集輸系統(tǒng)離心泵運(yùn)行效率提升對(duì)策與應(yīng)用

張磊

摘要：離心泵是輸油泵站的主要?jiǎng)恿υO(shè)備，其運(yùn)行效率直接影響輸油成本。離心泵節(jié)能降耗的核心是提高泵的運(yùn)行效率。離心泵運(yùn)行的工況點(diǎn)決定了泵運(yùn)行效率的高低，而要提高離心泵運(yùn)行效率就要用技術(shù)的手段調(diào)整離心泵的運(yùn)行工況點(diǎn)，使離心泵工況點(diǎn)在最高效率點(diǎn)7%左右即高效區(qū)運(yùn)行。為了減少輸油動(dòng)力費(fèi)用，降低輸油成本，有必要對(duì)離心泵運(yùn)行效率及其影響因素進(jìn)行分析，從而探討提高離心泵運(yùn)行效率的具體措施。結(jié)果表明，變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)是實(shí)現(xiàn)輸油泵系統(tǒng)節(jié)能降耗的有效技術(shù)途徑。

關(guān)鍵詞：集輸系統(tǒng)；離心泵；運(yùn)行效率；節(jié)能降耗

集輸離心泵運(yùn)行效率是指在給定的管道系統(tǒng)中，機(jī)泵進(jìn)行輸送作業(yè)所消耗的有用能量與總輸入能量之比，或有用功率與輸入功率之比，即系統(tǒng)效率，它是泵組能耗的重要標(biāo)志，它受到如機(jī)泵的設(shè)計(jì)、制造、機(jī)泵型式、機(jī)泵性能規(guī)格、運(yùn)行操作等因素的影響。離心泵具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠、維修工作量少、效率高、調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn)，因而是輸油泵站的主要?jiǎng)恿υO(shè)備。目前，離心泵的動(dòng)力消耗還有一定的浪費(fèi)，離心泵節(jié)能仍有一定潛力，如何提高泵的運(yùn)行效率，己成為節(jié)能技術(shù)的一個(gè)重要課題。

1離心泵運(yùn)行效率及其影響因素

在集輸運(yùn)行系統(tǒng)中，動(dòng)力費(fèi)用占輸油成本比例較大，如何將動(dòng)力費(fèi)用降低，是降低輸油成本的關(guān)鍵因素之一。研究離心泵的節(jié)能降耗有益于降低輸油成本。

1.1泵的設(shè)計(jì)制造。機(jī)泵的設(shè)計(jì)是否合理、加工精度的高低、裝配質(zhì)量的好壞，是決定機(jī)泵能量利用水平和能耗大小的決定因素，不但直接影響機(jī)泵的額定效率，而且對(duì)機(jī)泵的選擇和運(yùn)行也有重要的影響。

1.2泵選型。泵的選擇盡量使理論切合實(shí)際，使機(jī)泵的運(yùn)行符合實(shí)際需要，使泵的設(shè)計(jì)流量和泵的揚(yáng)程靠近泵的額定值，使泵的實(shí)際工作點(diǎn)靠近額定點(diǎn)，在泵的高效區(qū)工作。不應(yīng)該盲目加大選泵的裕量。電機(jī)的選擇應(yīng)與泵機(jī)匹配，避免出現(xiàn)大馬拉小車的現(xiàn)象。電機(jī)負(fù)載率低，會(huì)使電機(jī)功率因數(shù)下降，增加了無功損耗，造成輸電線損增加。機(jī)泵運(yùn)行狀況的好壞受很多因素的影響，除了機(jī)泵自身的因素、選擇是否合適等原因外，主要取決于操作條件是否經(jīng)濟(jì)，調(diào)節(jié)方法是否合理。

2變頻調(diào)速技術(shù)

2.1變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能原理

由泵的有效功率：N=PQ （1）

式中：pm泵的出口壓力；Q一泵的流量?？芍罕玫挠行Чβ蔔與泵的出口流量Q和出口壓力P成正比。泵的流量Q大，則加壓水泵的有效功率N就越大，泵消耗的電能就多，反之，則泵消耗的電能就少。我們知道，離心式水泵的流量Q與泵的轉(zhuǎn)速n有關(guān)，對(duì)同一臺(tái)泵而言

即流量Q與泵的葉輪轉(zhuǎn)速n成正比，泵的轉(zhuǎn)速低，則泵的流量就減少。普通水泵是由交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與供電頻率有關(guān)：如果均勻地改變供電頻率f，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n就可均勻地改變。通過改變電動(dòng)機(jī)定子電源頻率來改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到節(jié)省電能消耗的目的。

