聯(lián)合站污水泵能耗高的原因分析與改進(jìn)措施

【摘 要】針對聯(lián)合站污水泵泵效低、運(yùn)行參數(shù)不合理造成能耗偏高、耗電量較高，具有較大節(jié)能潛力的情況，分析了能耗高的原因，制定了幾點(diǎn)改進(jìn)措施，取得了較好的節(jié)能效果。

【關(guān)鍵詞】聯(lián)合站;污水泵;能耗;改進(jìn)措施

聯(lián)合站除擔(dān)負(fù)每天的原油外輸任務(wù)。目前污水泵耗能較高，由于受脫水崗原油脫水和污水崗污水來水量的影響導(dǎo)致污水泵的排量不合理，沒有控制在高效低耗區(qū)域內(nèi)，造成能耗較大，同時(shí)經(jīng)長期運(yùn)行后，受輸送介質(zhì)、機(jī)械磨損及設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的影響，污水泵效日趨下降，運(yùn)行效率較低，能耗較高。

1.污水泵能耗高的原因分析

污水泵效率越高，則耗電越低。若想提高污水泵效率，降低污水泵耗電，就必須對污水泵的耗電進(jìn)行分析，找出主要影響因素，有針對性的采取措施，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

1.1輸送水量的不平穩(wěn)對污水泵耗電的影響

聯(lián)合站污水流程為：游離水脫除器、電脫水器、污水返輸來水經(jīng)污水沉降罐后進(jìn)入污水泵輸送至污水崗。由此可見，中轉(zhuǎn)站含水原油經(jīng)脫水崗游離水脫除器、電脫水器脫出的污水和污水崗反沖洗沉降后返輸?shù)奈鬯畼?gòu)成了輸油崗的全部來水。近年來，油田加大管理，中轉(zhuǎn)站來油和脫水崗運(yùn)行較為平穩(wěn)，脫水崗處理水量波動(dòng)不是很大，但隨著原油產(chǎn)量逐步遞減，日處理水量也相應(yīng)逐漸減少，現(xiàn)日均處理水量為4400m3，污水泵出現(xiàn)“大馬拉小車現(xiàn)象”;而為了保證污水水質(zhì)，加強(qiáng)污水處理力度污水崗每天分兩個(gè)時(shí)段即13：00至18：00;22：00至6：00將污水反沖洗濾罐沉降后的污水輸送至輸油崗這就造成了來水液量的不平穩(wěn)。

來水量的不平穩(wěn)原本可以通過1000m3污水沉降罐的高度來調(diào)節(jié)，做到平穩(wěn)輸水以保證泵在接近額定流量下運(yùn)行，但是為了保證脫水崗能夠及時(shí)回收沉降罐污油，避免因污油老化對電脫水器造成不利影響，及考慮冬季氣溫較低，收油泵雖然安裝在室內(nèi)，但是仍然要定期進(jìn)行活動(dòng)收油管線，以免管線凝結(jié)等因素，這就要求輸油崗來多少污水量就得輸送多少污水量，以保證污水沉降罐在收油高度8米左右。

每天污水泵在11個(gè)小時(shí)以平均185m3/h的流量輸送，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于額定流量280m3/h，污水泵處于低效區(qū)內(nèi)運(yùn)行。通過關(guān)小出口閥門來調(diào)節(jié)流量，實(shí)際上是人為的增大管路阻力來適應(yīng)離心泵的要求以減少流量，增加了閥門的節(jié)流損失，造成污水泵效率下降，白白消耗了電能。在其余13個(gè)小時(shí)污水泵以平均320m3/h輸送污水，又高于額定流量，由于超過泵額定流量，從離心泵特性曲線可知泵效率也隨之降低，此時(shí)的效率也低于泵的最高效率。綜上所述，該泵全天均處于較低泵效區(qū)內(nèi)工作，造成耗電量的增加。因此，判斷由于輸送水量的不平穩(wěn)造成污水泵全天均在低效區(qū)內(nèi)運(yùn)行，是造成耗電量較多的主要因素。

