正交試驗(yàn)法在加熱爐燃燒器參數(shù)優(yōu)選中的實(shí)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(yàn)法在加熱爐燃燒器參數(shù)優(yōu)選中的實(shí)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(yùn)行不正常和點(diǎn)火成功率的問題，將正交試驗(yàn)法使用的范圍、試驗(yàn)的步驟和加熱爐燃燒器參數(shù)優(yōu)選有機(jī)融合，利用正交試驗(yàn)法對加熱爐燃燒器參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)選，確定出最佳參數(shù)值，經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)后取得較好效果，解決了影響加熱爐點(diǎn)火成功率較低的問題。

正交試驗(yàn)法加熱爐燃燒器

加熱爐作為油田油氣集輸泵站主要的設(shè)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(jìn)口UNIGAS燃燒器后，由于受到現(xiàn)場工況的影響，造成燃燒運(yùn)行不正常，點(diǎn)火成功率較低，導(dǎo)致原油溫度達(dá)不到脫水溫度，影響了外輸原油含水指標(biāo)。而正交試驗(yàn)法是可以對多因素進(jìn)行優(yōu)選，減少試驗(yàn)次數(shù)，提高工作效率，從而大大節(jié)約人力、物力和時(shí)間。本文主要是以正交實(shí)驗(yàn)法在油田集輸泵站加熱爐質(zhì)量改進(jìn)實(shí)例進(jìn)行闡述。

試驗(yàn)步驟

目前，國內(nèi)正交試驗(yàn)法一般按照以下步驟進(jìn)行：試驗(yàn)?zāi)康摹_定考察的指標(biāo)—確定因素、選水平、制定因素水平表—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案—實(shí)施試驗(yàn)方案—試驗(yàn)結(jié)果的分析。

試驗(yàn)方案

1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

加熱爐燃燒器燃燒控制閥組的參數(shù)設(shè)定范圍不適合該油氣集輸泵站的現(xiàn)場工礦需求，是造成點(diǎn)火成功率低的一個(gè)重要原因，希望通過正交試驗(yàn)，找出適合現(xiàn)場工礦的參數(shù)，達(dá)到提高燃燒器點(diǎn)火成功率的目的。

2 確定考查的指標(biāo)

試驗(yàn)中直接把點(diǎn)火成功率作為考查指標(biāo)，指標(biāo)越大表明試驗(yàn)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(diǎn)火成功率的因子有5個(gè)，分別是a：燃燒器進(jìn)油壓力pa；b：燃燒器助燃風(fēng)壓pb；c：燃燒器燃?xì)鈮毫c；d:燃燒器一段火燃油壓力pd；e:燃油加熱器設(shè)定溫度T。

根據(jù)因子的可能取值范圍，經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)、分析研究決定在本試驗(yàn)中采用的因素位級(jí)如表1所示[1,2]。

表1 因素位級(jí)表

4 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

表L16（45）最多可以安排5個(gè)4位級(jí)的因素，本試驗(yàn)有5個(gè)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(jí)表中固定下來的5種因素的次序，把a(bǔ)（燃燒器進(jìn)油壓力）、b（燃燒器助燃風(fēng)壓）、c（燃燒器燃?xì)鈮毫Γ（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(gè)縱列上，每列上放1種。

（2）位級(jí)對號(hào)入座

5種因素分別在各列上安置好以后，再把相應(yīng)的位級(jí)，按因素位級(jí)表所確定的關(guān)系，對號(hào)入座，具體如表2所示。

表2 試驗(yàn)方案表

（3）列出試驗(yàn)條件

表2是一張列好的試驗(yàn)方案表。表的每一橫行代表要試驗(yàn)的一種條件。每種條件試驗(yàn)一次，該表共16個(gè)橫行，因此要做8次試驗(yàn)。從表2中可以看出，第1號(hào)試驗(yàn)的條件是：A1B2C3D2E3，具體內(nèi)容為燃燒器進(jìn)油壓力是0.5MPa；燃燒器助燃風(fēng)壓是0.12MPa；燃燒器燃?xì)鈮毫κ?.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(yàn)條件這里不一一列舉。

