1、油田离心泵节能改造探究摘 要：针对多级离心泵在运行过程中存在出口压力过大、能耗高的问题，从降低离心泵的扬程入手，介绍离心泵车削叶轮、多级离心泵增减叶轮节能技术现场应用实例，总结、比较技术特点和适用范围，提出现场离心泵节能方案的一般方法。 关键词：多级离心泵 叶轮 切削 节能 离心泵是输油站最主要设备之一 ，其用电量占到了全站用电量的 90%以上，所以做好离心泵的运行情况分析，抓好其节能改造，将会为企业创造很大的经济效益。 离心泵效率不仅取决于泵本身的设计和制造水平，同时与管路工况的匹配密切相关。由于离心泵选型时通常要考虑一定的功率富余，往往造成泵输出功率大于管路需求功率，不得不通过调节泵出口阀
2、（或增加出口旁通）以满足工况。这造成了大量的液体能被消耗在调节阀（或回流阀）上，降低了离心泵的系统效率。尽管变频调节技术日趋成熟，价格逐渐走低，应用越来越广泛，给离心泵节能带来变革，但多级离心泵简便易行的实用节能技术亦不应忽视，比如车削叶轮、多级离心泵增减叶轮等 一、车削离心泵叶轮直径 将离心泵叶轮由直径 D 车削为 D时，存在以下车削定律 H/H=D/D Q/Q=（D/D）2 N/N=（D/D）3 其中，H、Q、N、D 为车削前离心泵的扬程、流量、功率和直径，H、Q、N、D为车削后离心泵的扬程、流量、功率和直径。根据车削定律，只要已知离心泵叶轮直径和扬程等相关参数，就可以根据管路实际需要的压
3、力（或流量）计算叶轮车削直径。显然，车削后叶轮直径缩小后，离心泵扬程、流量和功率相应降低 现场可以用下述方法确定叶轮车削直径 D： 测量泵出口阀后压力（就是管路系统的工作压力） ，是离心泵车削叶轮后需要达到的最小扬程，即 H。泵出口阀前压力即 H，泵初始叶轮直径即 D。用车削定律 D=D（H/H）计算叶轮车削后的直径 D （D-D）/D 应不大于表 1 给出的最大切削量的规定值，以确保切削定律的准确性和离心泵水力效率 表 1 叶轮外径车削量与比转速的关系 为了确保不发生车削过量造成叶轮报废，可以循序渐进的分步车削叶轮；同时为了减少维修费用，可以在离心泵保养解体时再车削。如果叶轮腐蚀严重，可以购
4、买新叶轮车削后装配 应用实例 某采油厂冷却水泵为 8SH-9 型水泵，比转速 90，叶轮直径为240mm，扬程 70m（离心泵出口阀前测得） ，管路系统扬程 45m（离心泵出口阀后测得） ，出口阀损失扬程 30m，电机线电压 400V，电流为 123A。经测量计算 输入电机功率为 85.2kW 系统有效功率为：0.450.0551000=24.75kW 系统效率 为：24.7582.5100%=30% 可见，此时系统效率只有 30%，造成这一结果的最主要原因是出口阀控制造成约 40%的效率损失。由于循环水系统工况稳定，因此考虑采用车削叶轮节能方案 经过车削定律计算后，计算出 D为 154mm。
5、由于该泵比转速为90，因此车削量不能超过叶轮直径的 15%，即车削后叶轮直径不能小于204mm。遵循循序渐进的原则，分两次车削叶轮 第一次车削后叶轮直径 220mm，水泵扬程减小到 55m，管路系统压力流量保持不变，水泵电机电流降低到 102A。经计算，输入电机功率：70.67kW，泵系统效率提高到 35.0%，出口阀损失扬程 10m。 第二次车削后叶轮直径 214mm，水泵扬程减小到 48m，管路系统压力流量保持不变，水泵电机电流降低到 88A。经计算，输入电机功率：60.96kW，泵系统效率提高到 40.6%，出口阀损失扬程 3m。至此，离心泵工况与管路工况基本匹配，可以不再进行车削 节能
