离心泵性能分析及节能改造措施

离心泵性能分析及节能改造措施

宋保峰

中国石油化工股份有限公司天津公司，天津市 滨海新区 30270

摘要：近年来随着石油化工行业，工艺优化、节能措施的不断实施，许多离心泵出现了大马拉小车现象，本文对石油化工类离心泵性能分析以及节能改造给出建议。

关键词：离心泵 额定工况 节能改造

1、前言

据有关资料，石油化工装置离心泵电机总容量占全部驱动电机总容量的55%。对于石油化工装置来说，首先，离心泵能够满足装置长周期运行，也就是离心泵本身可以长期稳定运行；其次，离心泵要能够高效、节能运行，这样才能尽量降低成本，创造效益。这两者又是相辅相成的，离心泵能够在节能状况下运行，往往也就运行的更加平稳。本文对石油化工装置偏离额定工况离心泵性能分析与节能改造进行了介绍.

2、离心泵偏离额定工况运行的原因

2.1生产设计需留出一定余量使机泵确实能满足装置满负荷生产要求，因此正常的设计都需要留出一定的余量。一般选泵时，要求额定流量取正常值的1.1~1.15倍；额定扬程为装置扬程的1.05~1.1倍。

2.2设计点工况不一定存在最合适机泵，被迫选用能力较高的机泵，这就不可避免的在机泵选型时出现大多机泵能力高于生产要求，造成“大马拉小车”，长期低效运行。

2.3由于现在石油化工装置因工艺优化、节能措施不断实施等原因，工艺调整比较大，造成泵运行参数波动大等，这就使得许多离心泵运行更加偏离额定工况点。

3、离心泵的需要节能运行的原因

当离心泵运行工况小于泵的额定流量时，如果偏小不多，则只是效率下降，浪费电能，机械故障仍少见。一旦偏小到某一限量，将要引起噪声和振动，泵性能上可能出现不稳定。

对于一般离心泵来说，最小连续流量可近似的按泵的额定流量30~40%估算。

实际生产中对于某特定离心泵来说，它仅需要在一个很小的参数范围内运行，所以应尽量使这个范围处于泵的额定工况周围，即离心泵处于效率比较高、运转比较稳定、故障率比较低的运行状态。

4、生产需用流量、扬程的测定

一般根据管路特性及实际工艺操作条件可以计算得出生产需用流量、扬程，我们也可以通过比较简单的方法测定生产需用流量、扬程。

利用出口阀门控制时的操作参数为（Q1，H1），流量Q1就是生产需用流量；再将机泵出口全开，使机泵处于最大流量状态，此时参数为（Q2，H2），扬程H2就是装置最大需用扬程。一般对于炼油用离心泵来说，Q1＜Q2 ，H1＞H2，我们可以近似认为是生产需用稳定工况点为（Q1，H2）。泵在此工况点运行可以粗略认为满足生产要求的最经济最稳定运行点。

5、常用调节方法

5.1 出口阀门调节：

实际生产中应用最多的就是出口阀门调节。出口阀门调节实际就是改变装置特性曲线从而改变离心泵的操作参数。节流后泵流量减小，扬程升高，其中扬程升高量仅用于出口阀门节流损失，属能源浪费部分。

此方法可以调节流量的变化，以适应生产要求。

5.2 旁路调节：

旁路调节就是利用旁路，使一部分出口流量又回到入口。泵流量加大扬程降低，回流部分属能源浪费部分。

它可以解决离心泵在小流量下运转存在的发生振动等问题，延长了泵的运行周期。

5.3 切割叶轮：

切割叶轮是一种重要的改变离心泵性能曲线的方法。实际上对于能力高于生产要求的离心泵都可以通过叶轮切割使其处于比较经济的运行状态，即流量、扬程均满足生产要求，且阀门节流损失可以最大限度的减小，但会降低离心泵的效率叶轮切割后，泵效率稍有下降，如直径100~280mm的叶轮每车小4%，效率下降1%。

此方法可用于装置工艺优化后，离心泵流量降低较多，且不具备增加节能设备装置。

5.4采用堵塞叶轮流道的方法也可达到与切割叶轮类似的效果。此种方法减小流量显著，对扬程影响很小。

此方法适用于生产要求扬程相当、流量过大的离心泵。

5.5 变频调节

电机变频调速被大量应用在节能效果比较明显的机泵上，不仅节能，而且调节范围宽，由于机泵运行平稳，也使得机泵运行周期延长。

高压变频调器设备投资大，同时，转速降低也会使离心泵效率降低，如转速n=2900r/min降到n=1450r/min时，小泵效率下降6%~10%，大泵效率下降3%~5%。

5.6 液力耦合器调节

液力耦合器调节也是转速调节节能措施，由于高压变频器投资大、且电气元件容易出现老化现象，液力耦合器主要应用在大流量油泵、水泵的技能改造。

液力耦合器缺点主要是需设置工作油辅助冷却系统，增加了循环水的需求和消耗。

以上的任何调节方法在满足生产要求的同时有节能的作用，但又都会降低离心泵的效率。因此，设计选择适宜离心泵是最重要的。

6、结束语

石油化工装置离心泵严重脱离额定工况点运行情况比较多，对偏离额定工况运行的离心泵要采用适宜的调节方法使其运行、维护费用尽量降低，实现投资效益最大化。

不论理性泵那种节能改造，在节能的同时都会有一定的效率损失，如果是新建装置应在设备选型前期，尽量选择适宜的机泵，不论从一次性投资还使以后的使用、维护都是最重要的。

参考文献：

1、全国化工设备设计技术中心站机泵技术委员会 《工业泵选用手册》 化学工业出版社 1998.4

2、薛敦松 钱锡俊 吴宗祥 《石油化工厂设备检修手册》 中国石化出版社 1998.6

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