1.2回流與漏失量對污水泵耗電的影響

由于污水泵在工藝設(shè)計(jì)上未采用回流調(diào)節(jié)，再加上污水泵安裝有機(jī)械密封，出口至污水管線起點(diǎn)之間的漏失量很少，因此，回流量和漏失量對污水泵的效率的影響可忽略不計(jì)。

1.3汽蝕對污水泵耗電量的影響

污水沉降罐內(nèi)液位一般保持在7.5-8.2米之間，罐位較高故污水泵不易汽化，在日常生產(chǎn)沒有出現(xiàn)過泵汽蝕或抽空使泵的性能嚴(yán)重下降現(xiàn)象，因此泵內(nèi)污水汽化造成汽蝕或抽空對污水泵的效率的影響可忽略不計(jì)。

1.4設(shè)備磨損和日常維護(hù)保養(yǎng)對污水泵耗電量的影響

受輸送介質(zhì)、機(jī)械磨損及設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的影響，我們定期對污水泵進(jìn)行保養(yǎng)，經(jīng)拆泵檢查泵葉輪、口環(huán)、泵軸、軸承等部件基本完好，但考慮該泵運(yùn)行時(shí)間13年，解體后重新安裝不及原廠技術(shù)水平，故受輸送介質(zhì)、機(jī)械磨損及設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的影響為次要因素。

1.5離心泵組效率低對耗電的影響

在實(shí)際生產(chǎn)中離心泵組效率低，進(jìn)而造成能耗高的因素主要有以下幾個(gè)：1.泵本身效率是最根本的影響，同樣工作條件下的泵效率可能相差15%以上。2.離心泵的運(yùn)行工況低于泵的額定工況，泵效低，耗能高。3.電機(jī)效率在運(yùn)用中基本保持不變，因此選擇一臺(tái)高效率電機(jī)致關(guān)重要。4.機(jī)械效率的影響主要與設(shè)計(jì)及制造質(zhì)量有關(guān)。泵選定后，后期管理影響較小。5.水力損失包括水力摩擦和局部阻力損失。泵運(yùn)行一定時(shí)間后，不可避免地造成葉輪及導(dǎo)葉等部件表面磨損，水力損失增大，水力效率降低。6.泵的容積損失又稱泄漏損失，包括葉輪密封環(huán)、級間、軸向力平衡機(jī)構(gòu)三種泄漏損失。容積效率的高低不僅與設(shè)計(jì)制造有關(guān)，更與后期管理有關(guān)。泵連續(xù)運(yùn)行一定時(shí)間后，由于各部件之間摩擦，間隙增大，容積效率降低。7.由于過濾缸堵塞，管線進(jìn)氣等原因造成離心泵抽空及空轉(zhuǎn)。8.泵啟動(dòng)前，員工不注重離心泵啟動(dòng)前的準(zhǔn)備工作，暖泵、盤泵、灌注泵等基本操作規(guī)程執(zhí)行不徹底，經(jīng)常造成泵的氣蝕現(xiàn)象，引起泵噪聲大、振動(dòng)大、 泵效低。

2.降低污水泵能耗的改進(jìn)措施

2.1提高輸水量平穩(wěn)性

為改變?nèi)蛰斔坎黄椒€(wěn)對污水泵造成的耗電高的影響，將1#污水泵機(jī)組進(jìn)行更換并安裝變頻調(diào)速器。當(dāng)離心泵轉(zhuǎn)數(shù)改變時(shí)，可使離心泵的特性曲線發(fā)生變化，引起流量揚(yáng)程功率的變化。變化關(guān)系是Q，/Q=n，/nH，/H=（n，/n）2N，/N=（n，/n）3其中Q，n，H，N為泵原來的流量、轉(zhuǎn)數(shù)、揚(yáng)程、功率;Q，n，H，N，為泵改變轉(zhuǎn)數(shù)后的流量、轉(zhuǎn)數(shù)、揚(yáng)程、功率。此時(shí)，泵效基本不變。也就是說，泵的轉(zhuǎn)數(shù)降低后流量隨之相應(yīng)降低，而揚(yáng)程降低更大，軸功率降低最大，由此看來調(diào)節(jié)泵轉(zhuǎn)數(shù)其節(jié)電效果顯著。即通過改變泵的轉(zhuǎn)數(shù)，可實(shí)現(xiàn)對污水泵性能參數(shù)的調(diào)節(jié)，來降低泵壓、電流，降低污水泵耗電量。

