機泵節能監測存在的問題及案例分析

陳燕 李珍義（中國石油西南油氣田分公司重慶環境節能監測中心）

天然氣開采環節涉及的機泵類設備主要有注水泵、轉水泵、溶液循環泵等。根據監測要求，節能監測機構需對監測設備給出合格、不合格或運行經濟、合理、不經濟等結論。為了發揮節能監測對節能技術改造的指導作用，監測機構在出具監測報告時，還應對設備不合格的原因進行正確診斷，并提出有針對性、可實施的整改措施。

1 泵類設備監測不合格的原因

泵是輸送液體的機械，它把原動機的機械能或其他能源傳遞給液體，借以增加液體能量。液體增加的能量就是液體得到的有效功率。有效功率計算公式如下：

式中：

Q——流量；

H——壓力（揚程）；

ρ——輸送液體的密度；

g——重力加速度。

從式（1）可以看出，泵的有效功率主要與流量和壓力有關。效率是衡量泵工作經濟性的指標，泵的效率等于有效功率與軸功率之比，即η=Ne/N×100%。對泵效低的原因分析，應重點考慮影響流量和壓力的因素。

1.1 壓力偏低

影響機泵壓力的主要因素包括：輸送介質不夠充足，導致泵體中有空氣進入；泵體損壞，機械密封或填料盤根損壞；使用時間長或輸送介質雜質多，導致泵的葉輪磨損嚴重；運行壓力大大偏離額定壓力等。

1.2 泵流量低

影響機泵流量的主要因素包括：進出口管道中雜物堵塞；泵流入介質量不足；葉輪磨損嚴重；電壓不穩定或電源缺相導致電動機異常；管道彎道多、管道出口口徑與泵不匹配等安裝工藝缺陷；生產負荷小，泵運行流量遠遠低于額定流量等。

1.3 部分機泵本身的額定效率低

根據泵的級數及排量對泵的能效限定值和節能評價值進行了要求，監測中發現部分機泵額定效率達不到GB19762—2007《清水離心泵能效限定值及節能評價值》規定的要求。

1.4 部分機泵配置的電動機屬于國家明令淘汰的設備

根據《產業結構調整指導目錄（2005年本）》的要求，各設備使用單位根據調整要求，逐年對落后的產品進行淘汰。但在近幾年的節能監測中發現，仍存在部分機泵配置的電動機屬于國家明令淘汰設備，如機座號為YB63-350的電動機，雖然比例不高，但這部分設備還是處于低效高耗運行狀態。

2 評價及案例分析

針對監測發現的不合格問題，監測人員需結合生產實際，分析問題產生的原因，有針對性地提出整改措施。

2.1 壓力偏低案例及建議

2011年，重慶環境節能監測中心對重慶氣礦天東69井氣田轉水泵和集氣總站2#注水泵進行了監測。這2臺機泵的實際流量接近額定流量，但壓力卻遠低于額定壓力。機泵基礎數據及運行工況見表1。

表1 天東69井、集氣總站機泵基礎數據及運行工況

現場了解到，天東69井機泵為氣田水轉水泵，負荷穩定不變，對于這類典型的“大馬拉小車”設備，只需將原大功率機泵更換為小功率機泵，就可解決問題；集氣總站機泵為注水泵。回注初期，回注壓力低，小功率機泵就可以滿足生產需要；但到回注后期，隨著井口壓力升高，高壓回注泵才能滿足回注要求。考慮這一生產不穩定情況，若延用更換小功率機泵的做法，顯然不能滿足生產變化的需要，只能在保留現有機泵的基礎上，新增與現有工況匹配的小功率機泵或采用變頻技術，來適應生產變化的需要。

從以上案例可以看出，對實際運行壓力與額定壓力相差較遠的機泵，應考慮負荷穩定性及技術經濟因素，選擇采用更換、新增小功率機泵或實施變頻改造等方案，使機泵與實際生產負荷匹配。

2.2 泵流量低案例及建議

2011年，重慶環境節能監測中心對蜀南氣礦隆昌凈化廠溶液循環泵和音10井轉水泵進行了節能監測。監測發現，隆昌凈化廠P-1101-1機泵和音10井2#機泵的運行壓力都基本處于額定壓力，但實際流量遠遠低于額定流量。2臺機泵的運行參數見表2。

表2 隆昌凈化廠、音10井機泵基礎數據及運行工況

隆昌凈化廠P-1101-1機泵為溶液循環泵。現場分析發現，導致該泵流量低的原因是生產實際需要的溶液量少，調節節流閥控制了流量。音10井2#機泵為氣田水轉水泵。現場分析發現，導致該泵流量低的原因是管網有堵塞。在提出整改措施時，針對隆昌凈化廠P-1101-1機泵流量隨生產需求量變化較為頻繁這一客觀情況，加裝變頻裝置可減少節流損失，減少電能消耗。針對音10井2#機泵流量低的情況，可通過加強設備維護保養和管網清污來提高泵流量。

因此，建議對負荷變動幅度較大、變動頻率較高（如溶液泵和循環水泵）、現場通過調節閥門開度來調節流量的離心機泵，可結合現場生產實際，實施變頻改造，提高機組效率。

2.3 不能滿足國家節能標準新規定案例及建議

在對榮縣凈化廠、鹿2井機泵現場監測時發現，榮縣凈化廠和鹿2井2臺機泵所配的電動機均為國家明令淘汰的設備，其基礎數據及運行工況見表3。

表3 榮縣凈化廠、鹿2井機泵基礎數據及運行工況

其中，榮縣凈化廠溶液循環泵的額定效率為42%，按照GB19762—2007規定，泵效僅達到了能效限定值（40%），未達到節能評價值（45%），不能認定為節能型機泵。鑒于榮縣凈化廠機泵為連續使用，可立即整改更換為新型的節能型機泵。鹿2井注水泵1個月僅運行四五個小時，使用率低，考慮到投資回收期和改造帶來的資源浪費等原因，可采取逐步淘汰的方式進行整改。

因此，建議對機泵本身的額定效率不高、屬于國家淘汰的高耗低效設備，要制定淘汰計劃，并結合各個單位的生產實際和大修計劃分期分批進行更換；同時要加強設備的采購管理，確保新購置的設備屬于節能型機泵。

3 結束語

在節能監測過程中，準確查找出存在問題的原因是正確評價的必要條件。提出切實可行的整改措施，需要綜合考慮裝置（設備）負荷及其變化規律、使用時間、設備性能等方面因素。