，輸油泵機組效率較低、單耗較高。

離心泵的特性曲線可知，關小泵的出口閥門，管路阻力R增加，管路的特性曲線R―Q變陡，泵的工作點向左移動，排量下降，揚程升高，來達到調節(jié)流量的目的。但是，這樣運行時，泵機組提供的相當一部分能量消耗在克服泵出口閥門的阻力上，勢必產(chǎn)生節(jié)流損耗，造成不必要的能耗。

同時，利用節(jié)流調節(jié)流量的方法，由于離心泵出口閥門控制的較小，泵出口端壓力較高，極容易增加輸油泵出口端的盤根泄漏量，既影響輸油泵效，又造成安全隱患。因此，利用這種方法來控制流量是非常不經(jīng)濟而且不安全的。

二、降低外輸泵能耗的對策

（一）應用變頻調速器的節(jié)電降耗

變頻器主機的基本工作原理是由可控硅整流模塊和高壓大容量的電容把工頻電源的三相交流電轉換成直流電，再由大功率晶體管把直流電轉換成頻率可調的三相交流電輸出。根據(jù)三相異步電動機轉數(shù)公式n=60f1（1--S）/P可知，在電動機結構不變時，即磁極對數(shù)P和轉差率S不變時，如改變電源的頻率f1，則電動機的轉數(shù)也隨之變化。變頻器是通過改變電源頻率來達到改變所拖動電動機轉數(shù)的。

改變泵的轉速，就是改變泵的特性曲線，當泵的轉速由n1降到n2 時，流量Q從Q1降到Q2；揚程H由H1降到H2。

又根據(jù)離心泵的比例定律可以知道，離心泵的揚程、排量和軸功率均隨泵轉數(shù)的改變而改變。即輸油泵轉速由n1改變?yōu)閚2時，若輸送的介質性質不變，管路特性不變時。根據(jù)相似定律，由于這時幾何尺寸的比例常數(shù)為1，則在不同轉速下相似工況點的對應參數(shù)與轉速之間應有下列關系：

式中：Q1/Q2=n1/n2 Q1 Q2分別為轉速改變前后的流量；

H1/H2=（n1/n2） H1 H2分別為轉速改變前后的揚程；

N1/N2=（n1/n2） N1 N2分別為轉速改變前后的軸功率。

因此在理論上講外輸泵的耗電量與轉速的立方成正比。

由于外輸泵設計裕量較大，一般運行時負荷較輕，屬于典型的“大馬拉小車”。在生產(chǎn)中，產(chǎn)液量因各種因素的影響正常波動，從而使輸油泵效率在一定時期很難達到效率。由于外輸液需要2臺外輸泵采用一變一工輸送，根據(jù)變頻器節(jié)能機理特點，運行中考慮生產(chǎn)需要，把變頻自動調節(jié)改為手動調節(jié)，技術的應用能夠有效解決這一難題，即通過控制變頻調速器的輸出頻率（調頻范圍為0―50Hz），調節(jié)機泵的轉速和排量，使機泵始終處于最佳工作狀態(tài)，減少電機無用功損耗和對流量計沖擊，達到節(jié)電和平穩(wěn)外輸?shù)哪康摹?/p>

（二）合理控制外輸泵運行參數(shù)，實現(xiàn)優(yōu)化運行

從前面的分析中知道，外輸原油的溫度是影響外輸泵經(jīng)濟運行的因素之一，因此，合理控制外輸原油的溫度是保證外輸泵高效運行的有效途徑，在確保原油外輸安全運行的情況下，外輸溫度的控制應兼顧熱耗和電耗綜合經(jīng)濟性來考慮，在滿足熱電綜合經(jīng)濟性的情況下，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，實現(xiàn)外輸泵系統(tǒng)經(jīng)濟運行。泵消耗的功率與流量、揚程成正比，與泵效成反比。實際上，這些參數(shù)受現(xiàn)場各種因素的制約和影響，外輸泵的運行工況千差萬別，要實現(xiàn)對這些參數(shù)的合理控制保證外輸泵的優(yōu)化運行，應該做下面幾項工作：