2.2離心泵變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)優(yōu)勢(shì)

變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)在國內(nèi)外泵行業(yè)發(fā)展很快。實(shí)踐證明，利用變頻器調(diào)速，節(jié)能效果十分明顯。泵采用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)后除節(jié)能效果明顯外，主要還有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：（1）調(diào)速效率高，是一種高效調(diào)速方式，節(jié)能效果顯著，投資回收期短。一般說來，泵采用變頻調(diào)速技術(shù)后，約可節(jié)能30%～40%。（2）調(diào)速范圍寬，并在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)均具有較高的調(diào)速效率。（3）實(shí)現(xiàn)了離心泵的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，達(dá)到供水的動(dòng)態(tài)平衡，水泵轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)節(jié)。（4）實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，泵啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊小，停機(jī)時(shí)可實(shí)現(xiàn)軟停車，防止系統(tǒng)出現(xiàn)水擊現(xiàn)象。（5）可有效延長泵及相關(guān)調(diào)節(jié)閥、管道的使用壽命，減少維護(hù)費(fèi)用，為裝置長周期運(yùn)行創(chuàng)造了條件。（6）變頻調(diào)速系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)視泵運(yùn)行電流、電壓、運(yùn)行頻率、運(yùn)行轉(zhuǎn)速等技術(shù)參數(shù)。（7）在一定程度上可降低裝置噪聲，改善工作環(huán)境。

3提高運(yùn)行效率的方法

從理論上講，調(diào)整離心泵的工況點(diǎn)的方法有兩大類：（1）改變管路特性曲線的措施有：入口節(jié)流。由于離心泵的氣蝕問題，該方法是不合理的，因而很少采用入口節(jié)流。旁路回流。旁路回流適用于軸功率隨流量增加而減少的泵。出口節(jié)流。出口節(jié)流是改變離心泵管路系統(tǒng)特性曲線應(yīng)用最多的方法，最簡單的方法是將調(diào)節(jié)閥安裝在排液管路上進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，其不足之處為，系統(tǒng)的效率會(huì)降低，系統(tǒng)的功率會(huì)減小，節(jié)流調(diào)節(jié)會(huì)導(dǎo)致節(jié)流損失，造成了能源的極大浪費(fèi)。通過分析長春輸油管理處的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)個(gè)別站節(jié)流損失競達(dá)到了0.3MPa。（2）改變離心泵性能曲線的方法的實(shí)質(zhì)是去除離心泵在系統(tǒng)運(yùn)行中的多余揚(yáng)程，切削葉輪外徑，使離心泵性能曲線向下移，工況點(diǎn)也等效下移。切削葉輪雖是一個(gè)有效的辦法，但葉輪切削后就不能恢復(fù)了，并且需要精密的機(jī)床設(shè)備，而且只能減少流量，不能增大流量，使用范圍受到限制。減少泵葉輪級(jí)數(shù)，使離心泵性能曲線向下移，工況點(diǎn)也下移。多級(jí)泵減少級(jí)數(shù)只能是整體拆除，而且只適合于工況相對(duì)穩(wěn)定的情況。淘汰效率低的泵，根據(jù)泵所需揚(yáng)程和流量更新泵。這需要對(duì)管泵系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、選型，投資較大。改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速，便離心泵性能曲線向下移，工況點(diǎn)下移；在滿足所需揚(yáng)程和流量的前提下，實(shí)行降速運(yùn)行。改變管路特性曲線的方法，因耗能不宜采用。而改變離心泵性能曲線的方法作為節(jié)能技術(shù)被廣泛采用。從上述分析可以看出，提高機(jī)泵揚(yáng)程利用率，減少節(jié)流損失，提高泵的運(yùn)行效率，提高電機(jī)的運(yùn)行效率和負(fù)載率，是離心泵節(jié)能的重要方面。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的迅速發(fā)展和日趨成熟，高質(zhì)量的變頻調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)可以滿足石油化工企業(yè)各個(gè)領(lǐng)域的需要。它的節(jié)能、省力、易于構(gòu)成自控系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢(shì)，己成為電力拖動(dòng)的中樞設(shè)備。應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)也是企業(yè)改造挖潛、增加效益的一條有效途徑。

4結(jié)束語

通過對(duì)提高離心泵運(yùn)行效率實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的各種方法的比較，確定了變頻調(diào)速技術(shù)為提高離心泵運(yùn)行效率的有效技術(shù)；因而變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)是實(shí)現(xiàn)輸油泵系統(tǒng)節(jié)能降耗的有效技術(shù)途徑。