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變頻泵流量調(diào)節(jié)在輸油系統(tǒng)中應(yīng)用分析

文檔作者：姚化偉文檔來(lái)源：遼河油田分公司油氣集輸公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年10月09日
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第40卷第5期
201 1年5月
當(dāng) 代 化 工
Contemporary Chemical Industry
Vo1．40．N0．5
May，201 1
變頻泵流量調(diào)節(jié)在輸油系統(tǒng)中應(yīng)用分析
姚化偉
(遼河油田分公司油氣集輸公司，遼寧盤(pán)錦124010)
摘 要： 隨著油田開(kāi)采進(jìn)入后期，油田產(chǎn)量逐年遞減，原有泵站運(yùn)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(diào)速的辦法來(lái)來(lái)解決這一問(wèn)題，在何種T況下采用變頻使流量調(diào)節(jié)范圍更大
來(lái)適應(yīng)目前輸量遞減這種工況，并且使泵在高效區(qū)工作已達(dá)到最大限度來(lái)降低能耗。通過(guò)對(duì)同型號(hào)、不同型號(hào)
泵在并聯(lián)條件下如何選擇變頻的5種工況進(jìn)行定性分析得出：小泵調(diào)頻和大泵定速調(diào)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(guān)鍵詞： 泵； 泵站； 變頻； 高效區(qū)； 節(jié)能
中圖分類(lèi)號(hào)： TD 442+．1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 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(guó)一些油田進(jìn)入后期開(kāi)發(fā)，油田產(chǎn)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(shì)在
末期開(kāi)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(diǎn)提高以滿足輸量的減少。由于泵規(guī)
格型號(hào)已經(jīng)固定，只有關(guān)小閥門(mén)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(dòng)的困難加大，為滿足工藝要求，所以泵機(jī)
組要富裕一定量的揚(yáng)程，因此從改變?cè)O(shè)備選型的角
度來(lái)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(jī)情況下，為滿足各種工況，各
站只能通過(guò)泵出口閥門(mén)開(kāi)度進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。泵出口
壓力與閥門(mén)之間管路壓差增大，出口閥門(mén)截流損失
嚴(yán)重，輸油泵機(jī)組效率下降，能耗增加。
(4)電機(jī)故障率較高，機(jī)組利用率下降。由于
工頻啟動(dòng)時(shí)的大電流以及對(duì)繞組的過(guò)大電磁力，導(dǎo)
致電機(jī)故障較多，維修頻繁，利用率不高，造成生
產(chǎn)成本增加?。
2 輸油泵變頻調(diào)速運(yùn)行的原理
由于流量的變化導(dǎo)致泵與管路不匹配是造成能
耗．L~Dl的主要原因。輸油泵機(jī)組在輸油系統(tǒng)中的工
況點(diǎn)取決于管道特性曲線和水泵特性曲線兩個(gè)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(diǎn)的改變。在恒定轉(zhuǎn)速下，水泵特性不會(huì)改變，
工況點(diǎn)的改變主要是由管道特性改變引起，也就是
通常所說(shuō)的閥門(mén)調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)方式往往伴隨著大
量的能量浪費(fèi)。如果在供水過(guò)程中保持管道特性不
變，完全通過(guò)改變水泵的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)工況點(diǎn)的改變。
2．1 變頻調(diào)節(jié)原理
油泵變頻調(diào)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(yáng)人，經(jīng)濟(jì)師，l992年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院工業(yè)企業(yè)管作者簡(jiǎn)介： 1 理專(zhuān)業(yè)，多年來(lái)從事原油儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)S-作。
E-mail：yao69081 7@I 63．com。
第4O卷第5期 姚化偉：變頻泵流量調(diào)節(jié)在輸油系統(tǒng)中應(yīng)用分析479
=60-廠(卜S)／p (1) 在系統(tǒng)系統(tǒng)中，應(yīng)確保調(diào)速泵與定速泵都能在
