劉云 許兆玉
【摘 要】一般來說,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)濟運行的主要因素,對各主要因素如何影響聯(lián)合站外輸泵的經(jīng)濟運行進行了詳細分析,提出了確保聯(lián)合站外輸泵的經(jīng)濟運行的對策和節(jié)電措施,取得了良好的效果。
【關鍵詞】聯(lián)合站;外輸泵;經(jīng)濟運行;節(jié)電對策
1、影響聯(lián)合站外輸泵經(jīng)濟運行的因素分析
1.1外輸泵的運行負載率
由于受生產(chǎn)工藝要求的變化,外輸泵運行負載率經(jīng)常發(fā)生改變,外輸泵運行負載率的波動,對外輸泵經(jīng)濟運行會產(chǎn)生較大的影響。當外輸泵運行負載率在高值(0.6以上)或接近1附近時,其運行效率較高,經(jīng)濟性好;然而由于受生產(chǎn)工藝和季節(jié)性的變化,負載率常處于低值運行,負載率處于低值運行的外輸泵其效率低,經(jīng)濟性差。
當外輸泵負載率等于1時,其效率處于最高值,外輸泵運行最經(jīng)濟,當外輸泵運行負載率小于1時,其效率隨負載率的降低而下降;當外輸泵運行負載率大于1時,其效率隨負載率的升高而下降。
1.2機泵的匹配性
外輸泵與電動機之間的選用型號、容量與實際負荷相匹配亦是影響外輸泵經(jīng)濟運行的主要因素。機泵與所配電動機的匹配,要避免“大馬拉小車”,一般設計裕量應控制在10%以內(nèi)。在外輸泵系統(tǒng)設計時,往往存在向上靠檔,層層加碼,寧大勿小的現(xiàn)象,可以說,從工藝上提出流量時加系數(shù),選機泵時再加系數(shù),電動機選擇還加系數(shù),以致部分外輸泵系統(tǒng)的機泵實際運行效率極低。
1.3外輸原油的溫度
外輸原油的溫度控制會影響外輸泵的經(jīng)濟運行。因為原油粘度隨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。當原油粘度發(fā)生變化時,泵的負載發(fā)生變化,此時,電機的效率及功率因數(shù)發(fā)生變化。對于選定的電機,原油粘度較低時,電機處于輕載下運行,其效率降低。當原油粘度比設計值過高時,電機負載超過最佳值,電機效率同樣要降低。粘度的變化會使外輸泵偏離設計值而脫離高效運行區(qū),從而降低外輸泵的效率。
1.4外輸泵的運行控制
由外輸泵的特性曲線圖(圖1)可見,對于給定的外輸泵,都存在某一高效運行區(qū)域,在對單臺外輸泵的運行控制時,應保證其在高效區(qū)運行,避免運行負荷波動劇烈,進出口閥門應調(diào)節(jié)到合理開度,盡量減小外輸泵的節(jié)流損失。在對多臺并聯(lián)外輸泵運行控制時,應根據(jù)每臺泵的特性,采取不同特性的泵選用不同的運行狀態(tài)方式,使整個外輸泵機組在高效區(qū)運行。
1.5外輸泵的維護及密封控制
由于部分外輸泵使用時間長,連續(xù)運轉(zhuǎn)造成泵構造上的變化,引起泵機械損失和容積損失增大;由于泵內(nèi)部腐蝕、汽蝕嚴重,使得泵內(nèi)水利摩阻損失增大,導致泵運行不平穩(wěn)和效率降低;有的泵因檢修保養(yǎng)質(zhì)量差,造成泵排量、揚程達不到額定值,影響了泵效。有些泵存在密封技術落后,密封失效,盤根泄漏損失增大,使得泵出口動能和壓能損失嚴重,影響了外輸泵的經(jīng)濟運行。
2、實施節(jié)能技術改造和改進運行管理
2.1更換低效泵,改造外輸泵內(nèi)部結構,實現(xiàn)外輸泵的經(jīng)濟運行
對于許多采油廠聯(lián)合站來說,從外輸泵運行經(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(nèi)(高效工作區(qū))工作?,F(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(離心泵)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,對于脫離外輸泵經(jīng)濟運行區(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(zhuǎn)的經(jīng)濟性。在實際生產(chǎn)中,由于生產(chǎn)工藝變化,生產(chǎn)季節(jié)變化等,外輸泵負荷經(jīng)常發(fā)生變化,有時變化范圍還很大,有些發(fā)電廠由于調(diào)峰需要,晝夜負荷變化也較大,而且外輸泵負荷在使用一年后,輸出流量將比額定流量有所下降。對流量變化較大的外輸泵采用變頻調(diào)速技術可以實現(xiàn)泵的經(jīng)濟運行,而且負荷變化范圍越大,經(jīng)濟性越好。
2.2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。從外輸泵特性曲線圖(圖2)可見,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。
3、聯(lián)合站外輸泵的節(jié)能對策
3.1提高電機效率
電機運行效率是電機運行時輸出功率與輸入功率的比值,要提高其效率,應在設計選型上,盡量選用高效電機;注意功率與負荷合理匹配,避免大馬拉小車現(xiàn)象。
3.2對舊泵進行改造
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#外輸泵通過拆級,重新調(diào)整間隙,打磨流道、泵殼等改造措施,泵效提高了6個百分點,節(jié)電7.2kW。
3.3使用變頻調(diào)速技術
對大馬拉小車、負荷波動大的外輸泵使用變頻調(diào)速技術是外輸泵的關鍵節(jié)電措施。變頻調(diào)速技術杜絕了閥門控制的節(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#外輸泵一臺變頻器(75kW),經(jīng)過長時間的變頻運行驗證,管輸系統(tǒng)運行狀況良好,單泵節(jié)電達30%以上。
3.4優(yōu)化外輸泵運行參數(shù)
合理控制外輸泵運行參數(shù),使其在高效區(qū)運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?,通過合理控制出口閥門開度,盡量使泵在高效點附近運行,降低泵管壓差,從而實現(xiàn)外輸泵的節(jié)電降耗。
4、結語
影響外輸泵經(jīng)濟運行的因素主要是泵的負載率、機泵的匹配、外輸原油的溫度、外輸泵的運行控制和維護及密封控制。通過技術改造、變頻技術的應用和運行參數(shù)的合理控制能夠確保外輸泵的經(jīng)濟運行,通過提高電機效率、舊泵更新改造、使用變頻技術及優(yōu)化運行的節(jié)電措施,能實現(xiàn)外輸泵的節(jié)電降耗。
【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(zhì)量》 2011年09期.