6、效果：每小时节电 85.2-61=24.2kW。该泵年累计工作 330 天以上（两泵轮流） ，年节电 19 万度，而叶轮购置费和加工费不足 1000 元，经济效益显著 二、减少多级离心泵的级数，降低其扬程 对多级离心泵，若其扬程过大，存在很大的附余量，则首先应考虑通过减少叶轮级数降低扬程来进行技术改造。泵的轴功率计算公式 N=Neff/=HQ/102 式中：N-轴功率，kW Neff-有效功率，kW -泵的效率 -液流重度，N/m3 H-扬程，m Q-流量，m3/s 对多级泵而言，在流量不变的情况下，若减少其级数，其扬程呈正比减少。由泵的轴功率计算公式可以看出，在流量不变的情况下，若其扬程呈正
7、比减少，则其轴功率呈正比减少；另外，多级泵由于级数减少，其流体阻力损耗基本上也按正比减少，两者的共同作用，导致轴功率降幅更大。 多级离心泵相当于多个单级泵串联工作。并且有 H=Ch；N=Cn 其中 H、N 为多级离心泵的扬程和功率，C 为叶轮级数，h、n 为每级叶轮的扬程和功率。那么，当多级离心泵的扬程高于系统需要时，可以减少叶轮级数，降低泵的扬程和功率。这种方法简单易行，应用范围广泛，效果显著。在实施前，进行简单的计算就可以算出可以去掉几级叶轮 应用实例 某输油站外输油泵 4 台，分别为：1#离心泵 200D-658；2#螺杆泵SNH7400R40E15TW29；3#与 4#离心泵 D450
8、-608，4#离心泵配有变频器。正常情况下，利用 2#螺杆泵与 4#变频离心泵最佳节能匹配状况，外输量450-500m3/h，压力 1.7-2.0MPa。当 4#泵出现故障或例行维护时，需采用 1#离心泵与 2#螺杆泵匹配运行，但输量高达 620m3/h，出站压力可达3.0MPa 以上。为降低外输流量和管线压力风险，需采用出站回流和 1#泵出口阀控制。调节 1#泵出口阀能够使其排量有所下降，但出站压力超高问题仍得不到解决，大部分仍用出站回流阀控制，造成耗电量增加。 通过将 1#离心泵拆掉两级叶轮，使其扬程下降至 390m，降低出站压力，降低能耗，从而避免了采用出站回流控制。1#泵未拆除叶轮之前
9、与2#泵匹配运行，电单耗为 2.15 kWh/m3，按出站回流量 170m3/h，1#泵间断运行一个月计，其耗电量为 2.15 kWh/m3170m3/h720h=263160kWh 电费按 0.58 元/kWh 计：263160 kWh0.58 元/kWh=15.263 万元 1#泵拆除叶轮后，该部分能耗得到节约，预计节约 15 万元 三、不同离心泵的节能方案 离心泵节能的关键是使离心泵尽可能与管路工况相匹配，尽量实现离心泵出口阀全开（或离心泵回流阀全关） ，从而减少因调节离心泵出口阀和回流阀造成的能量损耗。 在考量是否对离心泵采取节能措施改造时，一般应先评估离心泵整体泵效，如果泵出口阀（或回流阀）损耗较大，就应考虑采取节能措施。需要注意的是，流体力学实践性很强，在取相关参数时，应参考理论计算值，并以实际测量数据进行校正。 参考文献 1 万邦烈，李继志.石油矿场水力机械M.北京：石油工业出版社，1987. 2 王钢锋，高生旺.多级离心泵的节能改造J.内蒙古石油化工，2008，26. 3 曹元，卡哈尔江热合曼，孙振平.离心泵节能技术在油田的应用M.工程技术，2009，10
