聶蘭勇，李延卿，王 勁

（中國(guó)石油撫順石化公司儲(chǔ)運(yùn)廠(chǎng)， 遼寧 撫順 113001）

儲(chǔ)運(yùn)廠(chǎng)長(zhǎng)輸管道輸油泵機(jī)組運(yùn)行效率分析

聶蘭勇，李延卿，王 勁

（中國(guó)石油撫順石化公司儲(chǔ)運(yùn)廠(chǎng)， 遼寧 撫順 113001）

在長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)中，輸油泵機(jī)組是最主要的耗能設(shè)備，所以在實(shí)際生產(chǎn)中合理優(yōu)化生產(chǎn)，提高泵機(jī)組的運(yùn)行效率，對(duì)節(jié)能降耗具有十分重要的經(jīng)濟(jì)意義。主要針對(duì)儲(chǔ)運(yùn)廠(chǎng)長(zhǎng)輸管道低負(fù)荷運(yùn)行和滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行兩種不同的工況，通過(guò)對(duì)輸油泵機(jī)組的運(yùn)行效率進(jìn)行分析，調(diào)整運(yùn)行工藝參數(shù)，盡量使泵機(jī)組保持在高效工作區(qū)內(nèi)運(yùn)行。

長(zhǎng)輸管道；泵機(jī)組；高效工作區(qū)

輸油管道是石油生產(chǎn)過(guò)程中的重要設(shè)備，是石油工業(yè)的動(dòng)脈，在油品儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中也是比較經(jīng)濟(jì)高效的輸送方式。當(dāng)今世界輸油管道正朝著高壓力、大口徑、長(zhǎng)距離的趨勢(shì)發(fā)展，隨著輸油管道的大型化，能耗問(wèn)題也日益凸顯。在管道系統(tǒng)中，輸油泵機(jī)組時(shí)最主要的耗能設(shè)備，因此提高輸油泵機(jī)組的效率是提高管道企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的主要途徑。而目前我國(guó)輸油管道的輸油泵機(jī)組效率普遍較低，如果將輸油泵機(jī)組效率由70%左右提高至85%左右，輸油電耗將減少20%以上，對(duì)于節(jié)能降耗具有十分重要的經(jīng)濟(jì)意義。

1 儲(chǔ)運(yùn)廠(chǎng)長(zhǎng)輸管道現(xiàn)狀

儲(chǔ)運(yùn)廠(chǎng)長(zhǎng)輸管道投產(chǎn)于1995年10月，起自撫順首站終至營(yíng)口鲅魚(yú)圈末站，總長(zhǎng) 246 km，直徑DN350，設(shè)計(jì)年輸送能力為240萬(wàn)t，輸送油品主要為車(chē)用汽油和輕柴油，采用從泵到泵的密閉順序輸送工藝，在國(guó)內(nèi)外油品儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)中居于領(lǐng)先地位。儲(chǔ)運(yùn)廠(chǎng)長(zhǎng)輸管道作為撫順石化公司成品油外運(yùn)的一種主要輸油方式，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)的繁榮和發(fā)展發(fā)揮了應(yīng)有的作用。近年來(lái)，經(jīng)過(guò)多次工藝技術(shù)擴(kuò)能改造，現(xiàn)長(zhǎng)輸管道年輸送能力增至420萬(wàn)t。

儲(chǔ)運(yùn)廠(chǎng)首站、中間站輸油泵機(jī)組采取串聯(lián)的方式，將車(chē)用汽油和輕柴油通過(guò)管道密閉順序輸送到末站，并且管道沿途在首山、鞍山和營(yíng)口大石橋等地設(shè)有分輸支線(xiàn)。

首站主要運(yùn)行P-08、P-09、P-01和P-04泵，其中P-08、P-09泵為喂油泵，互為備用；P-01、P-04泵為主輸泵，P-01泵為工頻泵，P-04泵為變頻泵。首站工藝流程如圖1所示。

圖1 首站工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of first station

中間站主要運(yùn)行B-01、B-02泵，兩泵均為變頻泵，且互為備用。

儲(chǔ)運(yùn)廠(chǎng)泵機(jī)組的主要參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 儲(chǔ)運(yùn)廠(chǎng)泵機(jī)組的主要參數(shù)Table 1 Main parameters of pumps in storage and transportation plant

離心泵額定工況下工作時(shí)，效率最高。一般選取最高效率以下5%～8%的范圍所對(duì)應(yīng)的工況為離心泵的高效工作區(qū)，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)盡量使其在高效工作區(qū)內(nèi)運(yùn)行。儲(chǔ)運(yùn)廠(chǎng)各泵機(jī)組的高效工作區(qū)所對(duì)應(yīng)的流量范圍如下：

