泵管压差超高造成系统效率低的解决方法

节能组xx节能组xx泵管压差超高造成系统效率过低的解决方法宋保利郝庆亮解先民大庆油田第一采油厂2007年12月泵管压差超高造成系统效率过低的解决方法宋保利郝庆亮解先民第一采油厂第六油矿摘要聚中八聚聚中八注水站自2000年投产以来，给121﹑丁5两个二次加密井排及308﹑609两个注入站供水。当前运行现状为泵出口压力在16.1MPa以上，管压在15.2MPa，泵管压差超过0.9MPa，系统效率只有65.7%，严重超过生产管理指标规定的泵管压差≤0.5MPa。由于泵管压差过大，系统效率低，一方面使设备的各项参数指标受到影响，设备的潜能没有充分地发挥，从而造成电能和效率的极大浪费。针对此问题，我们对注水泵进了减级处理，提高了设备有效利用率，节约了电能，从而提高了注水系统效率，有效地降低了泵管压差。主题词泵管压差超高问题根本概况六矿聚中八注水站位于萨尔图西北侧，1999年建站，全站共有D〔F〕400-150X10泵两台，D〔F〕250-150X10泵一台，D〔F〕100-150X11泵一台，共4台高压注水设备，相应的配套YK2240-2/990电机两台，YKOS1800-2电机一台，YK800-2/990一台，负责萨葡区的121、丁5两个二次加密井排和中609、中304、中308三个注入站的注水任务。设计规模2.52×104m3/d。现在现状分析1、聚中八注水站目前负责二次加密及两个注入站外输的1、2号机组的D〔F〕400-150X10型注水泵，泵额定扬程为1490M，额定流量为400M3/H，轴功率为2000KW，泵效为81%。YK2240-2/990型电机额定电流为240A，额定功率为2240KW，4号泵是D〔F〕100-150X11，额定扬程为1629M，额定流量为100M3/H，轴功率为612KW，泵效为66%。YK800-2/990型电机额定电流为87A，额定功率为800KW，通过电机和泵的参数比照发现，在正常运行中保证不憋压的情况下以电机满负荷运转为准，也就是说电机在额定电流不超过240A的状态下工作，注水泵的泵压和管压应不大于0.5MPa为佳，实际工作中的泵压是16.1MPa，井排压力15.2MPa，电机正常运行已到达额定电流240A而注水泵明显是憋压运行的，没有在最正确状态下工作，因此离心泵没有更好的发挥其功能，反而造成了设备效率的损耗，例如：2号机组自投产后，作为清水和污水的双用泵，一开始主要负责供应注入站清水的外输任务，注清水时因为是独立管网注水，设备憋压运行，以至于不能发挥出离心泵效能，现在注污水时虽然电机满负荷运行，但也达不到额定泵效〔额定泵效是81%〕，实际泵效只能到达76.71%，这就是憋压运行给设备造成的严重2、从系统效率公式上看：η系统=η泵×η电机×η管网。系统效率与注水泵效率、电机效率、管网效率有着密切的关系，注水泵效率、电机效率、管网效率的上下直接影响着注水系统效率的上下。而在离心泵转换能量过程中，不是所有的机械能都成为有效功，运转时不可防止地会有各种能量损失。因此，要提高泵效，做到合理地使用离心泵，应将离心泵水力损失、机械损失、容积损失减少到最小。水力损失主要发生在吸液室、叶轮流道、导叶和泵壳中，有阻力损失和冲击损失两种。当泵憋压时，由于流体和各局部流道壁面摩擦而产生的摩擦损失以及因流道断面扩散而引起的局部损失的加大和流体进入叶轮导叶时，与叶片发生冲击而引起的能量损失的增加，影响了泵效率和管网效率，从而影响了泵的系统效率；而泵憋压还引起容积损失，主要是由于高压液体在泵内窜流和向泵外漏失引起的，一局部高压液体经叶轮与泵壳密封环之间的间隙，窜向进口低压区，以及局部液体经轴与泵壳的轴密封装外置外漏，从而使实际流量降低。泵内窜流造成的容积损失的加大，同时也造成密封环等密封装置的损坏，降低了零部件的使用寿命，也降低了泵、管网和系统效率；泵的憋压运行，还造成叶轮盖板两侧面与液体之间的损失以及泵轴在密封装置、轴承等机件间旋转时的摩擦损失，也是影响泵的效率和其他效率的重要因素之一。注水泵的憋压运行造成注水泵的机械、容积和水力损失增大，使泵管压差过大，造成了注水泵管网效率的降低，从而影响了系统效率。3、泵管压差过大通过轴功率比照看的会更清楚，这台机组的电机功率是2240KW，而注水泵的轴功率是2000KW，根据设备的管理规定，注水电机的功率应是注水泵功率的1.2-1.4倍，而我站的电机功率只是泵功率的1.12倍，还没有到达设备要求的最低限，完全是典型的小马拉大车的情况，造成设备匹配不合理的现象。三、泵管压差过大的处理方法通过运行中的数据分析以及设备性能参数和对注水压力分析，我们建议：1、对高压注水泵进行减级注水泵是多级式离心泵，实质上同多台单级离心泵串联起来运行一样，减去一级或两级照常可以运行。可以用调整叶轮级数的方法，来调整离心泵的压力和排量。减级的条件主要视泵站运行时的泵管压差而定。在电机满载情况下，泵管压差为单级叶轮压力的1.1-1.2倍，就可以减去一级；2.2倍以上可以减去两级。我站的泵管压差在0.9MPa，按照规定可减去一级，一般减级的部位在首级、次级和末级。