儲運廠長輸管道輸油泵機組運行效率分析

聶蘭勇，李延卿，王 勁

（中國石油撫順石化公司儲運廠， 遼寧 撫順 113001）

儲運廠長輸管道輸油泵機組運行效率分析

聶蘭勇，李延卿，王 勁

（中國石油撫順石化公司儲運廠， 遼寧 撫順 113001）

在長輸管道系統中，輸油泵機組是最主要的耗能設備，所以在實際生產中合理優化生產，提高泵機組的運行效率，對節能降耗具有十分重要的經濟意義。主要針對儲運廠長輸管道低負荷運行和滿負荷運行兩種不同的工況，通過對輸油泵機組的運行效率進行分析，調整運行工藝參數，盡量使泵機組保持在高效工作區內運行。

長輸管道；泵機組；高效工作區

輸油管道是石油生產過程中的重要設備，是石油工業的動脈，在油品儲運過程中也是比較經濟高效的輸送方式。當今世界輸油管道正朝著高壓力、大口徑、長距離的趨勢發展，隨著輸油管道的大型化，能耗問題也日益凸顯。在管道系統中，輸油泵機組時最主要的耗能設備，因此提高輸油泵機組的效率是提高管道企業經濟效益的主要途徑。而目前我國輸油管道的輸油泵機組效率普遍較低，如果將輸油泵機組效率由70%左右提高至85%左右，輸油電耗將減少20%以上，對于節能降耗具有十分重要的經濟意義。

1 儲運廠長輸管道現狀

儲運廠長輸管道投產于1995年10月，起自撫順首站終至營口鲅魚圈末站，總長 246 km，直徑DN350，設計年輸送能力為240萬t，輸送油品主要為車用汽油和輕柴油，采用從泵到泵的密閉順序輸送工藝，在國內外油品儲運行業中居于領先地位。儲運廠長輸管道作為撫順石化公司成品油外運的一種主要輸油方式，為地區經濟的繁榮和發展發揮了應有的作用。近年來，經過多次工藝技術擴能改造，現長輸管道年輸送能力增至420萬t。

儲運廠首站、中間站輸油泵機組采取串聯的方式，將車用汽油和輕柴油通過管道密閉順序輸送到末站，并且管道沿途在首山、鞍山和營口大石橋等地設有分輸支線。

首站主要運行P-08、P-09、P-01和P-04泵，其中P-08、P-09泵為喂油泵，互為備用；P-01、P-04泵為主輸泵，P-01泵為工頻泵，P-04泵為變頻泵。首站工藝流程如圖1所示。

圖1 首站工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of first station

中間站主要運行B-01、B-02泵，兩泵均為變頻泵，且互為備用。

儲運廠泵機組的主要參數見表1。

表1 儲運廠泵機組的主要參數Table 1 Main parameters of pumps in storage and transportation plant

離心泵額定工況下工作時，效率最高。一般選取最高效率以下5%～8%的范圍所對應的工況為離心泵的高效工作區，實際生產中應盡量使其在高效工作區內運行。儲運廠各泵機組的高效工作區所對應的流量范圍如下：

（1） 首站主輸泵工頻狀況下高效工作區對應的流量范圍大約為：250～600 m3/h，其特性曲線如圖2所示。

圖2 首站主輸泵的特性曲線Fig.2 Characteristic curve of main pump of first station

（2） 首站喂油泵高效工作區對應的流量范圍大約為：250～450 m3/h，其特性曲線如圖3所示。

圖3 首站喂油泵的特性曲線Fig.3 Characteristic curve of front pump of first station

（3） 中間站加壓泵工頻狀況下高效工作區對應的流量范圍大約為：400～750 m3/h，其特性曲線如圖4所示。

圖4 中間站加壓泵的特性曲線Fig.4 Characteristic curve of pressure pump of intermediate station

2 輸油泵機組運行效率分析

此次主要針對長輸管道低負荷和滿負荷兩種不同的運行工況，結合日常的運行數據，對輸油泵機組的運行效率進行分析。由于儲運廠長輸管道在順序輸送時其特性曲線（hf-Q）是時刻變化的，所以在以下泵機組效率分析中，選定長輸管道的特性曲線不變，即管道內輸送介質為單一的油品（以0#車用柴油為例），且管道沿途沒有油品分輸作業。

2.1 長輸管道低負荷運行

方案1：首站運行P-08（或者P-09）喂油泵。方案2：首站運行P-09、P-04泵。

方案3：首站運行P-09、P-01、P-04泵。

方案4：首站運行P-09、P-04泵，中間站運行B-01（或者B-02）泵。

長輸管道低負荷運行時的工藝參數見表2。

表2 長輸管道低負荷運行時的工藝參數Table 2 Process parameters for low load operation

（1） 方案1，首站運行P-08（或者P-09）喂油泵。由表2得知，長輸管道的體積流量僅僅為135 m3/h。由圖3首站喂油泵的特性曲線得出，此時泵的實際工作點偏離其高效工作區太遠，運行效率低于60%，因此方案1運行不經濟。

