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變頻泵流量調節(jié)在輸油系統(tǒng)中應用分析

文檔作者：姚化偉文檔來源：遼河油田分公司油氣集輸公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月09日
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第40卷第5期
201 1年5月
當 代 化 工
Contemporary Chemical Industry
Vo1．40．N0．5
May，201 1
變頻泵流量調節(jié)在輸油系統(tǒng)中應用分析
姚化偉
(遼河油田分公司油氣集輸公司，遼寧盤錦124010)
摘 要： 隨著油田開采進入后期，油田產量逐年遞減，原有泵站運行的泵不能在高效區(qū)T作，造成大量
的能耗增加。許多泵站都采用變頻調速的辦法來來解決這一問題，在何種T況下采用變頻使流量調節(jié)范圍更大
來適應目前輸量遞減這種工況，并且使泵在高效區(qū)工作已達到最大限度來降低能耗。通過對同型號、不同型號
泵在并聯(lián)條件下如何選擇變頻的5種工況進行定性分析得出：小泵調頻和大泵定速調節(jié)流量范圍最大，而且并
不是所有工況采用變頻都能夠節(jié)能。
關鍵詞： 泵； 泵站； 變頻； 高效區(qū)； 節(jié)能
中圖分類號： TD 442+．1 文獻標識碼： A 文章編號： 1671—0460(201 1)05—0478—03
Application Analysis on Flow Control of Variable Frequency
Pumps in Oil Transferring System
D a—wei
(Liaohe Oil Field Company，Liaoning Panjin 124010，China)
Abstract： With entering the later stage of oil field development，oil field output declines year by year,the original
pumps in oil transferring system can not run eficiently,which has resulted into increasing of energy consumption．
Many pumping stations have adopted the frequency control to solve this problem．In this paper,how to use the
frequency control under different conditions to adapt decreasing of throughout was discussed，which can make pumps
work in high eficiency zone and lower energy consumption．How to choose frequency pumps under five diferent
conditions was analyzed．The results show that combination of small frequency pumps and large pumps with constant
speedhas good effectforflow contro1．
Key words： Pump； Pump station； Frequency； High eficiency zone； Energy Saving
隨著我國一些油田進入后期開發(fā)，油田產量和
外輸油量逐年遞減，造成管道摩阻減小和熱損增加，
使單位電耗和熱耗增加，泵效率下降。這種趨勢在
末期開發(fā)的油田體現(xiàn)尤為明顯。在輸油系統(tǒng)系統(tǒng)中，
由于輸量的減少，造成管道壓差增大，泵增加能耗。
1 能耗增加原因分析
(1)由于輸量的變化，使泵的特性曲線與管道
的特性曲線交點提高以滿足輸量的減少。由于泵規(guī)
格型號已經固定，只有關小閥門犧牲泵效率的方法
滿足輸送；
(2)隨著管道輸量的減少，使管道在輸送相同
距離的油溫降增加，管道一旦因事故搶維停輸，管
道再啟動的困難加大，為滿足工藝要求，所以泵機
組要富裕一定量的揚程，因此從改變設備選型的角
度來看，很難滿足各種工況下的泵特征曲線與管路
