机泵运行优化的节能改造

宋捍东　崔明杰　苗 毅

（吉化集团吉林市锦江油化厂，吉林　吉林　132021）

机泵运行优化的节能改造

宋捍东崔明杰苗 毅

（吉化集团吉林市锦江油化厂，吉林吉林132021）

介绍了某厂5套装置的机泵运行现状，提出了节能改进措施。在10台机泵上进行了叶轮切削改造，取得了显著的节电效果。

机泵；运行状态；节能改造

一、现状

机泵运行节能优化的基础工作是进行机泵运行现状的调查分析。调查分析的对象是吉化锦江油化厂5套装置的160台机泵，将主要根据机泵的使用情况，分别进行现状的调查分析。经过核算统计，筛选确定95台机泵进行运行状态分析，如表1所示。

表1　各装置机泵优化目标数量统计表

二、运行状态分析

1.电机运行状态分析

当电机满额运行时，电机的有功消耗和无功消耗都最小。当负载减小时，电机效率和功率因数都要下降。电机负载率(β)在60%以上时，效率可认为基本不变，等于额定值。当负载率为40%～60%时，效率缓慢下降；当负载率低于40%时，效率将急剧下降。负载率直接影响电机效率，是判断电机是否经济运行的主要标志。

负载率计算公式为：负载率（%）=实际电流（A ÷额定电流（A）×100%

计算列入调查分析范围内95台机泵所配电机的负载率，将电机负载率低于60%的机泵数据列入表2。

表2　低负载率运行电机统计表

由表2可以看出：一套MTBE装置的P-103A/B、异丁烯装置的P-9110A/B电机的负载率严重下降。由此得出P-103A/B、P-9110A/B的4台电机内部耗能较大，运行效率较低，属于严重不合理运行状态。表2中其余16台电机处于40%～60%的负载率运行状态，运行效率处于较低状态，属于不合理运行状态。

2.泵运行状态分析

如果工作所需流量、扬程与泵的额定值相近，这台泵工作点位于高效区。此时，泵的功率损失取决于它本身实际效率。

如果工作所需扬程、流量小于泵的额定值，机泵的实际工作点将偏离泵运行的高效区。不但泵效下降，还会导致在出口阀门管道上节流，造成较大的能量损耗。因此，管道出口阀上压力降是否过大，是判断泵运行状态是否经济合理的重要标志。

根据柏努利公式和效率定义，经过推导和简化，可以得到实际效率和实际扬程计算公式。

实际效率公式:η=Pe/P；Pe=qγρgH。

式中：Pe——有效功率，W；

P——轴功率；

qγ——泵的流量，m3/s；

ρ——液体密度，kg/m3；

H——泵的扬程，m；

g——重力加速度（9.81）。

实际扬程公式：H=h0+(PM-PV)/ρg+ΣHf。

式中：h0——终点压力表与泵入口压力间的垂直距离，m；

PM——终点压力表读数，Pa；

PV——入口压力表读数，Pa；

ΣHf——管路中压头损失，可按经验值计算，

即系统管路总长度的15%，m。

根据上述公式，核算目标机泵的实际流量、扬程和实际效率。筛选出实际流量、扬程与设计流量、扬程偏差较大的机泵46台，将其计算结果列入表3中。

三、节能改造措施

机泵系统的节能改造就是通过调整电机、泵以及泵出口管道之间的匹配，以达到机泵输送一定量介质时所消耗的能量最小。因此，对系统的每个部分进行节能改造，才能达到系统运行节能效果最佳的目的。

1.电机的节能措施

根据电机的运行状态分析，最佳节能措施就是提高电机负载率。负载率与电机效率和功率因数成正比例相关，负载率提高就可降低电机的无功消耗。根据现场实测与理论计算结果，可采取3项节能措施。第一、可将表2中低于40%负载率电机更换成新型节能电机，且要求选用电机的额定功率略高于泵工作的轴功率。第二、其余16台低于60%负载率电机，可根据企业实际状况，灵活确定更新改造的时机。第三、实际工作流量变化较大的机泵，选用变频调速电机调整电机转速，可达到运行节能的目的。

表3　实际流量扬程偏差较大机泵的实际效率计算结果

2.泵的节能措施

泵节能改造方法很多，归纳起来有切削叶轮、改变泵的转速、堵塞叶轮流道、重新设计叶轮或整体更新等。节能改造措施应结合每台泵的实际工作状况具体而定，其中，异丁烯装置的异丁烯泵P-9103的实际需要扬程为-2.52m，可进行停运试验。表3中筛选的机泵均可进行切削叶轮模拟计算，并根据计算结果确定是否进行切削叶轮的节能改造。

切削叶轮模拟计算步骤：第一、依据离心泵切每年平均节电18.01kW×8000h=144080kW·h，约合15万元,效果显著。

[1]李文广，苏发章等.离心油泵叶轮切割试验[J].水泵技术，2001（5）.

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[3]魏桂生，江立文.叶轮切割律在调节水泵运行中的应用[J].华东交通大学学报，2002（3）.

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（三等奖获奖征文）

TH17

B

1671-0711（2015）06-0067-03