影響聯合站外輸油泵經濟運行的因素分析與節能措施

劉云 許兆玉

【摘 要】一般來說，聯合站外輸泵在集輸系統中的耗能中占的比例較高。本文分析了影響聯合站外輸泵經濟運行的主要因素，對各主要因素如何影響聯合站外輸泵的經濟運行進行了詳細分析，提出了確保聯合站外輸泵的經濟運行的對策和節電措施，取得了良好的效果。

【關鍵詞】聯合站；外輸泵；經濟運行；節電對策

1、影響聯合站外輸泵經濟運行的因素分析

1.1外輸泵的運行負載率

由于受生產工藝要求的變化，外輸泵運行負載率經常發生改變，外輸泵運行負載率的波動，對外輸泵經濟運行會產生較大的影響。當外輸泵運行負載率在高值（0.6以上）或接近1附近時，其運行效率較高，經濟性好；然而由于受生產工藝和季節性的變化，負載率常處于低值運行，負載率處于低值運行的外輸泵其效率低，經濟性差。

當外輸泵負載率等于1時，其效率處于最高值，外輸泵運行最經濟，當外輸泵運行負載率小于1時，其效率隨負載率的降低而下降；當外輸泵運行負載率大于1時，其效率隨負載率的升高而下降。

1.2機泵的匹配性

外輸泵與電動機之間的選用型號、容量與實際負荷相匹配亦是影響外輸泵經濟運行的主要因素。機泵與所配電動機的匹配，要避免“大馬拉小車”，一般設計裕量應控制在10%以內。在外輸泵系統設計時，往往存在向上靠檔，層層加碼，寧大勿小的現象，可以說，從工藝上提出流量時加系數，選機泵時再加系數，電動機選擇還加系數，以致部分外輸泵系統的機泵實際運行效率極低。

1.3外輸原油的溫度

外輸原油的溫度控制會影響外輸泵的經濟運行。因為原油粘度隨原油溫度的變化而變化，溫度升高粘度下降，溫度降低粘度升高。當原油粘度發生變化時，泵的負載發生變化，此時，電機的效率及功率因數發生變化。對于選定的電機，原油粘度較低時，電機處于輕載下運行，其效率降低。當原油粘度比設計值過高時，電機負載超過最佳值，電機效率同樣要降低。粘度的變化會使外輸泵偏離設計值而脫離高效運行區，從而降低外輸泵的效率。

1.4外輸泵的運行控制

由外輸泵的特性曲線圖（圖1）可見，對于給定的外輸泵，都存在某一高效運行區域，在對單臺外輸泵的運行控制時，應保證其在高效區運行，避免運行負荷波動劇烈，進出口閥門應調節到合理開度，盡量減小外輸泵的節流損失。在對多臺并聯外輸泵運行控制時，應根據每臺泵的特性，采取不同特性的泵選用不同的運行狀態方式，使整個外輸泵機組在高效區運行。

1.5外輸泵的維護及密封控制

由于部分外輸泵使用時間長，連續運轉造成泵構造上的變化，引起泵機械損失和容積損失增大；由于泵內部腐蝕、汽蝕嚴重，使得泵內水利摩阻損失增大，導致泵運行不平穩和效率降低；有的泵因檢修保養質量差，造成泵排量、揚程達不到額定值，影響了泵效。有些泵存在密封技術落后，密封失效，盤根泄漏損失增大，使得泵出口動能和壓能損失嚴重，影響了外輸泵的經濟運行。