（1） 首站主輸泵工頻狀況下高效工作區(qū)對(duì)應(yīng)的流量范圍大約為：250～600 m3/h，其特性曲線(xiàn)如圖2所示。

圖2 首站主輸泵的特性曲線(xiàn)Fig.2 Characteristic curve of main pump of first station

（2） 首站喂油泵高效工作區(qū)對(duì)應(yīng)的流量范圍大約為：250～450 m3/h，其特性曲線(xiàn)如圖3所示。

圖3 首站喂油泵的特性曲線(xiàn)Fig.3 Characteristic curve of front pump of first station

（3） 中間站加壓泵工頻狀況下高效工作區(qū)對(duì)應(yīng)的流量范圍大約為：400～750 m3/h，其特性曲線(xiàn)如圖4所示。

圖4 中間站加壓泵的特性曲線(xiàn)Fig.4 Characteristic curve of pressure pump of intermediate station

2 輸油泵機(jī)組運(yùn)行效率分析

此次主要針對(duì)長(zhǎng)輸管道低負(fù)荷和滿(mǎn)負(fù)荷兩種不同的運(yùn)行工況，結(jié)合日常的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)輸油泵機(jī)組的運(yùn)行效率進(jìn)行分析。由于儲(chǔ)運(yùn)廠(chǎng)長(zhǎng)輸管道在順序輸送時(shí)其特性曲線(xiàn)（hf-Q）是時(shí)刻變化的，所以在以下泵機(jī)組效率分析中，選定長(zhǎng)輸管道的特性曲線(xiàn)不變，即管道內(nèi)輸送介質(zhì)為單一的油品（以0#車(chē)用柴油為例），且管道沿途沒(méi)有油品分輸作業(yè)。

2.1 長(zhǎng)輸管道低負(fù)荷運(yùn)行

方案1：首站運(yùn)行P-08（或者P-09）喂油泵。方案2：首站運(yùn)行P-09、P-04泵。

方案3：首站運(yùn)行P-09、P-01、P-04泵。

方案4：首站運(yùn)行P-09、P-04泵，中間站運(yùn)行B-01（或者B-02）泵。

長(zhǎng)輸管道低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的工藝參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 長(zhǎng)輸管道低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的工藝參數(shù)Table 2 Process parameters for low load operation

（1） 方案1，首站運(yùn)行P-08（或者P-09）喂油泵。由表2得知，長(zhǎng)輸管道的體積流量?jī)H僅為135 m3/h。由圖3首站喂油泵的特性曲線(xiàn)得出，此時(shí)泵的實(shí)際工作點(diǎn)偏離其高效工作區(qū)太遠(yuǎn)，運(yùn)行效率低于60%，因此方案1運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)。

（2） 方案2，首站運(yùn)行P-09、P-04泵。主輸泵 P-04泵是變頻泵，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)任務(wù)，可以進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)。由表2得知，當(dāng)主輸泵P-04運(yùn)行頻率為55%時(shí)，體積流量為210 m3/h；當(dāng)運(yùn)行頻率增大至71%時(shí)，體積流量為240 m3/h；當(dāng)運(yùn)行頻率增大至92%時(shí)，體積流量為301 m3/h。由圖2首站主輸泵的特性曲線(xiàn)得出，主輸泵P-04的實(shí)際工作點(diǎn)在其高效工作區(qū)內(nèi)，運(yùn)行效率超過(guò) 76.3%。對(duì)于喂油泵P-09，由于其高效工作區(qū)對(duì)應(yīng)的流量范圍大約為：250～450 m3/h，所以應(yīng)調(diào)整主輸泵P-04的頻率超過(guò)70%，保證喂油泵P-09的實(shí)際工作點(diǎn)在其高效工作區(qū)內(nèi)。因此在方案2中，為了保證輸油泵機(jī)組的運(yùn)行效率，主輸泵P-04的運(yùn)行頻率應(yīng)該在70%～100%之間調(diào)節(jié)。

（3） 方案 3，首站運(yùn)行 P-09、P-01、P-04泵。儲(chǔ)運(yùn)廠(chǎng)現(xiàn)行工藝控制指標(biāo)要求，首站出站壓力不超過(guò)5.70 MPa。由表2得知，長(zhǎng)輸管道SCADA運(yùn)行控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)主輸泵P-04的運(yùn)行頻率為69%，體積流量為370 m3/h。由圖2首站主輸泵的特性曲線(xiàn)得出，主輸泵 P-01的實(shí)際工作點(diǎn)在其高效工作區(qū)內(nèi)，運(yùn)行效率大約為 79%。主輸泵 P-04的實(shí)際工作點(diǎn)也在其高效工作區(qū)內(nèi)，運(yùn)行效率大約為78%。對(duì)于喂油泵P-09，由圖3首站喂油泵的特性曲線(xiàn)得出，其實(shí)際工作點(diǎn)非常接近額定工作點(diǎn)，運(yùn)行效率大約為80%，運(yùn)行效率非常高。因此方案3運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，但是受限于儲(chǔ)運(yùn)廠(chǎng)現(xiàn)行首站出站壓力不超過(guò)5.70 MPa的工藝控制指標(biāo)，主輸泵P-04只能夠在70%以下的頻率運(yùn)行。

