联合站污水泵能耗高的原因分析与改进措施

【摘 要】針对联合站污水泵泵效低、运行参数不合理造成能耗偏高、耗电量较高，具有较大节能潜力的情况，分析了能耗高的原因，制定了几点改进措施，取得了较好的节能效果。

【关键词】联合站;污水泵;能耗;改进措施

联合站除担负每天的原油外输任务。目前污水泵耗能较高，由于受脱水岗原油脱水和污水岗污水来水量的影响导致污水泵的排量不合理，没有控制在高效低耗区域内，造成能耗较大，同时经长期运行后，受输送介质、机械磨损及设备维护保养的影响，污水泵效日趋下降，运行效率较低，能耗较高。

1.污水泵能耗高的原因分析

污水泵效率越高，则耗电越低。若想提高污水泵效率，降低污水泵耗电，就必须对污水泵的耗电进行分析，找出主要影响因素，有针对性的采取措施，实现节能降耗。

1.1输送水量的不平稳对污水泵耗电的影响

联合站污水流程为：游离水脱除器、电脱水器、污水返输来水经污水沉降罐后进入污水泵输送至污水岗。由此可见，中转站含水原油经脱水岗游离水脱除器、电脱水器脱出的污水和污水岗反冲洗沉降后返输的污水构成了输油岗的全部来水。近年来，油田加大管理，中转站来油和脱水岗运行较为平稳，脱水岗处理水量波动不是很大，但随着原油产量逐步递减，日处理水量也相应逐渐减少，现日均处理水量为4400m3，污水泵出现“大马拉小车现象”;而为了保证污水水质，加强污水处理力度污水岗每天分两个时段即13：00至18：00;22：00至6：00将污水反冲洗滤罐沉降后的污水输送至输油岗这就造成了来水液量的不平稳。

来水量的不平稳原本可以通过1000m3污水沉降罐的高度来调节，做到平稳输水以保证泵在接近额定流量下运行，但是为了保证脱水岗能够及时回收沉降罐污油，避免因污油老化对电脱水器造成不利影响，及考虑冬季气温较低，收油泵虽然安装在室内，但是仍然要定期进行活动收油管线，以免管线凝结等因素，这就要求输油岗来多少污水量就得输送多少污水量，以保证污水沉降罐在收油高度8米左右。

每天污水泵在11个小时以平均185m3/h的流量输送，远远低于额定流量280m3/h，污水泵处于低效区内运行。通过关小出口阀门来调节流量，实际上是人为的增大管路阻力来适应离心泵的要求以减少流量，增加了阀门的节流损失，造成污水泵效率下降，白白消耗了电能。在其余13个小时污水泵以平均320m3/h输送污水，又高于额定流量，由于超过泵额定流量，从离心泵特性曲线可知泵效率也随之降低，此时的效率也低于泵的最高效率。综上所述，该泵全天均处于较低泵效区内工作，造成耗电量的增加。因此，判断由于输送水量的不平稳造成污水泵全天均在低效区内运行，是造成耗电量较多的主要因素。

1.2回流与漏失量对污水泵耗电的影响

由于污水泵在工艺设计上未采用回流调节，再加上污水泵安装有机械密封，出口至污水管线起点之间的漏失量很少，因此，回流量和漏失量对污水泵的效率的影响可忽略不计。

1.3汽蚀对污水泵耗电量的影响

污水沉降罐内液位一般保持在7.5-8.2米之间，罐位较高故污水泵不易汽化，在日常生产没有出现过泵汽蚀或抽空使泵的性能严重下降现象，因此泵内污水汽化造成汽蚀或抽空对污水泵的效率的影响可忽略不计。

1.4设备磨损和日常维护保养对污水泵耗电量的影响

受输送介质、机械磨损及设备维护保养的影响，我们定期对污水泵进行保养，经拆泵检查泵叶轮、口环、泵轴、轴承等部件基本完好，但考虑该泵运行时间13年，解体后重新安装不及原厂技术水平，故受输送介质、机械磨损及设备维护保养的影响为次要因素。

