聯(lián)合站污水泵能耗高的原因分析與改進(jìn)措施

【摘 要】針對(duì)聯(lián)合站污水泵泵效低、運(yùn)行參數(shù)不合理造成能耗偏高、耗電量較高，具有較大節(jié)能潛力的情況，分析了能耗高的原因，制定了幾點(diǎn)改進(jìn)措施，取得了較好的節(jié)能效果。

【關(guān)鍵詞】聯(lián)合站;污水泵;能耗;改進(jìn)措施

聯(lián)合站除擔(dān)負(fù)每天的原油外輸任務(wù)。目前污水泵耗能較高，由于受脫水崗原油脫水和污水崗污水來(lái)水量的影響導(dǎo)致污水泵的排量不合理，沒(méi)有控制在高效低耗區(qū)域內(nèi)，造成能耗較大，同時(shí)經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行后，受輸送介質(zhì)、機(jī)械磨損及設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的影響，污水泵效日趨下降，運(yùn)行效率較低，能耗較高。

1.污水泵能耗高的原因分析

污水泵效率越高，則耗電越低。若想提高污水泵效率，降低污水泵耗電，就必須對(duì)污水泵的耗電進(jìn)行分析，找出主要影響因素，有針對(duì)性的采取措施，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

1.1輸送水量的不平穩(wěn)對(duì)污水泵耗電的影響

聯(lián)合站污水流程為：游離水脫除器、電脫水器、污水返輸來(lái)水經(jīng)污水沉降罐后進(jìn)入污水泵輸送至污水崗。由此可見(jiàn)，中轉(zhuǎn)站含水原油經(jīng)脫水崗游離水脫除器、電脫水器脫出的污水和污水崗反沖洗沉降后返輸?shù)奈鬯畼?gòu)成了輸油崗的全部來(lái)水。近年來(lái)，油田加大管理，中轉(zhuǎn)站來(lái)油和脫水崗運(yùn)行較為平穩(wěn)，脫水崗處理水量波動(dòng)不是很大，但隨著原油產(chǎn)量逐步遞減，日處理水量也相應(yīng)逐漸減少，現(xiàn)日均處理水量為4400m3，污水泵出現(xiàn)“大馬拉小車現(xiàn)象”;而為了保證污水水質(zhì)，加強(qiáng)污水處理力度污水崗每天分兩個(gè)時(shí)段即13：00至18：00;22：00至6：00將污水反沖洗濾罐沉降后的污水輸送至輸油崗這就造成了來(lái)水液量的不平穩(wěn)。

來(lái)水量的不平穩(wěn)原本可以通過(guò)1000m3污水沉降罐的高度來(lái)調(diào)節(jié)，做到平穩(wěn)輸水以保證泵在接近額定流量下運(yùn)行，但是為了保證脫水崗能夠及時(shí)回收沉降罐污油，避免因污油老化對(duì)電脫水器造成不利影響，及考慮冬季氣溫較低，收油泵雖然安裝在室內(nèi)，但是仍然要定期進(jìn)行活動(dòng)收油管線，以免管線凝結(jié)等因素，這就要求輸油崗來(lái)多少污水量就得輸送多少污水量，以保證污水沉降罐在收油高度8米左右。

每天污水泵在11個(gè)小時(shí)以平均185m3/h的流量輸送，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于額定流量280m3/h，污水泵處于低效區(qū)內(nèi)運(yùn)行。通過(guò)關(guān)小出口閥門來(lái)調(diào)節(jié)流量，實(shí)際上是人為的增大管路阻力來(lái)適應(yīng)離心泵的要求以減少流量，增加了閥門的節(jié)流損失，造成污水泵效率下降，白白消耗了電能。在其余13個(gè)小時(shí)污水泵以平均320m3/h輸送污水，又高于額定流量，由于超過(guò)泵額定流量，從離心泵特性曲線可知泵效率也隨之降低，此時(shí)的效率也低于泵的最高效率。綜上所述，該泵全天均處于較低泵效區(qū)內(nèi)工作，造成耗電量的增加。因此，判斷由于輸送水量的不平穩(wěn)造成污水泵全天均在低效區(qū)內(nèi)運(yùn)行，是造成耗電量較多的主要因素。