（1）根據(jù)實際運行參數(shù)繪制壓力—耗電量、泵輸油量—耗電量、壓力—輸油量關系曲線；（2）確定外輸泵最佳工作區(qū)間；（3）確定外輸泵優(yōu)化運行方案。除此，合理運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組的運行效率。降低轉速時，外輸泵可以明顯的節(jié)省能量。如果把節(jié)流調節(jié)改為變頻調速器調節(jié)，其耗電量便可按其與轉速成立方的比例降低，節(jié)能的效果將非常顯著。

（三）對舊泵進行改造

用高效泵替換低效泵能夠實現(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#外輸泵通過拆級，重新調整間隙，打磨流道、泵殼等改造措施，泵效提高了6個百分點，節(jié)電7.2kW。

（四）改造外輸泵內部結構，實現(xiàn)外輸泵的經(jīng)濟運行

從運行經(jīng)濟性考慮，通常要求外輸泵能在最高效率的93.5%以上范圍內工作。現(xiàn)場可根據(jù)對流量和揚程的要求，更換原來的低效泵，選用符合生產(chǎn)實際需要的高效泵。當外輸泵的負載率較低時，其效率很低，這時可考慮采用高效的螺桿式或往復式容積泵替代離心式外輸泵。另外，對于脫離外輸泵高效運行區(qū)運行的泵，可以根據(jù)該泵的性能曲線對葉輪進行切割或拆級，從而保證生產(chǎn)中外輸泵效率和運轉的經(jīng)濟性。

（五）對運行的離心泵進行節(jié)能技術改造

（1）切割或更換葉輪。當泵的運行流量和揚程均比工藝要求的流量和揚程大時，可通過切割工作葉輪或更換為小葉輪來提高運行效率，防止“大馬拉小車”帶來的能量浪費，功率節(jié)省明顯。

（2）減少葉輪的數(shù)量及加強離心泵的保養(yǎng)與維護。如果多級泵的排量但其揚程較大的，可以適當減少葉輪的數(shù)量，降低級數(shù)來解決。要及時發(fā)現(xiàn)存在的故障問題，并及時采取措施消除故障，從而使落實離心泵的維護與保養(yǎng)工作，要注意泵的密封、冷卻，定期采取潤滑措施，從而最大限度降低離心泵的壽命損耗，從而達到減少功率及介質損失的目的。

（六）加強外輸泵的能耗檢測分析

當運行中出現(xiàn)功耗過大的情況，則需要進行檢查，檢測能耗情況，查找其引發(fā)的原因。如果是葉輪與耐磨輪，葉輪與殼存在著摩擦，則需要立即檢查，采取相應的措施進行修理。如果是液體密度增大而引起的，則需要檢查液體的濃度，合理控制液體的濃度。如果是填料壓得太緊引起干摩擦，則需要檢查水封管，合理控制填料。

三、幾點認識

上述外輸泵節(jié)能降耗方法的應用，改變了過去聯(lián)合站機泵傳統(tǒng)閥門開度的方法進行節(jié)流流量調節(jié)，使之經(jīng)濟化，制度化，走上了科學化管理道路。

（1）根據(jù)油田生產(chǎn)動態(tài)變化及時優(yōu)化機泵運行參數(shù)和泵的變頻調速技術，是提高機泵泵效和系統(tǒng)效率，降低機泵生產(chǎn)耗電重要手段。

（2）通過變頻器來手動調節(jié)外輸泵的轉數(shù)，以達到控制流量的目的，不僅可以大大降低崗位工人的勞動強度、減少電能的消耗，而且可以解決離心泵出口憋壓導致出口端泵盤根泄漏量較大的問題，達到消除隱患、保證安全生產(chǎn)的目的。

（3）要將聯(lián)合站節(jié)能降耗工作以納入日常管理考核中，并根據(jù)油田生產(chǎn)動態(tài)變化，不斷改進、完善，新節(jié)能方法和措施為油田高水平、高效益、可持續(xù)發(fā)展做貢獻。

【參考文獻】

【1】王瑋.變頻器在聯(lián)合站外輸油泵的應用.《中國石油和化工標準與質量》. 2011年09期 .