离心泵节能降耗方法在生产中的应用

离心泵节能降耗方法在生产中的应用

付荣娟

关键词：离心泵节能措施生产中应用

离心泵具有结构简单、使用寿命长、维修成本低等特点，在工业生产中广泛应用，通常采用佳工况点控制、转数调整等节能降耗方法。在生产现场以流量、扬程为主要控制参数，通过计算效率、单耗、绘制特性曲线等对离心泵的节能效果进行对比分析，制定相应的控制参数，达到节能降耗的目的。

一、最佳工况点节能方法

离心泵特性曲线分析找最佳工况点的方法，是离心泵节能降耗措施常用的方法之一。在离心泵转数不变的情况下，通过调整流量参数后，扬程、轴功率、效率参数随着流量的变化而发生变化的性能曲线，进行分析泵是否在高效率区间工作。通常将额定工况点的效率称为最佳工况点，最佳工况点的效率为以下7%（或10%）为高效率区，通常是离心泵效率较高，单耗较低点，是生产现场流量参数控制区间。从离心泵性能曲线可以看出，当离心泵的流量在额定流量时，离心泵工作的点为最佳工况点，此时效率最高，单耗最低，当流量高于或低于此点时，效率都是在降低的。

在转数不变的情况下，最佳工况点的控制往往都是利用控制离心泵出口阀门的开启度，进行流量调节，随着流量下降，扬程相对升高，这时离心泵的泵压和管压之间的压差也随之升高。造成离心泵能量损失增大，离心泵效率降低，虽然离心泵在高效区工作，但利用出口阀门调整流量的方法不但不经济，而且还存在安全风险，尤其是离心泵出口阀门控制的较小，泵出口端压力较高，极容易增加离心泵出口端的盘根泄漏量，增加离心泵的容积损失，又成为安全风险，造成环境污染。

采用最佳工况点的方法虽然操作简单，易于实现，但对于使用时间较长、维修保养不到位的离心泵来说，需要重新测算最佳工况点，才能保证离心泵始终在高效区内工作，达到节能降耗的目的。

二、改变转速的节能方法

生产现场通常使用变频器，进行交流电动机的转速控制，通过改变电动机的转数实现节能。其主要特点是驱动性能和控制特性良好。应用变频技术是应用效果最理想，节能效果最明显的方法。变频器是把电压频率固定不变的交流电，变换成为电压或频率可变的交流电的装置。生产现场使用最普遍的变频器是交—直—交变频器，由整流器、中间电路、逆变器和控制电路4个主要部分组成。变频器节能效果好，中转差率小，转差损耗小，定子转子磨损小，磨损随频率的降低而下降，可获得较高的节能效果。

变频装置在现场应用时，由于一次性投入成本较高，往往采用一拖二或一拖三的方式，即一台变频装置可以带两、三台交流电动机，但这三台电动机不能同时使用变频装置。在现场应用时，将输出频率控制在30-45Hz节能效果最好，对于变频装置和电动机磨损都是最小，因此在现场应用时，也通常会采用两种方式进行转速控制，一种是自动调整状态，在液量充足稳定的情况下，根据生产实际需要的离心泵流量，做为稳定参数，通过变频装置自动运行模式将频率设为控制参数，变频装置会根据离心泵管线压力、进口压力等参数的改变，进行调整频率，将流量控制在生产要求范围内；另外一种是手动控制，需要根据实际生产需要的流量，进行调整频率。

在使用变频器时，离心泵的进口阀门和出口阀门都要全部打开，减少输送介质过程中，管件等设备带来的能量损耗；在使用过程中，尤其是加速和减速时，要仔细检查离心泵转动部分，电动机有无机械振动和异常声响；在使用过程中在低速下系统功率因数较低，需要补偿，对电网有一定的谐波污染。

三、综合控制生产参数

离心泵的节能降耗方法还有设备的改进，优化离心泵和电机结构，但由于离心泵和电动机都属于固定资产投资，只有在生产现场改造、设备参数与生产参数存在严重的不符，必须更换的情况下会采用，一般生产现场的节能降耗措施最常采用合理控制生产参数，这种方法简单易行，方便生产控制。

合理控制生产参数是在现有设备装置的基础上，根据生产需要及时调整生产参数，是一种长期有效的节能降耗措施。生产过程中，由于液量变化、管线压力变化、输送介质的粘度改变、温度改变等诸多原因影响，使控制的生产参数发生改变，不及时进行调整，会造成离心泵能耗增加。

合理控制生产参数时，要保证各项生产参数控制在合理的范围内，针对未在范围内的生产参数进行适当调整，是节能降耗的一项基础工作。例如：当流量计前后压差大于0.05MPa时，可以判断流量计过滤网堵塞，需要考虑清理过滤网，因为管网压力是造成耗电增加的原因，通常出口压力增加或进口压力下降都会引起能耗增加。夏季低温输送时期，原油温度降低导致物理性质发生变化，粘度升高将导致外输压力升高，增加离心泵输送耗电量；或者由于管网的末端控制以及下游管线共用者输出量增大等，都会造成输送压力升高，增加输送功率，造成耗电量增加。为降低耗电量，达到节能降耗的目的，针对管线压力引起的能耗增加的原因，要采取相应的控制措施，保证生产参数控制在正常范围内。

在现场实际生产中，通常采用这三种方法的优点进行综合利用。根据生产要求确定满足生产需要的生产参数，尤其是流量、压力等，结合这两项参数选择最佳工况点流量接近的离心泵做为主要生产泵，使用变频装置，将流量控制在完全吻合的范围内，达到单耗最低，最节电的运行方式。例如：在实际生产运行中，原油外输量是主要生产指标，外输液量折算成离心泵的流量，根据每小时的流量，输送距离和温度算出输出压力，即扬程，首先根据扬程、流量选择额定流量和扬程相近的离心泵，如果离心泵参数和生产运行参数完全一致，那么可以不选择变频器，直接工频运行即可；如果稍有差异，可以选择变频输送，再根据罐存等实际情况确定变频器是自动/手动变频运行模式，调控输出频率区间在35—50Hz之间，灵活调节离心泵的转速和输出液量，使机泵始终平稳输送，从而达到节能的目的，并且减小了对流量计的冲击，节电效果非常显著。

参考文献：

中国石油天然气集团公司职业技能鉴定指导中心.集输工[M].北京：石油工业出版社，2013.

作者简介：付荣娟，中石油集团公司技能专家，擅长离心泵故障处理、岗位风险辨识与削减、员工培训等。