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摘要：输油泵是油库生产运行中主要能耗设备。由于泵的特性和管路特性不匹配，在实际运行中需要根据运行工况控制输油泵出口阀门的开度来调节流量，以满足生产工艺的需要。这种流量调节方式在输油泵出口阀门前后产生较大的泵管压差，大量的能源消耗在泵出口阀前后，造成能源的浪费。在南一油库6KV630Kw的KDY750-75×4型输油泵机组上推广应用了两套北京利德华福有限公司高压变频调速系统（HARSVERT-A06/080），实现了通过改变输油泵的转速进行不同的工况调节，消除泵管压差而产生的节流损失，降低了输油单耗，节约了电能。
引言
某油库主要负责接收采油某厂、采油某厂来油，总储量50×104m3，装备有5台输油泵机组。输油泵机组的主要技术参数见表1。
注：上表中数据以南一油库2002年实际运行工况数据统计，表中数据为平均值。
由表可见，南一油库输油泵在单泵、双泵并联、三泵并联几种匹配运行模式下，泵出口阀前后约平均有1.2Mpa、0.7Mpa、0.4Mpa的节流损失。在泵出口阀门前后，三种工况下（单泵、双泵并联、三泵并联）由于泵出口阀节流而产生的节流损失为：
N损i=0.278P损iQi
式中：N损i：不同工况下的阀门节流损失功率，KW
P损i：不同工况下的阀门节流损失压力，Mpa
Qi：不同工况下单泵的排量，m3/h
N损1=0.278×1.2×750=250KW
250KW/630KW=39.7%
N损2=0.278×0.7×700=136KW
36KW/630KW×100%=21.6%
N损3=0.278×0.4×640=71KW
71KW/630KW×100%=11.3%
由上面计算可知，单泵、双泵并联、三泵并联三种工况下，由于输油泵出口阀门的节流损失占其额定功率的39.7%、21.6%、11.3%。
可见，能源的浪费是十分惊人的。因此，有必要在输油泵机组上应用变频调速技术，以达到依据不同的运行工况，通过变频运行来满足运行工况要求，将泵出口阀全开，避免泵出口阀的节流损失。
二、输油泵机组变频调速节能技术原理
根据离心泵的特性，其工况的调节主要是调节流量，而离心泵调节流量最常用的两种方法一是通过调节泵出口阀的开度进行调节，另一种则是通过改变离心泵的转速进行调节，前者虽然调节方便，但造成能源浪费巨大；通过对输油泵电机的变频改变电机的转速，来实现输油泵的工况调节。
由离心泵的特性可知，在管路特性曲线不变的情况，改变离心泵转速后，其性能参数的改变由下式确定
Q / Q1= n/ n1 H /H1=（n/n1）2 N/N1=（n/n1）3
其中：Q、H、N----离心泵转速为n时的流量、扬程、功率；
Q1、H1、N1-----离心泵转速改变为n1时的流量、扬程、功率。
图1
由以上离心泵转速改变前后的关系式方知，如果离心泵转速有很小的降低，则离心泵所需的输入功率会大幅度地降低，从而产生明显的节能效果，离心泵转速降低在额定转速20%以内时，离心泵的特性曲线的形状与原来相似，如图1所示当离心泵转速由n降为n1时，其特性曲线为与原曲线平行的一条曲线，设原管路特性曲线为尺。R与H-Q（n）相交于A、A1即为原工况点。在变频状态下，离心泵转速为n1时，其特性曲线为H1-Q1（n1），由于此时泵出口阀被全开，管路特性曲线变为较为平坦的R1（n1），此时R1（n1）与H1-Q1（n1）交于A1点，即为新的工况点，此时Q1=Q，即保持离心泵排量不变，但泵的扬程由H减少为H1，因此在保证满足输油量的情况下，通过削减离心泵扬程节约的能量为HAA1H1。这就是离心输油泵变频节能的原理。
三、应用效果
应用效果：2#输油泵变频装置2003年4月18日投入运行，经实际数据对比，在单泵变频运行、工频与变频两泵并联运行、变频泵与两工频泵并联运行三种工况下，数据对比情况见表1、表2、表3。
通过优化匹配运行，实现了节能效益的最大化。年实现比计划节电222×104KWh，如按未实施变频调速前输油单耗折算，年节电343×104KWh，创直接节能效益159万元。
此外，由于采用变频系统对输油泵机组进行软启软停，有效地抑制和避免了大电流对电网及机械设备启动过程中的冲击，延长了输油泵的保养维护周期，由于变频后与原来相比在较低转速下运行，泵轴、轴承的磨损程度减少，以轴承为例，变频前2#泵正常转时轴承温度达85℃～90℃，而变频运行时轴承温度仅为60℃～65℃，这将大大延长输油泵的轴承、机械密封等易损件的寿命，减少了大量检修费用。输油泵机组高压变频调速节能技术，它将阀门节流工况调节方式改为改变离心泵转速来调节工况的方式，具有调节方便的特点，泵出口阀全开，有效地避免了输油泵出口阀的节流损失，产生巨大的工能效益，同时还具有较好的减少输油泵机组的机械冲击，摩损和噪音延长输油泵机组的维护保养周期及使用寿命等方面的间接经济效益。
论文作者:潘春清,胡延军,刘丽波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/11
标签：工况论文; 离心泵论文; 转速论文; 输油泵论文; 机组论文; 特性论文; 曲线论文; 《基层建设》2019年第23期论文;