范明月，成慶林，劉國豪

(1．東北石油大學(xué) 提高油氣采收率教育部重點實驗室，黑龍江 大慶 163318;

2．中國石油管道科技研究中心油氣管道輸送安全國家工程實驗室，河北 廊坊 065000)

隨著我國工業(yè)化的迅速發(fā)展，能源消耗問題日益嚴(yán)重，節(jié)能降耗意識不斷增強。節(jié)能監(jiān)測是實現(xiàn)節(jié)能降耗的前期工作［1］，因此，受到相關(guān)行業(yè)的高度重視。對于節(jié)能監(jiān)測技術(shù)的研究，國內(nèi)外具有明顯的差異［2］。我國為保證節(jié)能監(jiān)測工作的科學(xué)化、制度化和規(guī)范化，不僅統(tǒng)一規(guī)定了節(jié)能監(jiān)測需要共同遵守的技術(shù)要求，還修訂了工業(yè)主要專項用能設(shè)備節(jié)能監(jiān)測的國家標(biāo)準(zhǔn)，同時設(shè)立專門的節(jié)能監(jiān)測機構(gòu)，最終達到挖掘企業(yè)節(jié)能潛力，提高能源綜合利用水平的目的。然而國外沒有專門的節(jié)能監(jiān)測機構(gòu)，而是利用SCADA 系統(tǒng)實時采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，用能效軟件進行分析。

輸油泵是原油輸送過程中主要耗能設(shè)備之一，其使用量大、工作時間長，但工作效率普遍偏低，在很大程度上具有節(jié)能潛力。機組效率、功率因數(shù)、節(jié)流損失率是影響輸油泵節(jié)能運行的主要因素。當(dāng)這三項指標(biāo)都“合格”時，表明輸油泵處于節(jié)能運行狀態(tài)［3］，但卻沒有考慮到各評價指標(biāo)對輸油泵節(jié)能運行影響程度的大小。本文綜合運用熵權(quán)法與灰色關(guān)聯(lián)分析法［4］，分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，得出各評價指標(biāo)對輸油泵節(jié)能運行的影響程度，并對具體單位實際運行的輸油泵進行綜合評價，從而提高能源利用效率，促進企業(yè)節(jié)能降耗。

1 確定輸油泵評價指標(biāo)的權(quán)重

通過對5 個原油管道企業(yè)單位的299 臺輸油泵進行評價，根據(jù)石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，選取功率因數(shù)、機組效率、節(jié)流損失率3 項評價指標(biāo)［3］。不直接選取泵效率，而是將電機效率、泵效率的乘積(機組效率)作為評價指標(biāo)，并增添功率因數(shù)作為評價指標(biāo)，縮小泵效率在實際運行與理論計算中的差距，并通過多個指標(biāo)綜合評價輸油泵的能效等級。輸油泵實測數(shù)據(jù)結(jié)果如表1 所示。

表1 輸油泵監(jiān)測結(jié)果

為方便比較，對三項監(jiān)測指標(biāo)進行無量綱處理，使數(shù)值均在0 ～1 之間。功率因數(shù)、機組效率越大，輸油泵的運行效果越好，因此稱這兩項指標(biāo)為效益型指標(biāo)，采用Yi(j)=進行歸一化處理;節(jié)流損失率則相反，稱其為成本型指標(biāo)，用進行處理［5］，結(jié)果見表2。

表2 輸油泵評價指標(biāo)無量綱處理的數(shù)據(jù)

表4 輸油泵運行的原始數(shù)據(jù)

對原始數(shù)據(jù)進行歸一化處理，由參考序列與比較序列相差的大小，確定絕對差值的最大值M =和 最 小 值 m = miin，計 算 關(guān) 聯(lián) 度 系 數(shù) ξi(j) =。由評價指標(biāo)的熵權(quán)wj=

表3 輸油泵評價指標(biāo)的熵值及熵權(quán)

評價指標(biāo)的權(quán)重是對輸油泵進行綜合評價的核心部分，對評價結(jié)果有著直接的影響。在輸油泵的運行過程中，各評價指標(biāo)對輸油泵的影響程度有所差異，由表3 可知，權(quán)重大小依次為:節(jié)流損失率，機組效率，功率因數(shù)。

