联合站离心泵经济运行研究

　　刘明生 隋迎章 魏婷婷
　　【摘 要】联合站的主要作用是将混合在一起的原油、天然气、污水进行分离和净化处理，能耗的始终损耗贯穿于联合站生产的全部过程，能耗水平的高低是衡量油田集输管理好坏和工艺技术水平的重要标志。目前联合站污水离心泵在集输系统中的电能消耗中占的比例较高。本文对联合站污水离心泵经济运行的主要因素，对各主要因素如何影响联合站离心泵的经济运行进行了详细分析，提出了确保联合站离心泵的经济运行的对策和节电措施。
　　【关键词】联合站；离心泵；经济运行
　　一、影响联合站离心泵经济运行的主要因素
　　（一）离心泵的运行负
　　由于受生产工艺变化的要求，离心泵运行负载率不断发生着改变，离心泵运行负载率的波动，对离心泵经济运行会产生较大的影响。当离心泵运行负载率在高值（0.6以上）或接近1附近时，其运行效率较高，经济性好；然而由于受生产工艺和季节性的变化，负载率常处于低值运行，负载率处于低值运行的离心泵其效率低，经济性差（图1）。
　　当离心泵负载率等于1时，其效率处于最高值，离心泵运行最经济，当离心泵运行负载率小于1时，其效率随负载率的降低而下降；当离心泵运行负载率大于1时，其效率随负载率的升高而下降。
　　（二）机泵的匹配性
　　离心泵与电动机之间的选用型号、容量与实际负荷相匹配亦是影响离心泵经济运行的主要因素。机泵与所配电动机的匹配，要避免＂大马拉小车＂，一般设计裕量应控制在10%以内。在离心泵系统设计时，往往存在向上靠档，层层加码，宁大勿小的现象，可以说，从工艺上提出流量时加系数，选机泵时再加系数，电动机选择还加系数，以致部分离心泵系统的机泵实际运行效率极低。
　　（三）外输原油的温度
　　外输原油的温度控制会影响离心泵的经济运行。因为原油粘度随原油温度的变化而变化，温度升高粘度下降，温度降低粘度升高。当原油粘度发生变化时，泵的负载发生变化，此时，电机的效率及功率因数发生变化。对于选定的电机，原油粘度较低时，电机处于轻载下运行，其效率降低。当原油粘度比设计值过高时，电机负载超过最佳值，电机效率同样要降低。粘度的变化会使离心泵偏离设计值而脱离高效运行区，从而降低离心泵的效率。
　　（四）离心泵的运行控制
　　由离心泵的特性曲线图（图2）可见，对于给定的离心泵，都存在某一高效运行区域，在对单台离心泵的运行控制时，应保证其在高效区运行，避免运行负荷波动剧烈，进出口阀门应调节到合理开度，尽量减小离心泵的节流损失。在对多台并联离心泵运行控制时，应根据每台泵的特性，采取不同特性的泵选用不同的运行状态方式，使整个离心泵机组在高效区运行。
　　（五）离心泵的维护及密封控制
　　由于部分离心泵使用时间长，连续运转造成泵构造上的变化，引起泵机械损失和容积损失增大；由于泵内部腐蚀、汽蚀严重，使得泵内水利摩阻损失增大，导致泵运行不平稳和效率降低；有的泵因检修保养质量差，造成泵排量、扬程达不到额定值，影响了泵效。有些泵存在密封技术落后，密封失效，盘根泄漏损失增大，使得泵出口动能和压能损失严重，影响了离心泵的经济运行。
　　二、实施节能技术改造和改进运行管理
　　（一）更换低效泵，改造离心泵内部结构，实现离心泵的经济运行
　　对于许多采油厂联合站来说，从离心泵运行经济性考虑，通常要求离心泵能在最高效率的93.5%以上范围内（高效工作区）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。当离心泵（离心泵）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离心泵。另外，对于脱离离心泵经济运行区运行的泵，可以根据该泵的性能曲线对叶轮进行切割或拆级，从而保证生产中离心泵效率和运转的经济性。在实际生产中，由于生产工艺变化，生产季节变化等，离心泵负荷经常发生变化，有时变化范围还很大，有些发电厂由于调峰需要，昼夜负荷变化也较大，而且离心泵负荷在使用一年后，输出流量将比额定流量有所下降。对流量变化较大的离心泵采用变频调速技术可以实现泵的经济运行，而且负荷变化范围越大，经济性越好。
　　（二）合理控制离心泵运行参数，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离心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离心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，实现离心泵系统经济运行。从离心泵特性曲线图（图2）可见，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，离心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离心泵的优化运行，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）确定离心泵最佳工作区间；
　　（3）确定离心泵优化运行方案。除此，合理运行离心泵使输量和离心泵额定输量尽可能一致，减少节流损失，最大限度地提高离心泵机组的运行效率。
　　三、聯合站离心泵的节电对策
　　（一）提高电机效率
　　电机运行效率是电机运行时输出功率与输入功率的比值，要提高其效率，应在设计选型上，尽量选用高效电机；注意功率与负荷合理匹配，避免大马拉小车现象。
　　（二）对旧泵进行改造
　　用高效泵替换低效泵能够实现联合站离心泵的节电降耗。孤岛采油厂孤四联合站2#离心泵通过拆级，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。
　　（三）使用变频调速技术
　　对大马拉小车、负荷波动大的离心泵使用变频调速技术是离心泵的关键节电措施。变频调速技术杜绝了阀门控制的节流调节的弊端，有效降低了能量损失，将压力监控改为液位监控，提高了离心泵系统运行控制的安全稳定性。孤岛采油厂孤四联合站3#离心泵一台变频器（75kW），经过长时间的变频运行验证，管输系统运行状况良好，单泵节电达30%以上。
　　（四）优化离心泵运行参数
　　合理控制离心泵运行参数，使其在高效区运行是离心泵的重要节电措施。从生产管理入手，在保证平稳外输的前提下，通过合理控制出口阀门开度，尽量使泵在高效点附近运行，降低泵管压差，从而实现离心泵的节电降耗。
　　四、结束语
　　影响离心泵经济运行的因素主要是泵的负载率、机泵的匹配、外输原油的温度、离心泵的运行控制和维护及密封控制。通过技术改造、变频技术的应用和运行参数的合理控制能够确保离心泵的经济运行，通过提高电机效率、旧泵更新改造、使用变频技术及优化运行的节电措施，能实现离心泵的节电降耗。
　　【参考文献】
　　[1]王玮. 变频器在联合站外输油泵的应用[J]. 中国石油和化工标准与质量， 2011， 31（9）：124+162.