王建宏李云杰劉國豪黃曉真陳喆張宏亮潘曉香

（1.中國石化管道儲運分公司魯寧輸油處；2.中國石油管道研究中心；3.中油管道物資裝備總公司；4.中國石油管道公司蘭州輸油氣分公司）

管道輸油泵更換小葉輪前后的節(jié)能測試與評價

王建宏1李云杰2劉國豪2黃曉真2陳喆3張宏亮4潘曉香4

（1.中國石化管道儲運分公司魯寧輸油處；2.中國石油管道研究中心；3.中油管道物資裝備總公司；4.中國石油管道公司蘭州輸油氣分公司）

對輸油泵機組進行節(jié)能改造的目的是提高機組的各項運行效率，使機組繼續(xù)運行在高效率區(qū)，減少能源的消耗。更換葉輪前后對輸油泵機組進行對比測試是評價輸油泵機組能否達到改造效果的主要方式，也是輸油泵機組改造后驗收所必須進行的步驟。文章以原油管道某臺輸油泵更換小葉輪前后的節(jié)能測試與分析為例，說明如何進行機組節(jié)能改造的對比測試，如何評價更換葉輪后的節(jié)能效果。本次改造效果測試過程和結(jié)果分析，可以為以后進行相應(yīng)節(jié)能改造提供指導(dǎo)。

輸油泵機組 更換葉輪 節(jié)能改造 節(jié)能效果

1 概況

輸油泵機組是輸油管道系統(tǒng)中的增壓設(shè)備，也是主要的耗能設(shè)備。輸油泵機組能效水平的高低對輸油企業(yè)運行成本有重要影響。生產(chǎn)管理部門考核輸油泵機組的能效水平指標包括泵效率、機組效率、耗電量等。其中，泵效率、機組效率會隨著運行時間的增加逐步下降，耗電量逐步上升。節(jié)能監(jiān)測部門應(yīng)連續(xù)跟蹤測試這些指標的變化情況，將這些數(shù)據(jù)提交生產(chǎn)管理部門，以便管理部門做出相應(yīng)的運行調(diào)整，使設(shè)備保持較高的能效水平，減少耗電量，降低企業(yè)的運行成本。

對輸油泵機組進行節(jié)能改造，目的是提高機組的各項運行效率，使機組繼續(xù)運行在高效率區(qū)，減少能源的消耗。改造前后對輸油泵機組進行節(jié)能對比測試是評價輸油泵機組能否達到改造效果的主要方式，也是輸油泵機組改造后驗收所必須進行的步驟。

在管道低輸量輸送條件下，“大馬拉小車”現(xiàn)象普遍存在，能量浪費嚴重。對既有的定速電機帶動的輸油泵機組進行節(jié)能改造，理論上可以選用切削（或更換）輸油泵葉輪、輸油泵葉輪拆級、定速電機加裝變頻調(diào)速裝置等方法。具體選擇哪種方案，需根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定。更換輸油泵葉輪大小，具有工作量小、見效快的優(yōu)點。下面以原油管道某站某臺輸油泵更換小葉輪前后的節(jié)能測試與分析為例，說明如何進行更換葉輪對比測試，如何評價更換葉輪后的節(jié)能效果。

2 測試方法與情況說明

該站有3臺外輸主泵，均為定速電動機帶動，運行方式是單泵運行。該條管道輸量近年來一直偏低，輸油泵的輸量一直靠調(diào)整泵出口閥開度進行調(diào)節(jié)，節(jié)流損失一般在40%左右，電能損失非常嚴重，設(shè)備的運行維護也存在風(fēng)險。因此，為了減少能量損失，根據(jù)該線工藝運行實際要求，同時考慮綜合節(jié)能改造資金額度，比較各種節(jié)能改造方式后，選擇更換輸油泵小葉輪的方法進行節(jié)能改造。

測試方法按照標準GB/T16666《泵機組及液體輸送系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測方法》進行，評價指標按照標準SY/T6837-2011《油氣輸送管道系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測規(guī)范》進行。

泵機組中電動機的各項運行電參數(shù)使用3169電參數(shù)儀在變電室內(nèi)接線測??；現(xiàn)場測取泵的進出口壓力；利用PT878液體超聲波流量計在輸油泵出站直管段處測定輸油泵輸送介質(zhì)的流量。