减首级、次级都需要另外加工或改制导流装置，现场应用不多。减末级是比拟方便的。注水泵减级后参数会有所变化，泵效稍有降低，但很小，其额定泵压下降，根本上是原额定泵压减去平均单级叶轮的压力值；其额定排量与相对的额定泵压下的排量相同，轴功率也降低。由此可见，减级对泵管压差的影响是很大的，减级后，设备参数变化最大的就是泵压，其他参数影响不大，因此这种方法是比拟可取的。减级前后电机、注水泵的主要参数比照表类别排量〔M3/H〕扬程〔M〕电机轴功〔KW〕注水泵功率〔KW〕泵效率〔%〕系统效率〔%〕减级前38716102251225176.5165.7减级后38514801782178281.17682、对注水泵的叶轮进行切削切割叶轮直径就是将泵的叶轮在车床上车小，从而改变水泵的性能和性能曲线来到达调节泵管压差的目的。泵叶轮切小后，泵的各项性能也会按照一定规律变化，叶轮切割公式为：Q前/Q后=D前/D后；H前/H后=〔D前/D后〕2；N前/N后=〔D前/D后〕3；D前：切割前泵叶轮的直径；D后：切割后泵叶轮的直径；Q前：切割前泵的流量；Q后：切割后泵流量；H前：切割前泵的扬程；H后；切割后泵的扬程；N前；切割前泵轴功率；N后；切割后泵的轴功率。水泵切割后，效率不变或有的下降，但下降不多，假设切割太多时，效率会下降得很多，这样就不合理了，因此泵叶轮外径最大允许切割量如下表：聚中八注1、2号注水泵现运行扬程为1610M，而需要的扬程为1500M，我们如果想得到这个扬程，根据上述公式H前/H后=〔D前/D后〕2计算可知，叶轮需要切削7MM可得到3、更换注水电机现注水电机容量为2240KW，额定电流为240A，注水泵轴功率是2000KW，根据设备的管理规定，注水电机的功率应是注水泵功率的1.2-1.4倍，D〔F〕400-150X10型泵应配备容量为2500-2800KW的电机，才能发挥该注水泵的效能。而在这个电机容量范围内应使用2500KW的电机，因此建议更换相匹配的电机。根据多年在注水站的工作经验以及对其它站的资料数据的采集和分析，发现YK2240-2/990型电机额定电流为240A，比拟适合与D300型的泵匹配，D300的泵轴功率为1849KW，电机的功率是泵轴功率的1.21倍，平安符合注水电机和泵的匹配要求，能够充分的发挥注水泵的效能，不会造成效率的浪费。也可以选用YK2240-2/990型电机，但电机额定电流应为255A。四、方案实施产生效益估算及投入费用针对聚中八注水站现状调查情况分析，我们选用了对高压注水泵减级的处理方案。在2007年3月26日和3月27日分别对2号注水泵和4号注水泵进行了减级。2号注水泵是DF400-150*10型泵，设计扬程1490米，流量400M3/H，轴功率2000千瓦，泵效81%，该泵投产后，电机在满负荷状态下〔该泵的配套功率为2240千瓦〕运转，泵压为16.1MPa，管压15.2MPa，泵管压差0.9MPa，超过公司要求泵管压差不大于0.5MPa的规定，而此时的泵效最高才能到达76.71%，低于设计泵效近5个百分点，流量在387M3/H，单耗5.83KWh/M3通过上表可以看出：2号机组在保持原有流量的根底上，降低了泵压、泵管压差，使之在合理范围内，泵效上升了近5个百分点，注水泵性能明显提高，单耗和耗电量大幅度降低，减级后的电能比减级前每小时降低了469KW，全天节约电量11256KW，一年下来就可节省411万度电，折合人民币246.5万元。2005年底，因生产需要，原来使用清水的中609、308、304三个注入站的其中两个注入站转注污水，只有中304注入站和一个新投建的新两三结合实验站用清水，造成清水用量锐减，原来注清水的3号和4号DF250-150*10型泵如果再注清水，泵的生产能力过大促使注水泵处于憋压状态下运行，同时造成资源浪费。在这种情况下对4号机组进行了换型改造，把原来的D250型泵改成了DF100-150*11型泵，并在2005年10月投入生产运行，该泵设计扬程1629米，流量100M3/H，轴功率612KW，泵效66%，在投入运行后，经过一段时间的数据跟踪，发现该注水泵存在着单耗、泵压超高，泵管压差过大，流量上不能满足注入站的需求的缺点。为解决注入站的生产需求，厂里决定仍用3号D250型注水泵为注入站供水，为减轻设备憋压对注水泵的损害，决定将一局部清水通过高压加流向清水罐泄压，这种措施虽然为保证了注入站的正常用水，也节约了清水，但造成了电量和能量的通过4号机组减级前后的情况来看，泵效从原来的71.66%提高到72.31%，流量在电机满负荷时有所提高，泵压、泵管压差、单耗、耗电量明显下降，一年可节约电能59万度，折合人民币35.4万元，4号机组与3号机组相比拟，就更可以看出4号机组减级后带来的诸多优势，4号机组减级后，各方面参数都能满足生产需要，泵管压差在规定范围内，而3号机组输送清水，将有近一半的能量白白消耗，每天浪费的电能就是15120KW，由于憋压运行，影响注水泵的性能，泵效也只有65.17%，严重影响了3号注水泵的使用寿命。五、方案实施所需费用厂每台泵减级给机泵厂费用5万元。六、现在我们通过两台注水泵减级的比照，有以下几点