現(xiàn)在我們在使用變頻技術(shù)后，我們根據(jù)污水沉降罐高度來控制污水泵的流量，當(dāng)液位高時(shí)就提高它的轉(zhuǎn)數(shù)，當(dāng)液位低時(shí)的時(shí)候就降低它的頻率，也就是降低了污水泵的轉(zhuǎn)數(shù)，從而降低了耗電量。

對比分析可以看出使用變頻調(diào)速器后，當(dāng)污水泵在低于額定流量時(shí)運(yùn)行，泵壓由0.75MPa下降到0.16MPa，電流由90A下降到只有12.1A，在高于額定流量時(shí)，泵壓由0.55MPa下降到0.34MPa，電流由115A下降到69A，日耗電量由1320KWh下降到464KWh，節(jié)電效果十分顯著。同時(shí)針對6：00-13：00和18：00-22：00兩個(gè)時(shí)段轉(zhuǎn)數(shù)較低時(shí)耗電量及單耗情況進(jìn)行跟蹤觀察，11個(gè)小時(shí)平均耗電量為88KWh，輸水量1980m3，單耗 0.044KWh/m3，可見在轉(zhuǎn)數(shù)較低時(shí)，用電量較少，更為節(jié)約電能。

綜上所述，更換污水泵機(jī)組并使用變頻技術(shù)在負(fù)荷相同的情況下平均每天節(jié)電1000Kwh，一年節(jié)電約為365000Kwh。

2.2提高污水泵泵效

主要采取以下措施：1.變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。對設(shè)計(jì)參數(shù)大于實(shí)際運(yùn)行工況的離心泵，加裝變頻調(diào)速裝置后，始終運(yùn)行在高效區(qū)。2.在主要離心泵上推廣應(yīng)用高效節(jié)能的永磁調(diào)速電機(jī)及雙功率電機(jī)等新型節(jié)能產(chǎn)品。3.離心泵的選擇。選用新泵時(shí)，應(yīng)選大廠家生產(chǎn)的泵，保證離心泵高效率。4.離心泵的維護(hù)。（1）要經(jīng)常對離心泵軸端密封進(jìn)行檢查和調(diào)整，降低容積損失;（2）當(dāng)離心泵累計(jì)運(yùn)行1萬小時(shí)后，應(yīng)進(jìn)行大修?；謴?fù)泵效;（3）在離心泵上推廣應(yīng)用波紋管密封技術(shù)，徹底消除離心泵外漏，提高容積效率。5.定期清理過濾缸，檢查管線連接，保證離心泵進(jìn)液管路暢通。6.嚴(yán)格按照離心泵操作規(guī)程。啟泵前一要進(jìn)行盤泵，打開進(jìn)口閥門，關(guān)閉出口閥門，進(jìn)行排氣放空，檢查泵的進(jìn)口壓力是否符合要求，防止供液壓力低和流量不足而引起泵的氣蝕現(xiàn)象發(fā)生。7.定期對離心泵進(jìn)行泵效檢測，對泵效低的泵組要及時(shí)查找原因，采取相應(yīng)措施加以解決。

3.結(jié)語

綜合分析表明，導(dǎo)致聯(lián)合站污水泵耗電量高的主要原因是輸送水量的不平穩(wěn)，以至污水泵處于低效區(qū)內(nèi)工作。通過更換污水泵機(jī)組并安裝變頻調(diào)速器，減少輸送水量不平穩(wěn)對污水泵造成的影響。更換泵機(jī)組并安裝變頻調(diào)速器節(jié)電效果明顯。

【參考文獻(xiàn)】

[1]集輸工、中國石油天然氣集團(tuán)公司人事服務(wù)中心，石油工業(yè)出版社.

作者簡介：江奇?zhèn)d（1984—），男，工程師，從事油氣集輸設(shè)計(jì)工作。