2、實施節能技術改造和改進運行管理

2.1更換低效泵，改造外輸泵內部結構，實現外輸泵的經濟運行

對于許多采油廠聯合站來說，從外輸泵運行經濟性考慮，通常要求外輸泵能在最高效率的93.5%以上范圍內（高效工作區）工作。現場可根據對流量和揚程的要求，更換原來的低效泵，選用符合生產實際需要的高效泵。當外輸泵（離心泵）的負載率較低時，其效率很低，這時可考慮采用高效的螺桿式或往復式容積泵替代離心式外輸泵。另外，對于脫離外輸泵經濟運行區運行的泵，可以根據該泵的性能曲線對葉輪進行切割或拆級，從而保證生產中外輸泵效率和運轉的經濟性。在實際生產中，由于生產工藝變化，生產季節變化等，外輸泵負荷經常發生變化，有時變化范圍還很大，有些發電廠由于調峰需要，晝夜負荷變化也較大，而且外輸泵負荷在使用一年后，輸出流量將比額定流量有所下降。對流量變化較大的外輸泵采用變頻調速技術可以實現泵的經濟運行，而且負荷變化范圍越大，經濟性越好。

2.2合理控制外輸泵運行參數，實現優化運行

從前面的分析中知道，外輸原油的溫度是影響外輸泵經濟運行的因素之一，因此，合理控制外輸原油的溫度是保證外輸泵高效運行的有效途徑，在確保原油外輸安全運行的情況下，外輸溫度的控制應兼顧熱耗和電耗綜合經濟性來考慮，在滿足熱電綜合經濟性的情況下，盡量提高外輸原油溫度，以降低原油粘度減小外輸管網阻力，實現外輸泵系統經濟運行。從外輸泵特性曲線圖（圖2）可見，泵消耗的功率與流量、揚程成正比，與泵效成反比。實際上，這些參數受現場各種因素的制約和影響，外輸泵的運行工況千差萬別，要實現對這些參數的合理控制保證外輸泵的優化運行，應該做下面幾項工作：

（1）根據實際運行參數繪制壓力—耗電量、泵輸油量—耗電量、壓力—輸油量關系曲線；

（2）確定外輸泵最佳工作區間；

（3）確定外輸泵優化運行方案。除此，合理運行外輸泵使輸量和外輸泵額定輸量盡可能一致，減少節流損失，最大限度地提高外輸泵機組的運行效率。

3、聯合站外輸泵的節能對策

3.1提高電機效率

電機運行效率是電機運行時輸出功率與輸入功率的比值，要提高其效率，應在設計選型上，盡量選用高效電機；注意功率與負荷合理匹配，避免大馬拉小車現象。

3.2對舊泵進行改造

用高效泵替換低效泵能夠實現聯合站外輸泵的節電降耗。孤島采油廠孤四聯合站2#外輸泵通過拆級，重新調整間隙，打磨流道、泵殼等改造措施，泵效提高了6個百分點，節電7.2kW。

3.3使用變頻調速技術

對大馬拉小車、負荷波動大的外輸泵使用變頻調速技術是外輸泵的關鍵節電措施。變頻調速技術杜絕了閥門控制的節流調節的弊端，有效降低了能量損失，將壓力監控改為液位監控，提高了外輸泵系統運行控制的安全穩定性。孤島采油廠孤四聯合站3#外輸泵一臺變頻器（75kW），經過長時間的變頻運行驗證，管輸系統運行狀況良好，單泵節電達30%以上。

3.4優化外輸泵運行參數

合理控制外輸泵運行參數，使其在高效區運行是外輸泵的重要節電措施。從生產管理入手，在保證平穩外輸的前提下，通過合理控制出口閥門開度，盡量使泵在高效點附近運行，降低泵管壓差，從而實現外輸泵的節電降耗。

4、結語

影響外輸泵經濟運行的因素主要是泵的負載率、機泵的匹配、外輸原油的溫度、外輸泵的運行控制和維護及密封控制。通過技術改造、變頻技術的應用和運行參數的合理控制能夠確保外輸泵的經濟運行，通過提高電機效率、舊泵更新改造、使用變頻技術及優化運行的節電措施，能實現外輸泵的節電降耗。

【參考文獻】

【1】王瑋，變頻器在聯合站外輸油泵的應用 《中國石油和化工標準與質量》 2011年09期.