式中： u，一輸油泵電機(jī)的電源頻率，Hz；
P 一電機(jī)的極對(duì)數(shù)；
S 一轉(zhuǎn)差率。
由公式(1)可知，均勻改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的
電源頻率，就可以平滑地改變電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，軸功率就相應(yīng)降低，電動(dòng)機(jī)輸入
功率也隨之降低，從而實(shí)現(xiàn)輸油泵變頻調(diào)速節(jié)能皿 。
2．2 比例律
同l臺(tái)水泵的以不同轉(zhuǎn)速運(yùn)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(yáng)程、功率和轉(zhuǎn)數(shù)；
Q：， ， ，n 一調(diào)速泵的流量、揚(yáng)程、功率和轉(zhuǎn)數(shù)。
2．3 調(diào)速節(jié)能原理
對(duì)于給定泵的特性曲線，在定速泵的特性曲線
上任取幾點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的相似工況點(diǎn)都落在曲線 = Q2
上，該曲線為相似工況拋物線，也稱(chēng)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(diǎn) 3(Q3， )即為 ：的工況相似點(diǎn)。變頻
節(jié)能原理具體見(jiàn)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(diào)節(jié)在輸油系統(tǒng)中定性分析
在長(zhǎng)輸管道實(shí)際的中，由于泵流量原因多采用
數(shù)臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行，由于經(jīng)濟(jì)因素，一般采用一臺(tái)輸
油泵調(diào)速，其余定速泵同時(shí)運(yùn)行的方式輸油。
由于輸量較少，泵變頻調(diào)速多半是降速運(yùn)行。
當(dāng)速度發(fā)生改變時(shí)，原設(shè)計(jì)選擇的泵與匹配的電機(jī)
運(yùn)行參數(shù)會(huì)發(fā)生一定的變化，另外，管路特性曲線
和調(diào)速泵與定速泵并聯(lián)曲線交點(diǎn)的變化，將對(duì)泵的
調(diào)速范圍有較大的影響。超范圍調(diào)速很難實(shí)現(xiàn)各種
工況都節(jié)能的目的。因此，變頻調(diào)速不可能無(wú)限制
進(jìn)行。如何選擇在那臺(tái)泵才采用變頻?是問(wèn)題的關(guān)
鍵所在。這里采用定性分析方法來(lái)對(duì)在那臺(tái)泵上采
用變頻進(jìn)行分析。具體見(jiàn)圖2。
高效區(qū)運(yùn)行，使系統(tǒng)處于最優(yōu)狀態(tài)。這樣，定速泵
就對(duì)與之并聯(lián)運(yùn)行的調(diào)速泵的調(diào)速范圍產(chǎn)生了較大
的影響，圖2為 、 2臺(tái)不同型號(hào)泵在最大調(diào)速范
圍內(nèi)調(diào)速在不同工況下的并聯(lián)圖。以下分析都是以
此為原則進(jìn)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(hào)一調(diào)一定并
聯(lián)運(yùn)行時(shí)工況，與管路特征曲線的焦點(diǎn)為工作點(diǎn)。
由于輸油工況發(fā)生變化，即流量變小。如果不采用
變頻調(diào)速的辦法，只能采用關(guān)小閥門(mén)辦法滿足工藝
的要求，這樣管路特征曲線發(fā)生變化，浪費(fèi)了abed
所圍成面積的功率；
(2)圖2中 變頻+ 為同型號(hào)一調(diào)一定并聯(lián)
運(yùn)行時(shí)工況，這種工況雖然調(diào)度靈活，但由于無(wú)法
兼顧調(diào)速泵與定速泵的高效工作區(qū)，因此，這種情
況下調(diào)速運(yùn)行流量由Q —Q 的調(diào)節(jié)范圍是很小的。
(3)圖2中A+B為不同型號(hào)泵并聯(lián)的工作同
型號(hào)輸油泵，由圖可以看出工作點(diǎn)的流量Q3比
變頻+ 為調(diào)節(jié)流量范圍大，’由此可見(jiàn)，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(diǎn)流量為 ，具有比以上3種工況
具有更大的調(diào)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(diǎn)流量為 ，在這5種工況下流量調(diào)
節(jié)范圍最大，具有明顯的節(jié)能效果。
4 結(jié)論
在儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中，由于輸油管道輸油量達(dá)不到設(shè)
計(jì)要求，致使泵長(zhǎng)期處在大馬拉小車(chē)狀態(tài)下運(yùn)行，
導(dǎo)致能耗增加，通過(guò)變頻調(diào)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(wèn)題的
關(guān)鍵，本文通過(guò)以上分析得到以下結(jié)論：
