关于叶轮车削在外输泵优化运行中作用

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[摘 要]王岗污水处理站建于1989年11月，担负着王家岗油区回注污水的集中处理和外输任务。虽然经过多次设备和工艺流程改造，但是仍存在外输泵效率低、能耗大的现象。为有效节能降耗，降低运行单耗，合理优化设备组合，充分发挥设备效能，根据对集输系统进行的优化运行试验，作出了集输系统优化运行分析。

[关键词]节能降耗；优化运行；切削叶轮；输油单耗

中图分类号：TE89 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0047-02

一、引言

王岗污水处理站位于东营市东营区六户镇田庄村与邱家村交界处，投产于1989年11月，隶属于现河采油厂采油二矿。主要担负着王岗油区采油队的采出液处理、回注任务。处理液量1.8×104m3/d，全站分为污水外输、回注、加药、化验等重要岗位。

现有提升泵3台、外输泵3台、高压离心式注水泵4台、储水罐八座。主要设备型号：DFJ250-160*10型三台、KGF420-1550/9型一台，共计4台，200SS20型提升泵3台、200SS35型外输泵泵3台。

二、理论依据

为了保证集输系统的压力、流量、液位温度运行参数适合安全生产的要求，达到合理、经济、平稳运行，在集输过程中，经常对运行参数进行调节来保证正常运行。一般情况下，调节的方法是对连接在管路中泵进行调节。

调节泵的运行参数即泵的工况调节，也就是改变泵的工作点。由于工作点是泵性能曲线和管路特性曲线的交点，所以任何一条曲线发生改变，工作点便随之而改变。因此，改变工作点有两条途径，下面分别讨论。

1.改变管路特性进行管路调节

这是使管路特性变化的最简单、最常用的方法，即在排出管路上安装调节阀，当开大或关小调节阀的开启度时，从而改变管路中原油流动阻力，管路特性系数κ改变，使管路特性的斜率变动。在泵性能曲线不变的情况下，工作点发生变化，达到调节流量的目的。

如图1所示，当泵排出管路上调节阀全开时，设管路特性为1，与泵H-Q性能曲线交点为，对应的流量为.随着调节阀逐渐关小，管路特性曲线κ逐渐变大，管路特性2、3相应地变陡，工作点变为、，流量逐渐减少为、。

由图看出，当用关小调节阀使流量由减小到或时，泵的效率往往会有所降低，因为一般情况下总是按阀全开时所确定的工作点来选泵的。至于功率，其功率性能曲线都是随流量减小而下降的。但是从泵提供的能头的有效利用来看，调节阀开度减小却增加了附加阻力损失。设调节阀全开时，流量为，管路特性系数为κ（卡帕），则管路中流动损失为；节流后，流量变为，总的流动损失为；其中用于使液体在管路中进行输送时需要克服的流动损失仅为，其余能头则是节流调节损失1。由此可见，用关小出口调节阀的方法来调节流量时，虽然简单方便，但对阀门冲击较大，对泵的机械密封磨损加大，管路中局部阻力损失增加，需要泵提供更多的能头来克服这个附加的阻力损失，使整个装置效率不高，长期这样调节①电单耗损耗大；②设备维护成本增加。

经分析，外输泵出口管路加装调节阀调节流量的措施，在我站现有条件下并不适合。

2.改变泵的性能曲线进行工况调节

2.1改变工作转速

当离心泵转数改变时，可使泵的特性曲线发生变化，即引起流量扬程功率的变化。其变化的关系为：

当n增大时，流量和扬程相应地与转数近似地按一、二次方的正比关系变化，即泵的性能曲线向右上方移动；当n减小时，性能曲线向左下方移动，如图3所示。当管路特性不变时，就可得到不同的工作点，使流量改变。

用变速调节流量是比较经济的，因为它没有节流引起的附加能量损失。但是，这种调节要求使用能改变转速的原动机来驱动，如直流电动机，双速（分低速挡和高速挡）电动机，汽轮机等。对于我站所使用的等速交流电动机，可用可控硅调速，或加液力联轴器驱动。

因此，经分析，对我站而言，改变工作转速的调节措施理论上可行。

2.2 切割叶轮外径

由泵的切割定律可知，当转速一定时，流量和扬程随叶轮外径切割大小近似地成一、二次方变化。当泵叶轮外径在允许范围内切割时，则性能曲线向左下方移动，如图4所示。

当管路特性不变时，就可得到不同的工作点，使流量减小。这种调节方法没有附加能量损失，缺点是叶轮切割后不能再恢复原有特性。适合我站这种状况下外输泵的调节。

经综合分析得知，切削外输泵叶轮外径，改变工作转速技术上更加适合，经济上更加节约，因此，我站将选择通过切削外输泵叶轮外径的措施达到外输泵优化运行目的。

3.所需切削叶轮量计算

3.1数据采集

在实际生产过程，我们采集2#、3#外输泵数据如下：

2#泵数据采集

3#泵数据采集

3.2计算

3.3预计效果

由此可看出，切削叶轮后，实际每小时可节约用电42.33。

以我站外输泵在现在这种运行模式下工作为例，每年平均用泵4380小时，则每年可节约用电。

按平电价0.65元计算，则每年单台泵可节约电费（185405.4×0.65）/10000=12.05万元。