5 實(shí)施試驗(yàn)方案

本試驗(yàn)的考察指標(biāo)是點(diǎn)火成功率。通過試驗(yàn)，16個(gè)試驗(yàn)的結(jié)果填在表3中。

6 試驗(yàn)結(jié)果的分析

（1）直接比較試驗(yàn)結(jié)果

直接比較16個(gè)試驗(yàn)的點(diǎn)火成功率，可以看出：第9號(hào)試驗(yàn)的點(diǎn)火成功率為83.4%，最高，即A1B1C4D3E2；其次是第5號(hào)和第15號(hào)試驗(yàn)，同時(shí)為82%。

（2）通過計(jì)算和數(shù)據(jù)比較確定計(jì)算結(jié)果

首先對于各列，比較其點(diǎn)火成功率和數(shù)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的大小。如因子A（燃燒器進(jìn)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(jí)Ⅰ，點(diǎn)火成功率通常比其它位級(jí)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(jí)Ⅲ為好，即溫度為110℃。由于極差R的大小用來衡量試驗(yàn)中相應(yīng)因素作用的大小。極差大的因素，意味著它的兩個(gè)位級(jí)對于產(chǎn)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(yàn)中，第5列的R=56.4，比其它各列的極差大。它表明對點(diǎn)火成功率來說，溫度是重要因素，應(yīng)該采用好位級(jí)。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(jìn)油壓力、燃燒器助燃風(fēng)壓、燃燒器燃?xì)鈮毫κ嵌戎匾蛩兀瑧?yīng)該采用他們的好位級(jí)。第5列R=21，級(jí)差較小，說明這是個(gè)次要因素，本著節(jié)能降耗的原則選擇該位級(jí)。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

續(xù)表3

現(xiàn)在按照R的大小，把因素的大致主次順序，以及選用的位級(jí)排在表4。

表4 選用的位級(jí)表

直接比較和計(jì)算比較的結(jié)果有所差異，經(jīng)過現(xiàn)場對兩個(gè)結(jié)果的再次驗(yàn)證，計(jì)算比較實(shí)驗(yàn)條件使點(diǎn)火成功率提高較大，且達(dá)到了預(yù)定的目標(biāo)，所以就將計(jì)算比較的實(shí)驗(yàn)條件做為點(diǎn)火條件。

綜上可知使指標(biāo)點(diǎn)火成功率最大的條件是：A1、B2、C1、D1、E3即燃燒器進(jìn)油壓力0.5MPa、燃燒器助燃風(fēng)壓0.12MPa、燃燒器燃?xì)鈮毫?.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(shù)。

結(jié)語

經(jīng)過現(xiàn)場運(yùn)行后數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，運(yùn)用正交試驗(yàn)法較好地選擇了加熱爐燃燒器燃燒控制閥組的最佳參數(shù)，解決了影響加熱爐點(diǎn)火成功率較低的問題，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益35.76萬元。不僅避免了因多次點(diǎn)火、燃燒不充分造成的空氣污染，而且減少了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。實(shí)踐證明，正交試驗(yàn)等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法在油田管理創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用是十分有效的，將質(zhì)量管理學(xué)中的統(tǒng)計(jì)思想深入到解決現(xiàn)場問題、提高工作質(zhì)量的專業(yè)技術(shù)與組織管理實(shí)施中，不但提升了油田管理創(chuàng)新活動(dòng)的技術(shù)含量，而且增強(qiáng)了油田管理創(chuàng)新活動(dòng)的科學(xué)性，從而促進(jìn)了油田全面、協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]安炳淑.質(zhì)量專業(yè)理論與實(shí)務(wù)[M].北京：中國人事出版社.2005.

[2]邢文英.QC小組基礎(chǔ)教材[M].北京：中國社會(huì)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(shù)監(jiān)督工作。

2009-11-30