(1)采用變頻并不是在任何工況下都節(jié)能，通
過(guò)大小泵的合理匹配有時(shí)比變頻節(jié)能；
(2)在大小泵的揚(yáng)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(diào)節(jié)范圍最大。
參考文獻(xiàn)：
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(上接第475頁(yè))
為了縮短焦化汽油與柴油在轉(zhuǎn)輸送的中間環(huán)節(jié)
的停留時(shí)間，可以實(shí)行焦化裝置直接向中壓加氫裝
置供料，以達(dá)到降低油品在中間環(huán)節(jié)發(fā)生反應(yīng)的機(jī)
會(huì)和時(shí)間；其次一、二廠的焦化汽柴油人三廠罐區(qū)
時(shí)，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(shí)間；并在
罐區(qū)做好原料罐氮封保護(hù)，防止微量氧溶入而引起
不飽和烴在儲(chǔ)存過(guò)程中的聚合 。
3．4 延緩換熱器結(jié)垢
在裝置停工時(shí)對(duì)反應(yīng)器系統(tǒng)的原料油／反應(yīng)產(chǎn)
物換熱器進(jìn)行抽芯清洗，并在開(kāi)工前對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)的
管線和設(shè)備分段進(jìn)行爆破吹掃，盡可能的將管線和
換熱器內(nèi)的垢物吹掃干凈，以保證裝置開(kāi)工后壓力
降可長(zhǎng)時(shí)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(jié)垢速度，
但全年需消耗原料阻垢劑】17．13 t，單價(jià)1．6萬(wàn)元，
增加費(fèi)用187萬(wàn)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(qiáng)換熱擾動(dòng)，從而達(dá)到減緩換熱器結(jié)垢，
提高換熱系數(shù)的目的，從經(jīng)濟(jì)效益上，增設(shè)擾動(dòng)氫
比注入阻垢劑具有更大的優(yōu)勢(shì) 。
4 結(jié)論
●
(1)嚴(yán)格控制原料質(zhì)量，加強(qiáng)與上游裝置的協(xié)
調(diào)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(shí)，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(jié)
蓋問(wèn)題，而更深層的污染物仍保留在床層中，這些
因素會(huì)對(duì)催化劑的活性帶來(lái)一定的影響。因此再開(kāi)
工后，壓力降上升速度會(huì)更快，運(yùn)轉(zhuǎn)周期會(huì)越來(lái)越
短，為延長(zhǎng)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)周期，要加強(qiáng)對(duì)影響催化劑
床層結(jié)焦問(wèn)題進(jìn)行綜合治理 。
(3)焦化汽油中的不飽和烴易發(fā)生縮合反應(yīng)，
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存后的焦化汽柴油不適合作為加氫原
料，因此，加強(qiáng)落實(shí)對(duì)原料油的保護(hù)措施。并對(duì)原
料入加氫裝置轉(zhuǎn)輸流程進(jìn)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(zhì)含量較高，會(huì)加速換熱器結(jié)焦及
床層壓降上升，所以有必要對(duì)原料油過(guò)濾系統(tǒng)設(shè)施
進(jìn)行改進(jìn)，以減少雜質(zhì)在催化劑床層的沉積，有效
地延長(zhǎng)中壓加氫裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)周期。
參考文獻(xiàn)：
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(上接第477頁(yè))
表4 不同可紡瀝青生產(chǎn)CF的對(duì)比表
Table 4 Comparison of producing CF from different
spinnable asphalt
3 結(jié)論
(1)以遼化裂解焦油為原料，經(jīng)常、減壓閃蒸，
氣提、蒸發(fā)等工序，可制備出軟化點(diǎn)超過(guò)250℃、
性能優(yōu)良的可紡瀝青?？赏ㄟ^(guò)控制反應(yīng)溫度和壓力
來(lái)調(diào)整產(chǎn)品軟化點(diǎn)。
(2)裂解焦油生產(chǎn)可紡瀝青的技術(shù)，利用本地
資源，工藝簡(jiǎn)單，成本低，產(chǎn)品附加值高，可紡瀝
青產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到或超過(guò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，完全可替代進(jìn)
口，滿足紡絲要求，成為下游生產(chǎn)瀝青基碳纖維的
優(yōu)質(zhì)原料。
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