聯(lián)合站離心泵經(jīng)濟運行研究

劉明生 隋迎章 魏婷婷

【摘 要】聯(lián)合站的主要作用是將混合在一起的原油、天然氣、污水進行分離和凈化處理，能耗的始終損耗貫穿于聯(lián)合站生產(chǎn)的全部過程，能耗水平的高低是衡量油田集輸管理好壞和工藝技術(shù)水平的重要標志。目前聯(lián)合站污水離心泵在集輸系統(tǒng)中的電能消耗中占的比例較高。本文對聯(lián)合站污水離心泵經(jīng)濟運行的主要因素，對各主要因素如何影響聯(lián)合站離心泵的經(jīng)濟運行進行了詳細分析，提出了確保聯(lián)合站離心泵的經(jīng)濟運行的對策和節(jié)電措施。

【關(guān)鍵詞】聯(lián)合站；離心泵；經(jīng)濟運行

一、影響聯(lián)合站離心泵經(jīng)濟運行的主要因素

（一）離心泵的運行負

由于受生產(chǎn)工藝變化的要求，離心泵運行負載率不斷發(fā)生著改變，離心泵運行負載率的波動，對離心泵經(jīng)濟運行會產(chǎn)生較大的影響。當離心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離心泵其效率低，經(jīng)濟性差（圖1）。

當離心泵負載率等于1時，其效率處于最高值，離心泵運行最經(jīng)濟，當離心泵運行負載率小于1時，其效率隨負載率的降低而下降；當離心泵運行負載率大于1時，其效率隨負載率的升高而下降。

（二）機泵的匹配性

離心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離心泵經(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(shè)計裕量應控制在10%以內(nèi)。在離心泵系統(tǒng)設(shè)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)，以致部分離心泵系統(tǒng)的機泵實際運行效率極低。

（三）外輸原油的溫度

外輸原油的溫度控制會影響離心泵的經(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(shè)計值過高時，電機負載超過最佳值，電機效率同樣要降低。粘度的變化會使離心泵偏離設(shè)計值而脫離高效運行區(qū)，從而降低離心泵的效率。

（四）離心泵的運行控制

由離心泵的特性曲線圖（圖2）可見，對于給定的離心泵，都存在某一高效運行區(qū)域，在對單臺離心泵的運行控制時，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，盡量減小離心泵的節(jié)流損失。在對多臺并聯(lián)離心泵運行控制時，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，使整個離心泵機組在高效區(qū)運行。

（五）離心泵的維護及密封控制

由于部分離心泵使用時間長，連續(xù)運轉(zhuǎn)造成泵構(gòu)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(shù)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，影響了離心泵的經(jīng)濟運行。

二、實施節(jié)能技術(shù)改造和改進運行管理

（一）更換低效泵，改造離心泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)離心泵的經(jīng)濟運行

對于許多采油廠聯(lián)合站來說，從離心泵運行經(jīng)濟性考慮，通常要求離心泵能在最高效率的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。當離心泵（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離心泵。另外，對于脫離離心泵經(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)中離心泵效率和運轉(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，離心泵負荷經(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，而且離心泵負荷在使用一年后，輸出流量將比額定流量有所下降。對流量變化較大的離心泵采用變頻調(diào)速技術(shù)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。

（二）合理控制離心泵運行參數(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離心泵經(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離心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)離心泵系統(tǒng)經(jīng)濟運行。從離心泵特性曲線圖（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，離心泵的運行工況千差萬別，要實現(xiàn)對這些參數(shù)的合理控制保證離心泵的優(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(guān)系曲線；

（2）確定離心泵最佳工作區(qū)間；

（3）確定離心泵優(yōu)化運行方案。除此，合理運行離心泵使輸量和離心泵額定輸量盡可能一致，減少節(jié)流損失，最大限度地提高離心泵機組的運行效率。

三、聯(lián)合站離心泵的節(jié)電對策

（一）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(shè)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。

（二）對舊泵進行改造

用高效泵替換低效泵能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)合站離心泵的節(jié)電降耗。孤島采油廠孤四聯(lián)合站2#離心泵通過拆級，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。

（三）使用變頻調(diào)速技術(shù)

對大馬拉小車、負荷波動大的離心泵使用變頻調(diào)速技術(shù)是離心泵的關(guān)鍵節(jié)電措施。變頻調(diào)速技術(shù)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，提高了離心泵系統(tǒng)運行控制的安全穩(wěn)定性。孤島采油廠孤四聯(lián)合站3#離心泵一臺變頻器（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。

（四）優(yōu)化離心泵運行參數(shù)

合理控制離心泵運行參數(shù)，使其在高效區(qū)運行是離心泵的重要節(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)離心泵的節(jié)電降耗。

四、結(jié)束語

影響離心泵經(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、離心泵的運行控制和維護及密封控制。通過技術(shù)改造、變頻技術(shù)的應用和運行參數(shù)的合理控制能夠確保離心泵的經(jīng)濟運行，通過提高電機效率、舊泵更新改造、使用變頻技術(shù)及優(yōu)化運行的節(jié)電措施，能實現(xiàn)離心泵的節(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[J]. 中國石油和化工標準與質(zhì)量， 2011， 31（9）：124+162.