聯合站離心泵經濟運行研究

劉明生 隋迎章 魏婷婷

【摘 要】聯合站的主要作用是將混合在一起的原油、天然氣、污水進行分離和凈化處理，能耗的始終損耗貫穿于聯合站生產的全部過程，能耗水平的高低是衡量油田集輸管理好壞和工藝技術水平的重要標志。目前聯合站污水離心泵在集輸系統中的電能消耗中占的比例較高。本文對聯合站污水離心泵經濟運行的主要因素，對各主要因素如何影響聯合站離心泵的經濟運行進行了詳細分析，提出了確保聯合站離心泵的經濟運行的對策和節電措施。

【關鍵詞】聯合站；離心泵；經濟運行

一、影響聯合站離心泵經濟運行的主要因素

（一）離心泵的運行負

由于受生產工藝變化的要求，離心泵運行負載率不斷發生著改變，離心泵運行負載率的波動，對離心泵經濟運行會產生較大的影響。當離心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離心泵其效率低，經濟性差（圖1）。

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

（二）機泵的匹配性

離心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離心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。在離心泵系統設計時，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，以致部分離心泵系統的機泵實際運行效率極低。

（三）外輸原油的溫度

外輸原油的溫度控制會影響離心泵的經濟運行。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。粘度的變化會使離心泵偏離設計值而脫離高效運行區，從而降低離心泵的效率。

（四）離心泵的運行控制

由離心泵的特性曲線圖（圖2）可見，對于給定的離心泵，都存在某一高效運行區域，在對單臺離心泵的運行控制時，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，盡量減小離心泵的節流損失。在對多臺并聯離心泵運行控制時，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，使整個離心泵機組在高效區運行。

（五）離心泵的維護及密封控制

由于部分離心泵使用時間長，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，影響了離心泵的經濟運行。

二、實施節能技術改造和改進運行管理

（一）更換低效泵，改造離心泵內部結構，實現離心泵的經濟運行

對于許多采油廠聯合站來說，從離心泵運行經濟性考慮，通常要求離心泵能在最高效率的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。當離心泵（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離心泵。另外，對于脫離離心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，從而保證生產中離心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，離心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，而且離心泵負荷在使用一年后，輸出流量將比額定流量有所下降。對流量變化較大的離心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。

（二）合理控制離心泵運行參數，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離心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離心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，實現離心泵系統經濟運行。從離心泵特性曲線圖（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，離心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離心泵的優化運行，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）確定離心泵最佳工作區間；

（3）確定離心泵優化運行方案。除此，合理運行離心泵使輸量和離心泵額定輸量盡可能一致，減少節流損失，最大限度地提高離心泵機組的運行效率。

三、聯合站離心泵的節電對策

（一）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。

（二）對舊泵進行改造

用高效泵替換低效泵能夠實現聯合站離心泵的節電降耗。孤島采油廠孤四聯合站2#離心泵通過拆級，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。

（三）使用變頻調速技術

對大馬拉小車、負荷波動大的離心泵使用變頻調速技術是離心泵的關鍵節電措施。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，提高了離心泵系統運行控制的安全穩定性。孤島采油廠孤四聯合站3#離心泵一臺變頻器（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。

（四）優化離心泵運行參數

合理控制離心泵運行參數，使其在高效區運行是離心泵的重要節電措施。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，從而實現離心泵的節電降耗。

四、結束語

影響離心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、離心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離心泵的經濟運行，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，能實現離心泵的節電降耗。

【參考文獻】

[1]王瑋. 變頻器在聯合站外輸油泵的應用[J]. 中國石油和化工標準與質量， 2011， 31（9）：124+162.