1.2回流與漏失量對(duì)污水泵耗電的影響

由于污水泵在工藝設(shè)計(jì)上未采用回流調(diào)節(jié)，再加上污水泵安裝有機(jī)械密封，出口至污水管線起點(diǎn)之間的漏失量很少，因此，回流量和漏失量對(duì)污水泵的效率的影響可忽略不計(jì)。

1.3汽蝕對(duì)污水泵耗電量的影響

污水沉降罐內(nèi)液位一般保持在7.5-8.2米之間，罐位較高故污水泵不易汽化，在日常生產(chǎn)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)泵汽蝕或抽空使泵的性能嚴(yán)重下降現(xiàn)象，因此泵內(nèi)污水汽化造成汽蝕或抽空對(duì)污水泵的效率的影響可忽略不計(jì)。

1.4設(shè)備磨損和日常維護(hù)保養(yǎng)對(duì)污水泵耗電量的影響

受輸送介質(zhì)、機(jī)械磨損及設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的影響，我們定期對(duì)污水泵進(jìn)行保養(yǎng)，經(jīng)拆泵檢查泵葉輪、口環(huán)、泵軸、軸承等部件基本完好，但考慮該泵運(yùn)行時(shí)間13年，解體后重新安裝不及原廠技術(shù)水平，故受輸送介質(zhì)、機(jī)械磨損及設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的影響為次要因素。

1.5離心泵組效率低對(duì)耗電的影響

在實(shí)際生產(chǎn)中離心泵組效率低，進(jìn)而造成能耗高的因素主要有以下幾個(gè)：1.泵本身效率是最根本的影響，同樣工作條件下的泵效率可能相差15%以上。2.離心泵的運(yùn)行工況低于泵的額定工況，泵效低，耗能高。3.電機(jī)效率在運(yùn)用中基本保持不變，因此選擇一臺(tái)高效率電機(jī)致關(guān)重要。4.機(jī)械效率的影響主要與設(shè)計(jì)及制造質(zhì)量有關(guān)。泵選定后，后期管理影響較小。5.水力損失包括水力摩擦和局部阻力損失。泵運(yùn)行一定時(shí)間后，不可避免地造成葉輪及導(dǎo)葉等部件表面磨損，水力損失增大，水力效率降低。6.泵的容積損失又稱泄漏損失，包括葉輪密封環(huán)、級(jí)間、軸向力平衡機(jī)構(gòu)三種泄漏損失。容積效率的高低不僅與設(shè)計(jì)制造有關(guān)，更與后期管理有關(guān)。泵連續(xù)運(yùn)行一定時(shí)間后，由于各部件之間摩擦，間隙增大，容積效率降低。7.由于過(guò)濾缸堵塞，管線進(jìn)氣等原因造成離心泵抽空及空轉(zhuǎn)。8.泵啟動(dòng)前，員工不注重離心泵啟動(dòng)前的準(zhǔn)備工作，暖泵、盤泵、灌注泵等基本操作規(guī)程執(zhí)行不徹底，經(jīng)常造成泵的氣蝕現(xiàn)象，引起泵噪聲大、振動(dòng)大、 泵效低。

2.降低污水泵能耗的改進(jìn)措施

2.1提高輸水量平穩(wěn)性

為改變?nèi)蛰斔坎黄椒€(wěn)對(duì)污水泵造成的耗電高的影響，將1#污水泵機(jī)組進(jìn)行更換并安裝變頻調(diào)速器。當(dāng)離心泵轉(zhuǎn)數(shù)改變時(shí)，可使離心泵的特性曲線發(fā)生變化，引起流量揚(yáng)程功率的變化。變化關(guān)系是Q，/Q=n，/nH，/H=（n，/n）2N，/N=（n，/n）3其中Q，n，H，N為泵原來(lái)的流量、轉(zhuǎn)數(shù)、揚(yáng)程、功率;Q，n，H，N，為泵改變轉(zhuǎn)數(shù)后的流量、轉(zhuǎn)數(shù)、揚(yáng)程、功率。此時(shí)，泵效基本不變。也就是說(shuō)，泵的轉(zhuǎn)數(shù)降低后流量隨之相應(yīng)降低，而揚(yáng)程降低更大，軸功率降低最大，由此看來(lái)調(diào)節(jié)泵轉(zhuǎn)數(shù)其節(jié)電效果顯著。即通過(guò)改變泵的轉(zhuǎn)數(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)污水泵性能參數(shù)的調(diào)節(jié)，來(lái)降低泵壓、電流，降低污水泵耗電量。

