影响外输泵能耗的因素分析与降耗对策探讨

苗勇 田大志 包含冰

【摘 要】外输泵是联合站原油外送的重要设备。外输泵一般是离心泵，是联合站的重要组成部分。外输泵因为功率较大，耗电量在联合站中占比较高。由于外输泵设计裕量较大，一般运行时负荷较轻，属于典型的“大马拉小车”，造成能耗偏高。本文分析了外输泵能耗偏高的影响因素，阐述了降低外输泵能耗的几点对策。

【关键词】外输泵；能耗；因素分析；降耗对策

一、外输泵能耗偏高的影响因素分析

在生产实际运行中，由于外输液量远高于设计液量，为了满足生产输油工艺要求，所以安装3台泵，实际最多只运行2台泵，外输泵经常采取控制输油泵出口阀门开度的方法进行节流流量调节。其中1#外输泵变频自动调节。

传统采取控制外输泵出口阀门开度的方法进行节流调节时，外输泵排量降低，泵压升高，泵管压差增大。造成输油泵出口节流损失增大，降低了机泵的工作效率。同时，由于目前输油泵运行时输油量较小，离心泵的运行工作点偏离高效工作点，输油泵机组效率较低、单耗较高。

离心泵的特性曲线可知，关小泵的出口阀门，管路阻力R增加，管路的特性曲线R―Q变陡，泵的工作点向左移动，排量下降，扬程升高，来达到调节流量的目的。但是，这样运行时，泵机组提供的相当一部分能量消耗在克服泵出口阀门的阻力上，势必产生节流损耗，造成不必要的能耗。

同时，利用节流调节流量的方法，由于离心泵出口阀门控制的较小，泵出口端压力较高，极容易增加输油泵出口端的盘根泄漏量，既影响输油泵效，又造成安全隐患。因此，利用这种方法来控制流量是非常不经济而且不安全的。

二、降低外输泵能耗的对策

（一）应用变频调速器的节电降耗

变频器主机的基本工作原理是由可控硅整流模块和高压大容量的电容把工频电源的三相交流电转换成直流电，再由大功率晶體管把直流电转换成频率可调的三相交流电输出。根据三相异步电动机转数公式n=60f1（1--S）/P可知，在电动机结构不变时，即磁极对数P和转差率S不变时，如改变电源的频率f1，则电动机的转数也随之变化。变频器是通过改变电源频率来达到改变所拖动电动机转数的。

改变泵的转速，就是改变泵的特性曲线，当泵的转速由n1降到n2 时，流量Q从Q1降到Q2；扬程H由H1降到H2。

又根据离心泵的比例定律可以知道，离心泵的扬程、排量和轴功率均随泵转数的改变而改变。即输油泵转速由n1改变为n2时，若输送的介质性质不变，管路特性不变时。根据相似定律，由于这时几何尺寸的比例常数为1，则在不同转速下相似工况点的对应参数与转速之间应有下列关系：

式中：Q1/Q2=n1/n2 Q1 Q2分别为转速改变前后的流量；

H1/H2=（n1/n2） H1 H2分别为转速改变前后的扬程；

N1/N2=（n1/n2） N1 N2分别为转速改变前后的轴功率。

因此在理论上讲外输泵的耗电量与转速的立方成正比。

由于外输泵设计裕量较大，一般运行时负荷较轻，属于典型的“大马拉小车”。在生产中，产液量因各种因素的影响正常波动，从而使输油泵效率在一定时期很难达到效率。由于外输液需要2台外输泵采用一变一工输送，根据变频器节能机理特点，运行中考虑生产需要，把变频自动调节改为手动调节，技术的应用能够有效解决这一难题，即通过控制变频调速器的输出频率（调频范围为0―50Hz），调节机泵的转速和排量，使机泵始终处于最佳工作状态，减少电机无用功损耗和对流量计冲击，达到节电和平稳外输的目的。