2 灰色關(guān)聯(lián)度的計算

在評價過程中，灰色關(guān)聯(lián)分析方法［6］將各評價指標(biāo)視為同等權(quán)重，具有一定的局限。因此可以將其與熵權(quán)法相結(jié)合［7］，通過計算各個指標(biāo)的熵值來確 定 其 權(quán) 重。根 據(jù) 關(guān) 聯(lián) 度［8］計 算 公 式 ri=，得出灰色關(guān)聯(lián)度，是較客觀的綜合評價結(jié)果，可提高評價精度。

選定功率因數(shù)和機組效率的最大值、節(jié)流損失率的最小值為最優(yōu)值，形成輸油泵用能評價灰色關(guān)聯(lián)分析的參考序列，計算單臺輸油泵運行的關(guān)聯(lián)度。由于數(shù)據(jù)繁多，以其中一個下屬單位的10 臺輸油泵為例，對關(guān)聯(lián)度進行計算。原始數(shù)據(jù)如表4 所示。，確定出輸油泵評價指標(biāo)的權(quán)重，結(jié)果見表3。，由關(guān)聯(lián)度計算公式，得出灰色關(guān)聯(lián)度，結(jié)果見表5。

表5 輸油泵的關(guān)聯(lián)度及排名

關(guān)聯(lián)度越大，說明輸油泵評價指標(biāo)的數(shù)值與最優(yōu)值越接近［9］，工況就越好，由此可對各輸油泵的能耗大小情況進行排序，結(jié)果顯示，運行工況最優(yōu)的是2 號原油泵，此原油泵處于節(jié)能運行狀態(tài)。

3 結(jié)論

(1)熵值的大小與監(jiān)測指標(biāo)的變化程度息息相關(guān)，熵值隨指標(biāo)變化程度的增大而減小，反之亦然。熵值可在一定程度上衡量指標(biāo)數(shù)據(jù)所包含的信息量，以此確定各評價指標(biāo)的權(quán)重。本文所得結(jié)果權(quán)重大小依次為:節(jié)流損失率，機組效率，功率因數(shù)。輸油泵達到節(jié)能運行的關(guān)鍵問題是如何減小節(jié)流損失率，采用變頻調(diào)速技術(shù)，可有效避免輸油泵出口閥門的節(jié)流損失;同時，在電動機上加裝無功補償裝置可提高功率因數(shù)，從而節(jié)約電能。

(2)采用熵權(quán)與灰色關(guān)聯(lián)分析相結(jié)合的方法，對輸油泵節(jié)能運行進行初步綜合評價，能較好地摒棄主觀隨意性，客觀得出各評價指標(biāo)對輸油泵節(jié)能運行的影響程度。按照最大關(guān)聯(lián)度原則，得出輸油泵運行工況的優(yōu)劣排序，可定量評價輸油泵運行的能耗水平，在節(jié)能管理工作方面，具有一定的指導(dǎo)作用。

參數(shù)說明

Yi(j)——指標(biāo)歸一化后的數(shù)據(jù);

xi(j)——第i 個被評價對象的第j 個指標(biāo)的實際值;

Ei——第i 個評價指標(biāo)的熵值;

k——系數(shù)，?。?/lnm;

pij——指標(biāo)j 下的權(quán)重;

yij——第j 個指標(biāo)的實際值;

wj——第j 個指標(biāo)的熵權(quán);

ri—第i 個比較序列的關(guān)聯(lián)度值;

ξi(k)——第i 個比較序列中第k 個關(guān)聯(lián)度系數(shù);

Y0( j) ——評價指標(biāo)j 的比較序列;

Δi(j)——第j 個指標(biāo)中參考序列與比較序列的絕對差值。

［1］劉克平，賈英超，張德江．建設(shè)節(jié)能監(jiān)測與技術(shù)服務(wù)體系的必要性及對策［J］．節(jié)能技術(shù)，2008，26(4):349 －351．

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