現(xiàn)在我們?cè)谑褂米冾l技術(shù)后，我們根據(jù)污水沉降罐高度來(lái)控制污水泵的流量，當(dāng)液位高時(shí)就提高它的轉(zhuǎn)數(shù)，當(dāng)液位低時(shí)的時(shí)候就降低它的頻率，也就是降低了污水泵的轉(zhuǎn)數(shù)，從而降低了耗電量。

對(duì)比分析可以看出使用變頻調(diào)速器后，當(dāng)污水泵在低于額定流量時(shí)運(yùn)行，泵壓由0.75MPa下降到0.16MPa，電流由90A下降到只有12.1A，在高于額定流量時(shí)，泵壓由0.55MPa下降到0.34MPa，電流由115A下降到69A，日耗電量由1320KWh下降到464KWh，節(jié)電效果十分顯著。同時(shí)針對(duì)6：00-13：00和18：00-22：00兩個(gè)時(shí)段轉(zhuǎn)數(shù)較低時(shí)耗電量及單耗情況進(jìn)行跟蹤觀察，11個(gè)小時(shí)平均耗電量為88KWh，輸水量1980m3，單耗 0.044KWh/m3，可見(jiàn)在轉(zhuǎn)數(shù)較低時(shí)，用電量較少，更為節(jié)約電能。

綜上所述，更換污水泵機(jī)組并使用變頻技術(shù)在負(fù)荷相同的情況下平均每天節(jié)電1000Kwh，一年節(jié)電約為365000Kwh。

2.2提高污水泵泵效

主要采取以下措施：1.變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)大于實(shí)際運(yùn)行工況的離心泵，加裝變頻調(diào)速裝置后，始終運(yùn)行在高效區(qū)。2.在主要離心泵上推廣應(yīng)用高效節(jié)能的永磁調(diào)速電機(jī)及雙功率電機(jī)等新型節(jié)能產(chǎn)品。3.離心泵的選擇。選用新泵時(shí)，應(yīng)選大廠家生產(chǎn)的泵，保證離心泵高效率。4.離心泵的維護(hù)。（1）要經(jīng)常對(duì)離心泵軸端密封進(jìn)行檢查和調(diào)整，降低容積損失;（2）當(dāng)離心泵累計(jì)運(yùn)行1萬(wàn)小時(shí)后，應(yīng)進(jìn)行大修。恢復(fù)泵效;（3）在離心泵上推廣應(yīng)用波紋管密封技術(shù)，徹底消除離心泵外漏，提高容積效率。5.定期清理過(guò)濾缸，檢查管線連接，保證離心泵進(jìn)液管路暢通。6.嚴(yán)格按照離心泵操作規(guī)程。啟泵前一要進(jìn)行盤泵，打開(kāi)進(jìn)口閥門，關(guān)閉出口閥門，進(jìn)行排氣放空，檢查泵的進(jìn)口壓力是否符合要求，防止供液壓力低和流量不足而引起泵的氣蝕現(xiàn)象發(fā)生。7.定期對(duì)離心泵進(jìn)行泵效檢測(cè)，對(duì)泵效低的泵組要及時(shí)查找原因，采取相應(yīng)措施加以解決。

3.結(jié)語(yǔ)

綜合分析表明，導(dǎo)致聯(lián)合站污水泵耗電量高的主要原因是輸送水量的不平穩(wěn)，以至污水泵處于低效區(qū)內(nèi)工作。通過(guò)更換污水泵機(jī)組并安裝變頻調(diào)速器，減少輸送水量不平穩(wěn)對(duì)污水泵造成的影響。更換泵機(jī)組并安裝變頻調(diào)速器節(jié)電效果明顯。

【參考文獻(xiàn)】

[1]集輸工、中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司人事服務(wù)中心，石油工業(yè)出版社.

作者簡(jiǎn)介：江奇?zhèn)d（1984—），男，工程師，從事油氣集輸設(shè)計(jì)工作。