特性曲線都匹配。
(3)在定速電機情況下，為滿足各種工況，各
站只能通過泵出口閥門開度進行流量調節(jié)。泵出口
壓力與閥門之間管路壓差增大，出口閥門截流損失
嚴重，輸油泵機組效率下降，能耗增加。
(4)電機故障率較高，機組利用率下降。由于
工頻啟動時的大電流以及對繞組的過大電磁力，導
致電機故障較多，維修頻繁，利用率不高，造成生
產成本增加?。
2 輸油泵變頻調速運行的原理
由于流量的變化導致泵與管路不匹配是造成能
耗．L~Dl的主要原因。輸油泵機組在輸油系統(tǒng)中的工
況點取決于管道特性曲線和水泵特性曲線兩個方
面。水泵特性曲線或管道特性曲線的變化都可引起
工況點的改變。在恒定轉速下，水泵特性不會改變，
工況點的改變主要是由管道特性改變引起，也就是
通常所說的閥門調節(jié)。這種調節(jié)方式往往伴隨著大
量的能量浪費。如果在供水過程中保持管道特性不
變，完全通過改變水泵的特性來實現(xiàn)工況點的改變。
2．1 變頻調節(jié)原理
油泵變頻調速的原理可根據(jù)公式(1)得出：
莩器 姚20化11偉-。(2-121 969一)，男，遼寧朝陽人，經濟師，l992年畢業(yè)于撫順石油學院工業(yè)企業(yè)管作者簡介： 1 理專業(yè)，多年來從事原油儲運技術S-作。
E-mail：yao69081 7@I 63．com。
第4O卷第5期 姚化偉：變頻泵流量調節(jié)在輸油系統(tǒng)中應用分析479
=60-廠(卜S)／p (1) 在系統(tǒng)系統(tǒng)中，應確保調速泵與定速泵都能在
式中： u，一輸油泵電機的電源頻率，Hz；
P 一電機的極對數(shù)；
S 一轉差率。
由公式(1)可知，均勻改變電動機定子繞組的
電源頻率，就可以平滑地改變電動機的同步轉速。
電動機轉速降低，軸功率就相應降低，電動機輸入
功率也隨之降低，從而實現(xiàn)輸油泵變頻調速節(jié)能皿 。
2．2 比例律
同l臺水泵的以不同轉速運行符合比例律 。
： 墮： 盟：立 (2)
，22 H2 ；N2 ，2i
式中：Q ，且，Ⅳl 一定速泵的流量、揚程、功率和轉數(shù)；
Q：， ， ，n 一調速泵的流量、揚程、功率和轉數(shù)。
2．3 調速節(jié)能原理
對于給定泵的特性曲線，在定速泵的特性曲線
上任取幾點，對應的相似工況點都落在曲線 = Q2
上，該曲線為相似工況拋物線，也稱為等效率曲線。
已知(Q2，Hz)，代入 ，可得k值， 尼Q 與(Q
曲線的交點 3(Q3， )即為 ：的工況相似點。變頻
節(jié)能原理具體見圖1。節(jié)能部分為圖中陰影部分所
圍成的面積 。
日，
／／2
Q Q
圖1 變頻節(jié)能原理圖
Fig．1 Principle of energy saving
3 變頻調節(jié)在輸油系統(tǒng)中定性分析
在長輸管道實際的中，由于泵流量原因多采用
數(shù)臺泵并聯(lián)運行，由于經濟因素，一般采用一臺輸
油泵調速，其余定速泵同時運行的方式輸油。
由于輸量較少，泵變頻調速多半是降速運行。
當速度發(fā)生改變時，原設計選擇的泵與匹配的電機
運行參數(shù)會發(fā)生一定的變化，另外，管路特性曲線
和調速泵與定速泵并聯(lián)曲線交點的變化，將對泵的
調速范圍有較大的影響。超范圍調速很難實現(xiàn)各種
工況都節(jié)能的目的。因此，變頻調速不可能無限制
進行。如何選擇在那臺泵才采用變頻?是問題的關
鍵所在。這里采用定性分析方法來對在那臺泵上采
用變頻進行分析。具體見圖2。
高效區(qū)運行，使系統(tǒng)處于最優(yōu)狀態(tài)。這樣，定速泵
就對與之并聯(lián)運行的調速泵的調速范圍產生了較大
的影響，圖2為 、 2臺不同型號泵在最大調速范
圍內調速在不同工況下的并聯(lián)圖。以下分析都是以
此為原則進行分析 。
圖2 不同工況下泵變頻的工作圖
Fig．2 Frequency curve of pump
(1)圖2中 變頻+ 為同型號一調一定并
聯(lián)運行時工況，與管路特征曲線的焦點為工作點。
由于輸油工況發(fā)生變化，即流量變小。如果不采用
變頻調速的辦法，只能采用關小閥門辦法滿足工藝
的要求，這樣管路特征曲線發(fā)生變化，浪費了abed
所圍成面積的功率；
(2)圖2中 變頻+ 為同型號一調一定并聯(lián)
運行時工況，這種工況雖然調度靈活，但由于無法
兼顧調速泵與定速泵的高效工作區(qū)，因此，這種情
況下調速運行流量由Q —Q 的調節(jié)范圍是很小的。
