管道输油泵更换小叶轮前后的节能测试与评价

王建宏李云杰刘国豪黄晓真陈喆张宏亮潘晓香

（1.中国石化管道储运分公司鲁宁输油处；2.中国石油管道研究中心；3.中油管道物资装备总公司；4.中国石油管道公司兰州输油气分公司）

管道输油泵更换小叶轮前后的节能测试与评价

王建宏1李云杰2刘国豪2黄晓真2陈喆3张宏亮4潘晓香4

（1.中国石化管道储运分公司鲁宁输油处；2.中国石油管道研究中心；3.中油管道物资装备总公司；4.中国石油管道公司兰州输油气分公司）

对输油泵机组进行节能改造的目的是提高机组的各项运行效率，使机组继续运行在高效率区，减少能源的消耗。更换叶轮前后对输油泵机组进行对比测试是评价输油泵机组能否达到改造效果的主要方式，也是输油泵机组改造后验收所必须进行的步骤。文章以原油管道某台输油泵更换小叶轮前后的节能测试与分析为例，说明如何进行机组节能改造的对比测试，如何评价更换叶轮后的节能效果。本次改造效果测试过程和结果分析，可以为以后进行相应节能改造提供指导。

输油泵机组 更换叶轮 节能改造 节能效果

1 概况

输油泵机组是输油管道系统中的增压设备，也是主要的耗能设备。输油泵机组能效水平的高低对输油企业运行成本有重要影响。生产管理部门考核输油泵机组的能效水平指标包括泵效率、机组效率、耗电量等。其中，泵效率、机组效率会随着运行时间的增加逐步下降，耗电量逐步上升。节能监测部门应连续跟踪测试这些指标的变化情况，将这些数据提交生产管理部门，以便管理部门做出相应的运行调整，使设备保持较高的能效水平，减少耗电量，降低企业的运行成本。

对输油泵机组进行节能改造，目的是提高机组的各项运行效率，使机组继续运行在高效率区，减少能源的消耗。改造前后对输油泵机组进行节能对比测试是评价输油泵机组能否达到改造效果的主要方式，也是输油泵机组改造后验收所必须进行的步骤。

在管道低输量输送条件下，“大马拉小车”现象普遍存在，能量浪费严重。对既有的定速电机带动的输油泵机组进行节能改造，理论上可以选用切削（或更换）输油泵叶轮、输油泵叶轮拆级、定速电机加装变频调速装置等方法。具体选择哪种方案，需根据现场实际情况确定。更换输油泵叶轮大小，具有工作量小、见效快的优点。下面以原油管道某站某台输油泵更换小叶轮前后的节能测试与分析为例，说明如何进行更换叶轮对比测试，如何评价更换叶轮后的节能效果。

2 测试方法与情况说明

该站有3台外输主泵，均为定速电动机带动，运行方式是单泵运行。该条管道输量近年来一直偏低，输油泵的输量一直靠调整泵出口阀开度进行调节，节流损失一般在40%左右，电能损失非常严重，设备的运行维护也存在风险。因此，为了减少能量损失，根据该线工艺运行实际要求，同时考虑综合节能改造资金额度，比较各种节能改造方式后，选择更换输油泵小叶轮的方法进行节能改造。

测试方法按照标准GB/T16666《泵机组及液体输送系统节能监测方法》进行，评价指标按照标准SY/T6837-2011《油气输送管道系统节能监测规范》进行。

泵机组中电动机的各项运行电参数使用3169电参数仪在变电室内接线测取；现场测取泵的进出口压力；利用PT878液体超声波流量计在输油泵出站直管段处测定输油泵输送介质的流量。

本次测试时该泵单泵运行，依靠调整泵出口阀开度来调节流量。

3 改造前测试数据与分析

改造前该泵的额定流量是360m3/h，扬程是320m，配套电动机额定功率是560kW。

按照改造前后对比测试的流量要求，测试了5个工况：200.8m3/h、260.3m3/h、313.5m3/h、355.8 m3/h、394.5m3/h。根据测试数据得出的各工况下的计算结果见表1。

表1 泵机组改造前测试数据计算结果

从表1计算结果看，该泵在五个测试流量下，机组效率指标均低于SY/T6837-2011中相应限定值要求，节流率指标均高于SY/T6837-2011中相应限定值要求，该输油泵运行状况较差。据了解该管线长期处于低输量状态，建议在条件允许的状况下选择与管路匹配的小泵运行，提高运行效率，减少节流损失。

4 改造后测试数据与分析

改造主要内容：输油泵叶轮更换成小叶轮，额定流量不变，扬程从320m下降到240m，配套电动机没有变动。

原计划改造后测试流量与改造前相同，这样便于对比。但是现场运行流量最大只能达到329.54 m3/h，受限于现场运行要求，改造后只测试了4个工况：203.71m3/h、260.07m3/h、302.81m3/h、329.54m3/h。根据测试数据得出的各工况下的计算结果见表2。

表2 泵机组改造后测试数据计算结果

从表2看，该泵在三个测试流量203.71m3/h、260.07m3/h、302.81m3/h下，机组效率及节流率均低于SY/T6837-2011中机组效率限定值；在最大测试流量329.54m3/h时机组效率不合格，节流率合格。不合格的主要原因是节流率过高。

5 改造前后数据对比分析

通过对比改造前后计算结果表1和表2可以看出，该泵更换小叶轮后，在可对比的3个测试流量200m3/h、270m3/h、310m3/h下，机组效率基本不变；改造后对应的泵效率，比改造前明显上升；相同工况下电动机轴功率明显下降，改造后节电效果显著；系统效率改造前改造后明显提高，说明更换小叶轮后泵的节能效果明显。具体对比见图1～图5所示的改造前后输油泵机组各类性能曲线。

由于实际运行电流偏低导致电动机低负载率运行，电动机效率偏低，说明耗能主要集中在电动机上，电动机功率偏大，和输油泵不匹配。

泵机组改造前后扬程对比见图1。

图1 泵机组扬程对比

泵机组改造前后电动机轴功率对比见图2。

图2 泵机组电动机轴功率对比

泵机组改造前后泵效率对比见图3。

图3 泵效率对比

泵机组效率改造前后对比见图4。

图4 机组效率对比

泵机组的系统效率改造前后对比见图5。

图5 系统效率对比

6 结论

通过改造前后节能测试数据的对比，该台输油泵更换小叶轮后，扬程和耗电量明显下降，泵效率明显提高，系统效率有所上升，达到了改造的部分目的。但同时机组效率基本没有变化，电动机效率和负载率很低，节流率很大，说明更换叶轮后，电动机没有相应更换成配套的小功率电动机，致使定速电动机和输油泵不配套，为了使管路特性和泵特性匹配，只好通过节流阀控制流量，改造不彻底。因此更换小叶轮时，相应的电动机也要更换成配套的小功率电动机，同时相应的投资预算资金要到位，充分保证节能改造的实施。

该站通过改造前后电动机耗电量情况统计发现，在相同运行工况下，更换小叶轮后电费每月节省10万元左右，可见改造的节电效果已经很明显。如果同时将电动机更换成配套的小电动机，节电效果将会更加明显。

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.09.007

2012-05-28）

王建宏，工程师，2006年1月毕业于石油大学（华东）石油工程专业，E-mail：wsrf3197@yahoo.com.cn，地址：山东省邹城市太平路西路2129号，273500。