正交试验法在加热炉燃烧器参数优选中的实践

杨俊宝 王顺波

胜利油田分公司胜利采油厂（山东东营257000）

正交试验法在加热炉燃烧器参数优选中的实践

杨俊宝 王顺波

胜利油田分公司胜利采油厂（山东东营257000）

针对油田集输泵站加热炉受工况影响燃烧运行不正常和点火成功率的问题，将正交试验法使用的范围、试验的步骤和加热炉燃烧器参数优选有机融合，利用正交试验法对加热炉燃烧器参数进行了优选，确定出最佳参数值，经现场试验后取得较好效果，解决了影响加热炉点火成功率较低的问题。

正交试验法加热炉燃烧器

加热炉作为油田油气集输泵站主要的设备之一，主要作用是给泵站输送的原油提升温度。但某油气集输泵站的加热炉改用意大利进口UNIGAS燃烧器后，由于受到现场工况的影响，造成燃烧运行不正常，点火成功率较低，导致原油温度达不到脱水温度，影响了外输原油含水指标。而正交试验法是可以对多因素进行优选，减少试验次数，提高工作效率，从而大大节约人力、物力和时间。本文主要是以正交实验法在油田集输泵站加热炉质量改进实例进行阐述。

试验步骤

目前，国内正交试验法一般按照以下步骤进行：试验目的—确定考察的指标—确定因素、选水平、制定因素水平表—设计实验方案—实施试验方案—试验结果的分析。

试验方案

1 试验目的

加热炉燃烧器燃烧控制阀组的参数设定范围不适合该油气集输泵站的现场工矿需求，是造成点火成功率低的一个重要原因，希望通过正交试验，找出适合现场工矿的参数，达到提高燃烧器点火成功率的目的。

2 确定考查的指标

试验中直接把点火成功率作为考查指标，指标越大表明试验条件越好。

3 确定因素、选水平、制定因素水平表

加热炉燃烧控制阀组影响点火成功率的因子有5个，分别是a：燃烧器进油压力pa；b：燃烧器助燃风压pb；c：燃烧器燃气压力pc；d:燃烧器一段火燃油压力pd；e:燃油加热器设定温度T。

根据因子的可能取值范围，经现场试验、分析研究决定在本试验中采用的因素位级如表1所示[1,2]。

表1 因素位级表

4 设计实验方案

表L16（45）最多可以安排5个4位级的因素，本试验有5个因素，可以用该表来安排。具体过程如下：

（1）因素顺序上列

按照因素位级表中固定下来的5种因素的次序，把a（燃烧器进油压力）、b（燃烧器助燃风压）、c（燃烧器燃气压力）、d（燃烧器一段火燃油压力）、e（燃油加热器温度），顺序地放到L16（45）前面的5个纵列上，每列上放1种。

（2）位级对号入座

5种因素分别在各列上安置好以后，再把相应的位级，按因素位级表所确定的关系，对号入座，具体如表2所示。

表2 试验方案表

（3）列出试验条件

表2是一张列好的试验方案表。表的每一横行代表要试验的一种条件。每种条件试验一次，该表共16个横行，因此要做8次试验。从表2中可以看出，第1号试验的条件是：A1B2C3D2E3，具体内容为燃烧器进油压力是0.5MPa；燃烧器助燃风压是0.12MPa；燃烧器燃气压力是0.05MPa；燃烧器一段火燃油压力是0.16MPa；燃油加热器温度是110℃。其他试验条件这里不一一列举。

5 实施试验方案

本试验的考察指标是点火成功率。通过试验，16个试验的结果填在表3中。

6 试验结果的分析

（1）直接比较试验结果

直接比较16个试验的点火成功率，可以看出：第9号试验的点火成功率为83.4%，最高，即A1B1C4D3E2；其次是第5号和第15号试验，同时为82%。

（2）通过计算和数据比较确定计算结果

首先对于各列，比较其点火成功率和数Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的大小。如因子A（燃烧器进油压力即第一列），Ⅰ比Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ都大，则占有Ⅰ列的因素的位级Ⅰ，点火成功率通常比其它位级好；再如因子E（加热温度即第五列），Ⅲ=318.4，Ⅰ=290.6，Ⅳ=262，Ⅲ比其他都大，这表明了温度因素以位级Ⅲ为好，即温度为110℃。由于极差R的大小用来衡量试验中相应因素作用的大小。极差大的因素，意味着它的两个位级对于产率所造成的差别比较大，通常是重要因素。而极差小的因素往往是不重要的因素。在本试验中，第5列的R=56.4，比其它各列的极差大。它表明对点火成功率来说，温度是重要因素，应该采用好位级。第1、2、3列的R分别为48.6、40.4、46.4相对来说居中，表明燃烧器进油压力、燃烧器助燃风压、燃烧器燃气压力是二等重要因素，应该采用他们的好位级。第5列R=21，级差较小，说明这是个次要因素，本着节能降耗的原则选择该位级。

表3 正交试验结果统计表

续表3

现在按照R的大小，把因素的大致主次顺序，以及选用的位级排在表4。

表4 选用的位级表

直接比较和计算比较的结果有所差异，经过现场对两个结果的再次验证，计算比较实验条件使点火成功率提高较大，且达到了预定的目标，所以就将计算比较的实验条件做为点火条件。

综上可知使指标点火成功率最大的条件是：A1、B2、C1、D1、E3即燃烧器进油压力0.5MPa、燃烧器助燃风压0.12MPa、燃烧器燃气压力0.05MPa、燃烧器一段火油压0.16MPa、燃油加热温度为110℃。上述条件也是加热炉燃烧器燃烧控制阀组的最佳参数。

结语

经过现场运行后数据统计，运用正交试验法较好地选择了加热炉燃烧器燃烧控制阀组的最佳参数，解决了影响加热炉点火成功率较低的问题，年创经济效益35.76万元。不仅避免了因多次点火、燃烧不充分造成的空气污染，而且减少了职工的劳动强度。实践证明，正交试验等数理统计方法在油田管理创新活动中的应用是十分有效的，将质量管理学中的统计思想深入到解决现场问题、提高工作质量的专业技术与组织管理实施中，不但提升了油田管理创新活动的技术含量，而且增强了油田管理创新活动的科学性，从而促进了油田全面、协调的可持续发展。

[1]安炳淑.质量专业理论与实务[M].北京：中国人事出版社.2005.

[2]邢文英.QC小组基础教材[M].北京：中国社会出版社.2008.

In view of problems at oilfield gathering pumping station that burning process of heater is not normal under the effect of working state and that the successful rate of ignition is low,the range of using orthogonal test method and the steps of the test are mixed with the parameter optimization of heater burner organically.Then the orthogonal testing method is applied to the optimization of heater burner parameters so as to determine the best parameter value.After the field test,the better effect has been obtained,together with the problem about the lower successful rate of heaters ignition solved.

orthogonal testing method;heater;burner

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杨俊宝（1966-），男，工程师，主要从事技术监督工作。

2009-11-30