（二）合理控制外输泵运行参数，实现优化运行

从前面的分析中知道，外输原油的温度是影响外输泵经济运行的因素之一，因此，合理控制外输原油的温度是保证外输泵高效运行的有效途径，在确保原油外输安全运行的情况下，外输温度的控制应兼顾热耗和电耗综合经济性来考虑，在满足热电综合经济性的情况下，尽量提高外输原油温度，以降低原油粘度减小外输管网阻力，实现外输泵系统经济运行。泵消耗的功率与流量、扬程成正比，与泵效成反比。实际上，这些参数受现场各种因素的制约和影响，外输泵的运行工况千差万别，要实现对这些参数的合理控制保证外输泵的优化运行，应该做下面几项工作：

（1）根据实际运行参数绘制压力—耗电量、泵输油量—耗电量、压力—输油量关系曲线；（2）确定外输泵最佳工作区间；（3）确定外输泵优化运行方案。除此，合理运行外输泵使输量和外输泵额定输量尽可能一致，减少节流损失，最大限度地提高外输泵机组的运行效率。降低转速时，外输泵可以明显的节省能量。如果把节流调节改为变频调速器调节，其耗电量便可按其与转速成立方的比例降低，节能的效果将非常显著。

（三）对旧泵进行改造

用高效泵替换低效泵能够实现联合站外输泵的节电降耗。孤岛采油厂孤四联合站2#外输泵通过拆级，重新调整间隙，打磨流道、泵壳等改造措施，泵效提高了6个百分点，节电7.2kW。

（四）改造外输泵内部结构，实现外输泵的经济运行

从运行经济性考虑，通常要求外输泵能在最高效率的93.5%以上范围内工作。现场可根据对流量和扬程的要求，更换原来的低效泵，选用符合生产实际需要的高效泵。当外输泵的负载率较低时，其效率很低，这时可考虑采用高效的螺杆式或往复式容积泵替代离心式外输泵。另外，对于脱离外输泵高效运行区运行的泵，可以根据该泵的性能曲线对叶轮进行切割或拆级，从而保证生产中外输泵效率和运转的经济性。

（五）对运行的离心泵进行节能技术改造

（1）切割或更换叶轮。当泵的运行流量和扬程均比工艺要求的流量和扬程大时，可通过切割工作叶轮或更换为小叶轮来提高运行效率，防止“大马拉小车”带来的能量浪费，功率节省明显。

（2）减少叶轮的数量及加强离心泵的保养与维护。如果多级泵的排量但其扬程较大的，可以适当减少叶轮的数量，降低级数来解决。要及时发现存在的故障问题，并及时采取措施消除故障，从而使落实离心泵的维护与保养工作，要注意泵的密封、冷却，定期采取润滑措施，从而最大限度降低离心泵的寿命损耗，从而达到减少功率及介质损失的目的。

（六）加强外输泵的能耗检测分析

当运行中出现功耗过大的情况，则需要进行检查，检测能耗情况，查找其引发的原因。如果是叶轮与耐磨轮，叶轮与壳存在着摩擦，则需要立即检查，采取相应的措施进行修理。如果是液体密度增大而引起的，则需要检查液体的浓度，合理控制液体的浓度。如果是填料压得太紧引起干摩擦，则需要检查水封管，合理控制填料。

三、几点认识

上述外输泵节能降耗方法的应用，改变了过去联合站机泵传统阀门开度的方法进行节流流量调节，使之经济化，制度化，走上了科学化管理道路。

（1）根据油田生产动态变化及时优化机泵运行参数和泵的变频调速技术，是提高机泵泵效和系统效率，降低机泵生产耗电重要手段。

（2）通过变频器来手动调节外输泵的转数，以达到控制流量的目的，不仅可以大大降低岗位工人的劳动强度、减少电能的消耗，而且可以解决离心泵出口憋压导致出口端泵盘根泄漏量较大的问题，达到消除隐患、保证安全生产的目的。

（3）要将联合站节能降耗工作以纳入日常管理考核中，并根据油田生产动态变化，不断改进、完善，新节能方法和措施为油田高水平、高效益、可持续发展做贡献。

【参考文献】

【1】王玮.变频器在联合站外输油泵的应用.《中国石油和化工标准与质量》. 2011年09期 .