（2） 方案2，首站運行P-09、P-04泵。主輸泵 P-04泵是變頻泵，根據實際生產任務，可以進行頻率調節。由表2得知，當主輸泵P-04運行頻率為55%時，體積流量為210 m3/h；當運行頻率增大至71%時，體積流量為240 m3/h；當運行頻率增大至92%時，體積流量為301 m3/h。由圖2首站主輸泵的特性曲線得出，主輸泵P-04的實際工作點在其高效工作區內，運行效率超過 76.3%。對于喂油泵P-09，由于其高效工作區對應的流量范圍大約為：250～450 m3/h，所以應調整主輸泵P-04的頻率超過70%，保證喂油泵P-09的實際工作點在其高效工作區內。因此在方案2中，為了保證輸油泵機組的運行效率，主輸泵P-04的運行頻率應該在70%～100%之間調節。

（3） 方案 3，首站運行 P-09、P-01、P-04泵。儲運廠現行工藝控制指標要求，首站出站壓力不超過5.70 MPa。由表2得知，長輸管道SCADA運行控制系統自動調節主輸泵P-04的運行頻率為69%，體積流量為370 m3/h。由圖2首站主輸泵的特性曲線得出，主輸泵 P-01的實際工作點在其高效工作區內，運行效率大約為 79%。主輸泵 P-04的實際工作點也在其高效工作區內，運行效率大約為78%。對于喂油泵P-09，由圖3首站喂油泵的特性曲線得出，其實際工作點非常接近額定工作點，運行效率大約為80%，運行效率非常高。因此方案3運行經濟，但是受限于儲運廠現行首站出站壓力不超過5.70 MPa的工藝控制指標，主輸泵P-04只能夠在70%以下的頻率運行。

（4） 方案4，首站運行P-09、P-04泵，中間站運行B-01（或者B-02）泵。由表2得知，對比方案3，由于主輸泵P-04和加壓泵B-01均為變頻泵，所以長輸管道泵機組變頻調節更加靈活，并且能夠很好地控制首站出站壓力。例如：當主輸泵P-04的運行頻率為95%，加壓泵B-01的運行頻率為75%時，首站出站壓力為4.00 MPa，體積流量為357 m3/h。此時由各泵機組的特性曲線得出，喂油泵P-09的運行效率大約為80%，主輸泵P-04的運行效率大約為79%，加壓泵B-01的運行效率大約為80%，所有實際工作點均在各自高效工作區內，因此方案4運行經濟。

2.2 長輸管道滿負荷運行

方案5：首站運行P-09、P-01、P-04泵，中間站運行B-01（或者B-02）泵。

長輸管道滿負荷運行時的工藝參數見表3。

表3 長輸管道滿負荷運行時的工藝參數Table 3 Process parameters of full load operation

方案 5，長輸管道滿負荷運行。此時由各泵機組的特性曲線得出，喂油泵 P-09的運行效率大約為75%，主輸泵P-01的運行效率大約為80%，主輸泵P-04的運行效率大約為78%，加壓泵B-01的運行效率大約為81%，所有實際工作點均在各自高效工作區內，因此方案5運行經濟。

3 結 論

（1） 單獨運行喂油泵效率較低，平時應盡量不運行此方案，除了在非常生產條件下，如冬季末站油品堵庫，長輸管道內為0#車用柴油時，才運行此方案，防止因0#車用柴油析蠟而凝管。

（2） 長輸管道低負荷運行時，應該盡量運行變頻泵，以便根據實際生產計劃，靈活調整體積流量和出站壓力，同時能確保泵機組運行高效。

（3） 長輸管道滿負荷運行時，輸油泵機組運行高效，應該根據實際生產計劃和首末站庫存，盡量使長輸管道滿負荷運行。

［1］ 錢錫俊，陳弘．泵與壓縮機[M].東營：石油大學出版社，1989．［2］ 楊筱蘅．輸油管道設計與管理[M].東營：中國石油大學出版社，2006．

［3］ 楊筱蘅．油氣管道安全工程[M].北京：中國石化出版社，2005．［4］ 尚義．東辛輸油管道增輸方案與優化運行技術研究[D].青島：中國石油大學，2007．

［5］ 劉紹葉，朱達，杜道基．泵與原動機選用手冊[M].北京：中國石化出版社，1992．

Analysis on Efficiency of Pumps in Long-distance Pipeline of the Storage and Transportation Plant

NIE Lan-yong, LI Yan-qing, WANG Jin
（Fushun Petrochemical Company Storage and Transportation Plant, Liaoning Fushun 113001, China）

In long-distance transmission pipeline system, pump set is the main energy consuming equipment, so it is very important to optimize the production reasonably and improve the operation efficiency of pumps for saving energy and reducing consumption. In this paper, under two different conditions of low load operation and full load operation, the operation efficiency of pump set was analyzed, and then operation parameters were adjusted to keep pump set working in the high efficiency area.

Long-distance pipeline; Pump set; High efficiency area

TE 832

A

1671-0460（2015）08-1921-03

2015-06-15

聶蘭勇（1984-），男，山東日照人，助理工程師，碩士學位，2014年畢業于俄羅斯國立石油天然氣大學石油和天然氣工程專業，研究方向：從事石油儲運、生產技術管理工作。E-mail：nienanyong@petrochina.com.cn。