（4） 方案4，首站運(yùn)行P-09、P-04泵，中間站運(yùn)行B-01（或者B-02）泵。由表2得知，對(duì)比方案3，由于主輸泵P-04和加壓泵B-01均為變頻泵，所以長(zhǎng)輸管道泵機(jī)組變頻調(diào)節(jié)更加靈活，并且能夠很好地控制首站出站壓力。例如：當(dāng)主輸泵P-04的運(yùn)行頻率為95%，加壓泵B-01的運(yùn)行頻率為75%時(shí)，首站出站壓力為4.00 MPa，體積流量為357 m3/h。此時(shí)由各泵機(jī)組的特性曲線(xiàn)得出，喂油泵P-09的運(yùn)行效率大約為80%，主輸泵P-04的運(yùn)行效率大約為79%，加壓泵B-01的運(yùn)行效率大約為80%，所有實(shí)際工作點(diǎn)均在各自高效工作區(qū)內(nèi)，因此方案4運(yùn)行經(jīng)濟(jì)。

2.2 長(zhǎng)輸管道滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行

方案5：首站運(yùn)行P-09、P-01、P-04泵，中間站運(yùn)行B-01（或者B-02）泵。

長(zhǎng)輸管道滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的工藝參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 長(zhǎng)輸管道滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的工藝參數(shù)Table 3 Process parameters of full load operation

方案 5，長(zhǎng)輸管道滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行。此時(shí)由各泵機(jī)組的特性曲線(xiàn)得出，喂油泵 P-09的運(yùn)行效率大約為75%，主輸泵P-01的運(yùn)行效率大約為80%，主輸泵P-04的運(yùn)行效率大約為78%，加壓泵B-01的運(yùn)行效率大約為81%，所有實(shí)際工作點(diǎn)均在各自高效工作區(qū)內(nèi)，因此方案5運(yùn)行經(jīng)濟(jì)。

3 結(jié) 論

（1） 單獨(dú)運(yùn)行喂油泵效率較低，平時(shí)應(yīng)盡量不運(yùn)行此方案，除了在非常生產(chǎn)條件下，如冬季末站油品堵庫(kù)，長(zhǎng)輸管道內(nèi)為0#車(chē)用柴油時(shí)，才運(yùn)行此方案，防止因0#車(chē)用柴油析蠟而凝管。

（2） 長(zhǎng)輸管道低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，應(yīng)該盡量運(yùn)行變頻泵，以便根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)計(jì)劃，靈活調(diào)整體積流量和出站壓力，同時(shí)能確保泵機(jī)組運(yùn)行高效。

（3） 長(zhǎng)輸管道滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，輸油泵機(jī)組運(yùn)行高效，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)計(jì)劃和首末站庫(kù)存，盡量使長(zhǎng)輸管道滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行。

［1］ 錢(qián)錫俊，陳弘．泵與壓縮機(jī)[M].東營(yíng)：石油大學(xué)出版社，1989．［2］ 楊筱蘅．輸油管道設(shè)計(jì)與管理[M].東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，2006．

［3］ 楊筱蘅．油氣管道安全工程[M].北京：中國(guó)石化出版社，2005．［4］ 尚義．東辛輸油管道增輸方案與優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)研究[D].青島：中國(guó)石油大學(xué)，2007．

［5］ 劉紹葉，朱達(dá)，杜道基．泵與原動(dòng)機(jī)選用手冊(cè)[M].北京：中國(guó)石化出版社，1992．

Analysis on Efficiency of Pumps in Long-distance Pipeline of the Storage and Transportation Plant

NIE Lan-yong, LI Yan-qing, WANG Jin
（Fushun Petrochemical Company Storage and Transportation Plant, Liaoning Fushun 113001, China）

In long-distance transmission pipeline system, pump set is the main energy consuming equipment, so it is very important to optimize the production reasonably and improve the operation efficiency of pumps for saving energy and reducing consumption. In this paper, under two different conditions of low load operation and full load operation, the operation efficiency of pump set was analyzed, and then operation parameters were adjusted to keep pump set working in the high efficiency area.

Long-distance pipeline; Pump set; High efficiency area

TE 832

A

1671-0460（2015）08-1921-03

2015-06-15

聶蘭勇（1984-），男，山東日照人，助理工程師，碩士學(xué)位，2014年畢業(yè)于俄羅斯國(guó)立石油天然氣大學(xué)石油和天然氣工程專(zhuān)業(yè)，研究方向：從事石油儲(chǔ)運(yùn)、生產(chǎn)技術(shù)管理工作。E-mail：nienanyong@petrochina.com.cn。