(3)圖2中A+B為不同型號泵并聯(lián)的工作同
型號輸油泵，由圖可以看出工作點的流量Q3比
變頻+ 為調節(jié)流量范圍大，’由此可見，變頻并不是
在任何工況都節(jié)能；
(4)圖2中 變頻+ 為大泵變頻后與小泵并
聯(lián)工況，工作點流量為 ，具有比以上3種工況
具有更大的調節(jié)范圍，節(jié)能效果也更加明顯；
(5)圖2中 變頻 為小泵變頻后與大泵并
聯(lián)工況，工作點流量為 ，在這5種工況下流量調
節(jié)范圍最大，具有明顯的節(jié)能效果。
4 結論
在儲運系統(tǒng)中，由于輸油管道輸油量達不到設
計要求，致使泵長期處在大馬拉小車狀態(tài)下運行，
導致能耗增加，通過變頻調節(jié)可以節(jié)省大量的能源，
但是，如何選擇變頻泵使泵處在效率最佳是問題的
關鍵，本文通過以上分析得到以下結論：
(1)采用變頻并不是在任何工況下都節(jié)能，通
過大小泵的合理匹配有時比變頻節(jié)能；
(2)在大小泵的揚程都滿足要求的情況下，在
化 工 201 1年5月
流量小的泵變頻流量調節(jié)范圍最大。
參考文獻：
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(上接第475頁)
為了縮短焦化汽油與柴油在轉輸送的中間環(huán)節(jié)
的停留時間，可以實行焦化裝置直接向中壓加氫裝
置供料，以達到降低油品在中間環(huán)節(jié)發(fā)生反應的機
會和時間；其次一、二廠的焦化汽柴油人三廠罐區(qū)
時，可采用在線混合的工藝流程，就可以既保證原
料油混合均勻，又可以降低原料罐循環(huán)時間；并在
罐區(qū)做好原料罐氮封保護，防止微量氧溶入而引起
不飽和烴在儲存過程中的聚合 。
3．4 延緩換熱器結垢
在裝置停工時對反應器系統(tǒng)的原料油／反應產
物換熱器進行抽芯清洗，并在開工前對反應系統(tǒng)的
管線和設備分段進行爆破吹掃，盡可能的將管線和
換熱器內的垢物吹掃干凈，以保證裝置開工后壓力
降可長時間保持平穩(wěn)；其次，雖然在原料油人換熱
器前加入阻垢劑能較好地減緩換熱器的結垢速度，
但全年需消耗原料阻垢劑】17．13 t，單價1．6萬元，
增加費用187萬元。而在原料換熱器El02入口原
料中注入循環(huán)氫代替阻垢劑，循環(huán)氫能提高氣相的
流速，增強換熱擾動，從而達到減緩換熱器結垢，
提高換熱系數(shù)的目的，從經濟效益上，增設擾動氫
比注入阻垢劑具有更大的優(yōu)勢 。
4 結論
●
(1)嚴格控制原料質量，加強與上游裝置的協(xié)
調工作，保證裝置平穩(wěn)操作，催化劑撇頭是解決系
統(tǒng)壓差超高的有效方法。在系統(tǒng)壓差超高，循環(huán)氫
量下降時，采用催化劑撇頭處理，效果明顯。
(2撇頭處理主要解決了催化劑床層頂部的結
蓋問題，而更深層的污染物仍保留在床層中，這些
因素會對催化劑的活性帶來一定的影響。因此再開
工后，壓力降上升速度會更快，運轉周期會越來越
短，為延長裝置的運轉周期，要加強對影響催化劑
床層結焦問題進行綜合治理 。
(3)焦化汽油中的不飽和烴易發(fā)生縮合反應，
經過長時間儲存后的焦化汽柴油不適合作為加氫原
料，因此，加強落實對原料油的保護措施。并對原
料入加氫裝置轉輸流程進行優(yōu)化。
(4)中壓加氫裝置加工焦化汽油與柴油的混合
原料油，焦粉雜質含量較高，會加速換熱器結焦及
床層壓降上升，所以有必要對原料油過濾系統(tǒng)設施
進行改進，以減少雜質在催化劑床層的沉積，有效
地延長中壓加氫裝置的運轉周期。
參考文獻：
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(上接第477頁)
表4 不同可紡瀝青生產CF的對比表
Table 4 Comparison of producing CF from different
spinnable asphalt
3 結論
(1)以遼化裂解焦油為原料，經常、減壓閃蒸，
氣提、蒸發(fā)等工序，可制備出軟化點超過250℃、
性能優(yōu)良的可紡瀝青。可通過控制反應溫度和壓力
來調整產品軟化點。
(2)裂解焦油生產可紡瀝青的技術，利用本地
資源，工藝簡單，成本低，產品附加值高，可紡瀝
青產品質量達到或超過國際標準，完全可替代進
口，滿足紡絲要求，成為下游生產瀝青基碳纖維的
優(yōu)質原料。
參考文獻：
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