1.5离心泵组效率低对耗电的影响

在实际生产中离心泵组效率低，进而造成能耗高的因素主要有以下几个：1.泵本身效率是最根本的影响，同样工作条件下的泵效率可能相差15%以上。2.离心泵的运行工况低于泵的额定工况，泵效低，耗能高。3.电机效率在运用中基本保持不变，因此选择一台高效率电机致关重要。4.机械效率的影响主要与设计及制造质量有关。泵选定后，后期管理影响较小。5.水力损失包括水力摩擦和局部阻力损失。泵运行一定时间后，不可避免地造成叶轮及导叶等部件表面磨损，水力损失增大，水力效率降低。6.泵的容积损失又称泄漏损失，包括叶轮密封环、级间、轴向力平衡机构三种泄漏损失。容积效率的高低不仅与设计制造有关，更与后期管理有关。泵连续运行一定时间后，由于各部件之间摩擦，间隙增大，容积效率降低。7.由于过滤缸堵塞，管线进气等原因造成离心泵抽空及空转。8.泵启动前，员工不注重离心泵启动前的准备工作，暖泵、盘泵、灌注泵等基本操作规程执行不彻底，经常造成泵的气蚀现象，引起泵噪声大、振动大、 泵效低。

2.降低污水泵能耗的改进措施

2.1提高输水量平稳性

为改变日输水量不平稳对污水泵造成的耗电高的影响，将1#污水泵机组进行更换并安装变频调速器。当离心泵转数改变时，可使离心泵的特性曲线发生变化，引起流量扬程功率的变化。变化关系是Q，/Q=n，/nH，/H=（n，/n）2N，/N=（n，/n）3其中Q，n，H，N为泵原来的流量、转数、扬程、功率;Q，n，H，N，为泵改变转数后的流量、转数、扬程、功率。此时，泵效基本不变。也就是说，泵的转数降低后流量随之相应降低，而扬程降低更大，轴功率降低最大，由此看来调节泵转数其节电效果显著。即通过改变泵的转数，可实现对污水泵性能参数的调节，来降低泵压、电流，降低污水泵耗电量。

现在我们在使用变频技术后，我们根据污水沉降罐高度来控制污水泵的流量，当液位高时就提高它的转数，当液位低时的时候就降低它的频率，也就是降低了污水泵的转数，从而降低了耗电量。

对比分析可以看出使用变频调速器后，当污水泵在低于额定流量时运行，泵压由0.75MPa下降到0.16MPa，电流由90A下降到只有12.1A，在高于额定流量时，泵压由0.55MPa下降到0.34MPa，电流由115A下降到69A，日耗电量由1320KWh下降到464KWh，节电效果十分显著。同时针对6：00-13：00和18：00-22：00两个时段转数较低时耗电量及单耗情况进行跟踪观察，11个小时平均耗电量为88KWh，输水量1980m3，单耗 0.044KWh/m3，可见在转数较低时，用电量较少，更为节约电能。

综上所述，更换污水泵机组并使用变频技术在负荷相同的情况下平均每天节电1000Kwh，一年节电约为365000Kwh。

2.2提高污水泵泵效

主要采取以下措施：1.变频节能技术的应用。对设计参数大于实际运行工况的离心泵，加装变频调速装置后，始终运行在高效区。2.在主要离心泵上推广应用高效节能的永磁调速电机及双功率电机等新型节能产品。3.离心泵的选择。选用新泵时，应选大厂家生产的泵，保证离心泵高效率。4.离心泵的维护。（1）要经常对离心泵轴端密封进行检查和调整，降低容积损失;（2）当离心泵累计运行1万小时后，应进行大修。恢复泵效;（3）在离心泵上推广应用波纹管密封技术，彻底消除离心泵外漏，提高容积效率。5.定期清理过滤缸，检查管线连接，保证离心泵进液管路畅通。6.严格按照离心泵操作规程。启泵前一要进行盘泵，打开进口阀门，关闭出口阀门，进行排气放空，检查泵的进口压力是否符合要求，防止供液压力低和流量不足而引起泵的气蚀现象发生。7.定期对离心泵进行泵效检测，对泵效低的泵组要及时查找原因，采取相应措施加以解决。

3.结语

综合分析表明，导致联合站污水泵耗电量高的主要原因是输送水量的不平稳，以至污水泵处于低效区内工作。通过更换污水泵机组并安装变频调速器，减少输送水量不平稳对污水泵造成的影响。更换泵机组并安装变频调速器节电效果明显。

【参考文献】

[1]集输工、中国石油天然气集团公司人事服务中心，石油工业出版社.

作者简介：江奇俤（1984—），男，工程师，从事油气集输设计工作。