本次測試時該泵單泵運行，依靠調(diào)整泵出口閥開度來調(diào)節(jié)流量。

3 改造前測試數(shù)據(jù)與分析

改造前該泵的額定流量是360m3/h，揚程是320m，配套電動機額定功率是560kW。

按照改造前后對比測試的流量要求，測試了5個工況：200.8m3/h、260.3m3/h、313.5m3/h、355.8 m3/h、394.5m3/h。根據(jù)測試數(shù)據(jù)得出的各工況下的計算結(jié)果見表1。

表1 泵機組改造前測試數(shù)據(jù)計算結(jié)果

從表1計算結(jié)果看，該泵在五個測試流量下，機組效率指標均低于SY/T6837-2011中相應(yīng)限定值要求，節(jié)流率指標均高于SY/T6837-2011中相應(yīng)限定值要求，該輸油泵運行狀況較差。據(jù)了解該管線長期處于低輸量狀態(tài)，建議在條件允許的狀況下選擇與管路匹配的小泵運行，提高運行效率，減少節(jié)流損失。

4 改造后測試數(shù)據(jù)與分析

改造主要內(nèi)容：輸油泵葉輪更換成小葉輪，額定流量不變，揚程從320m下降到240m，配套電動機沒有變動。

原計劃改造后測試流量與改造前相同，這樣便于對比。但是現(xiàn)場運行流量最大只能達到329.54 m3/h，受限于現(xiàn)場運行要求，改造后只測試了4個工況：203.71m3/h、260.07m3/h、302.81m3/h、329.54m3/h。根據(jù)測試數(shù)據(jù)得出的各工況下的計算結(jié)果見表2。

表2 泵機組改造后測試數(shù)據(jù)計算結(jié)果

從表2看，該泵在三個測試流量203.71m3/h、260.07m3/h、302.81m3/h下，機組效率及節(jié)流率均低于SY/T6837-2011中機組效率限定值；在最大測試流量329.54m3/h時機組效率不合格，節(jié)流率合格。不合格的主要原因是節(jié)流率過高。

5 改造前后數(shù)據(jù)對比分析

通過對比改造前后計算結(jié)果表1和表2可以看出，該泵更換小葉輪后，在可對比的3個測試流量200m3/h、270m3/h、310m3/h下，機組效率基本不變；改造后對應(yīng)的泵效率，比改造前明顯上升；相同工況下電動機軸功率明顯下降，改造后節(jié)電效果顯著；系統(tǒng)效率改造前改造后明顯提高，說明更換小葉輪后泵的節(jié)能效果明顯。具體對比見圖1～圖5所示的改造前后輸油泵機組各類性能曲線。

由于實際運行電流偏低導(dǎo)致電動機低負載率運行，電動機效率偏低，說明耗能主要集中在電動機上，電動機功率偏大，和輸油泵不匹配。

泵機組改造前后揚程對比見圖1。

圖1 泵機組揚程對比

泵機組改造前后電動機軸功率對比見圖2。

圖2 泵機組電動機軸功率對比

泵機組改造前后泵效率對比見圖3。

圖3 泵效率對比

泵機組效率改造前后對比見圖4。

圖4 機組效率對比

泵機組的系統(tǒng)效率改造前后對比見圖5。

圖5 系統(tǒng)效率對比

6 結(jié)論

通過改造前后節(jié)能測試數(shù)據(jù)的對比，該臺輸油泵更換小葉輪后，揚程和耗電量明顯下降，泵效率明顯提高，系統(tǒng)效率有所上升，達到了改造的部分目的。但同時機組效率基本沒有變化，電動機效率和負載率很低，節(jié)流率很大，說明更換葉輪后，電動機沒有相應(yīng)更換成配套的小功率電動機，致使定速電動機和輸油泵不配套，為了使管路特性和泵特性匹配，只好通過節(jié)流閥控制流量，改造不徹底。因此更換小葉輪時，相應(yīng)的電動機也要更換成配套的小功率電動機，同時相應(yīng)的投資預(yù)算資金要到位，充分保證節(jié)能改造的實施。

該站通過改造前后電動機耗電量情況統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，在相同運行工況下，更換小葉輪后電費每月節(jié)省10萬元左右，可見改造的節(jié)電效果已經(jīng)很明顯。如果同時將電動機更換成配套的小電動機，節(jié)電效果將會更加明顯。

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.09.007

2012-05-28）

王建宏，工程師，2006年1月畢業(yè)于石油大學(xué)（華東）石油工程專業(yè)，E-mail：wsrf3197@yahoo.com.cn，地址：山東省鄒城市太平路西路2129號，273500。