正交試驗法在加熱爐燃燒器參數優選中的實踐

楊俊寶 王順波

勝利油田分公司勝利采油廠（山東東營257000）

正交試驗法在加熱爐燃燒器參數優選中的實踐

楊俊寶 王順波

勝利油田分公司勝利采油廠（山東東營257000）

針對油田集輸泵站加熱爐受工況影響燃燒運行不正常和點火成功率的問題，將正交試驗法使用的范圍、試驗的步驟和加熱爐燃燒器參數優選有機融合，利用正交試驗法對加熱爐燃燒器參數進行了優選，確定出最佳參數值，經現場試驗后取得較好效果，解決了影響加熱爐點火成功率較低的問題。

正交試驗法加熱爐燃燒器

加熱爐作為油田油氣集輸泵站主要的設備之一，主要作用是給泵站輸送的原油提升溫度。但某油氣集輸泵站的加熱爐改用意大利進口UNIGAS燃燒器后，由于受到現場工況的影響，造成燃燒運行不正常，點火成功率較低，導致原油溫度達不到脫水溫度，影響了外輸原油含水指標。而正交試驗法是可以對多因素進行優選，減少試驗次數，提高工作效率，從而大大節約人力、物力和時間。本文主要是以正交實驗法在油田集輸泵站加熱爐質量改進實例進行闡述。

試驗步驟

目前，國內正交試驗法一般按照以下步驟進行：試驗目的—確定考察的指標—確定因素、選水平、制定因素水平表—設計實驗方案—實施試驗方案—試驗結果的分析。

試驗方案

1 試驗目的

加熱爐燃燒器燃燒控制閥組的參數設定范圍不適合該油氣集輸泵站的現場工礦需求，是造成點火成功率低的一個重要原因，希望通過正交試驗，找出適合現場工礦的參數，達到提高燃燒器點火成功率的目的。

2 確定考查的指標

試驗中直接把點火成功率作為考查指標，指標越大表明試驗條件越好。

3 確定因素、選水平、制定因素水平表

加熱爐燃燒控制閥組影響點火成功率的因子有5個，分別是a：燃燒器進油壓力pa；b：燃燒器助燃風壓pb；c：燃燒器燃氣壓力pc；d:燃燒器一段火燃油壓力pd；e:燃油加熱器設定溫度T。

根據因子的可能取值范圍，經現場試驗、分析研究決定在本試驗中采用的因素位級如表1所示[1,2]。

表1 因素位級表

4 設計實驗方案

表L16（45）最多可以安排5個4位級的因素，本試驗有5個因素，可以用該表來安排。具體過程如下：

（1）因素順序上列

按照因素位級表中固定下來的5種因素的次序，把a（燃燒器進油壓力）、b（燃燒器助燃風壓）、c（燃燒器燃氣壓力）、d（燃燒器一段火燃油壓力）、e（燃油加熱器溫度），順序地放到L16（45）前面的5個縱列上，每列上放1種。

（2）位級對號入座

5種因素分別在各列上安置好以后，再把相應的位級，按因素位級表所確定的關系，對號入座，具體如表2所示。

表2 試驗方案表

（3）列出試驗條件

表2是一張列好的試驗方案表。表的每一橫行代表要試驗的一種條件。每種條件試驗一次，該表共16個橫行，因此要做8次試驗。從表2中可以看出，第1號試驗的條件是：A1B2C3D2E3，具體內容為燃燒器進油壓力是0.5MPa；燃燒器助燃風壓是0.12MPa；燃燒器燃氣壓力是0.05MPa；燃燒器一段火燃油壓力是0.16MPa；燃油加熱器溫度是110℃。其他試驗條件這里不一一列舉。

5 實施試驗方案

本試驗的考察指標是點火成功率。通過試驗，16個試驗的結果填在表3中。

6 試驗結果的分析

（1）直接比較試驗結果

直接比較16個試驗的點火成功率，可以看出：第9號試驗的點火成功率為83.4%，最高，即A1B1C4D3E2；其次是第5號和第15號試驗，同時為82%。

（2）通過計算和數據比較確定計算結果

首先對于各列，比較其點火成功率和數Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的大小。如因子A（燃燒器進油壓力即第一列），Ⅰ比Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ都大，則占有Ⅰ列的因素的位級Ⅰ，點火成功率通常比其它位級好；再如因子E（加熱溫度即第五列），Ⅲ=318.4，Ⅰ=290.6，Ⅳ=262，Ⅲ比其他都大，這表明了溫度因素以位級Ⅲ為好，即溫度為110℃。由于極差R的大小用來衡量試驗中相應因素作用的大小。極差大的因素，意味著它的兩個位級對于產率所造成的差別比較大，通常是重要因素。而極差小的因素往往是不重要的因素。在本試驗中，第5列的R=56.4，比其它各列的極差大。它表明對點火成功率來說，溫度是重要因素，應該采用好位級。第1、2、3列的R分別為48.6、40.4、46.4相對來說居中，表明燃燒器進油壓力、燃燒器助燃風壓、燃燒器燃氣壓力是二等重要因素，應該采用他們的好位級。第5列R=21，級差較小，說明這是個次要因素，本著節能降耗的原則選擇該位級。

表3 正交試驗結果統計表

續表3

現在按照R的大小，把因素的大致主次順序，以及選用的位級排在表4。

表4 選用的位級表

直接比較和計算比較的結果有所差異，經過現場對兩個結果的再次驗證，計算比較實驗條件使點火成功率提高較大，且達到了預定的目標，所以就將計算比較的實驗條件做為點火條件。

綜上可知使指標點火成功率最大的條件是：A1、B2、C1、D1、E3即燃燒器進油壓力0.5MPa、燃燒器助燃風壓0.12MPa、燃燒器燃氣壓力0.05MPa、燃燒器一段火油壓0.16MPa、燃油加熱溫度為110℃。上述條件也是加熱爐燃燒器燃燒控制閥組的最佳參數。

結語

經過現場運行后數據統計，運用正交試驗法較好地選擇了加熱爐燃燒器燃燒控制閥組的最佳參數，解決了影響加熱爐點火成功率較低的問題，年創經濟效益35.76萬元。不僅避免了因多次點火、燃燒不充分造成的空氣污染，而且減少了職工的勞動強度。實踐證明，正交試驗等數理統計方法在油田管理創新活動中的應用是十分有效的，將質量管理學中的統計思想深入到解決現場問題、提高工作質量的專業技術與組織管理實施中，不但提升了油田管理創新活動的技術含量，而且增強了油田管理創新活動的科學性，從而促進了油田全面、協調的可持續發展。

[1]安炳淑.質量專業理論與實務[M].北京：中國人事出版社.2005.

[2]邢文英.QC小組基礎教材[M].北京：中國社會出版社.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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楊俊寶（1966-），男，工程師，主要從事技術監督工作。

2009-11-30