趙 勇 李鑫偉 董 牧 邱 龍

〔中國石化銷售股份有限公司華中分公司 湖北武漢 430000〕

1 管道概況

中國石化湖南長嶺—郴州成品油管道起點為岳陽長嶺油庫，在湘潭節(jié)點站管道向南至郴州油庫并延伸至廣東省界，向西至婁底油庫，向東至株洲油庫，全長732 km，設計年輸量600萬t。全線共有四個泵站，分別是長嶺首站、汨羅分輸下載泵站、湘潭分輸泵站和衡陽分輸下載泵站，共20臺離心泵，具體情況見表1。

表1 四個泵站離心泵情況表

2 問題描述

湖南長嶺—郴州成品油管道運行工況復雜。為了滿足計劃運行，管道長期處于大流量和多變量運行狀況，因此主輸泵的性能和運行狀況對于管輸平穩(wěn)安全運行和節(jié)能降耗至關重要。為了及時掌握泵的運行情況和能耗薄弱點，公司每年定期開展泵效測試，但是以往的泵效測試均為人工測算。由于存在臨時工況調節(jié)難度大、讀數(shù)存在偏差、運行參數(shù)不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)獲取量小且非連續(xù)等因素干擾，每次獲取的數(shù)據(jù)均存在穩(wěn)定性和代表性不夠的問題，無法為后期開展能耗分析和優(yōu)化管輸運行提供有效的數(shù)據(jù)支持。

基于上述問題，區(qū)域調控中心對SCADA系統(tǒng)進行深化應用，直接采集SCADA系統(tǒng)中電氣微機綜保系統(tǒng)中的信號數(shù)據(jù)和泵機組運行參數(shù)，開發(fā)了實時泵效測試功能，克服了傳統(tǒng)泵效測試缺點，為主輸泵維護管理和管輸優(yōu)化運行提供了基礎數(shù)據(jù)支撐。

3 理論分析

效率是衡量離心泵工作經濟性的指標。離心泵在工作時一邊要吸入液體，一邊要甩出液體，在泵內會存在各種損失，例如在其運動部件間產生相對摩擦而消耗一定的功率，所以不可能將輸入的功率全部轉變?yōu)橛行Чβ?，對其用泵效率來衡量。因此泵效率的表達式為：

(1)

(2)

(3)

(4)

將式(2)、式(3)和式(4)代入式(1)可得：

(5)

式中：

η——離心泵效率，%；

U——電機線電壓，V；

I——電機線電流，A；

H——輸送揚程，m；

Q——輸送流量，m3/s；

ρ——輸送介質密度，kg/m3；

g——通用常數(shù)，取9.81；

P泵——離心泵輸出功率，kW；

P軸——離心泵泵軸輸出功率，kW；

P機——離心泵電機功率，kW；

cosφ——電機功率因素，一般選取0.85；

K——電機備用系數(shù)，一般選取1.05。

4 實例計算與分析

利用SCADA系統(tǒng)采集連續(xù)穩(wěn)定的電氣微機綜保系統(tǒng)信號數(shù)據(jù)和泵機組運行參數(shù)，將其代入式(5)得到長嶺首站、汨羅泵站、湘潭泵站及衡陽泵站主輸泵的泵效測算結果。

長嶺首站主輸泵在不同流量下分別輸送汽油和柴油時的泵效結果見表2。

表2 長嶺首站主輸泵在不同流量下分別輸送汽油和柴油時的泵效表

汨羅泵站主輸泵在不同流量下分別輸送汽油和柴油時的泵效結果見表3。

表3 汨羅泵站主輸泵在不同流量下分別輸送汽油和柴油時的泵效表

長嶺首站的P2、P3、P4泵和汨羅泵站的P2、P3、P4泵均采用進口泵，長嶺首站的P1泵和汨羅泵站的P1泵均采用國產泵。由表(2)、表(3)可知，進口泵與國產泵的效率均隨流量的增加而增大直至達到額定流量(表1)工作點區(qū)域，泵效達到最高值，與理論值保持一致。進口泵在輸送柴油時，達到額定流量區(qū)域的泵效為77 %～79 %；在輸送汽油時，達到額定流量區(qū)域的泵效為78 %～80 %。國產泵在輸送柴油時，達到額定流量區(qū)域的泵效為67 %～71 %；在輸送汽油時，達到額定流量區(qū)域的泵效為68 %～74 %。由此可見，進口泵在額定流量工作點附近的泵效比國產泵高近10個百分點，且輸送汽油時泵運行效率更高。

管輸優(yōu)化建議：

1)在管輸配泵時，長嶺首站和汨羅泵站盡量選用P2、P3、P4泵，運行流量控制在泵的額定流量工作區(qū)域，讓泵處于高效運行從而達到節(jié)能降耗。

2)在管輸編排時，由于輸送汽油時泵運行效率更高，在計劃允許的情況下盡量安排柴油處于大流量輸送區(qū)段，安排汽油處于小流量輸送區(qū)段。在連續(xù)輸送時，可以安排汽油作為最后鋪底，然后接下一批次繼續(xù)輸送。

3)在離心泵運行前一定要進行灌泵，做好盤泵、排氣的準備，因此在啟泵前站場操作人員一定要按規(guī)定對泵做好盤泵和排氣，讓泵可以快速進入高效的運行狀態(tài)，在停泵時要及時做好保養(yǎng)和定期檢查，維持泵的良好狀況。

湘潭泵站主輸泵在不同流量下分別輸送汽油和柴油時泵效結果見表4。

表4 湘潭泵站主輸泵在不同流量下分別輸送汽油和柴油時的泵效表

衡陽泵站主輸泵在不同流量下分別輸送汽油和柴油時泵效結果見表5。

表5 衡陽泵站主輸泵在不同流量下分別輸送汽油和柴油時的泵效表

湘潭泵站和衡陽泵站均采用國產泵。由表(4)、表(5)可知，泵的效率均隨流量的增加而增大直至達到額定流量工作點區(qū)域，泵效達到最高值，與理論保持一致。湘潭泵站主輸泵在輸送柴油時，達到額定流量區(qū)域的泵效為70 %～72 %；在輸送汽油時，達到額定流量區(qū)域的泵效為71 %～73 %。衡陽泵站主輸泵在輸送柴油時，達到額定流量區(qū)域的泵效為57 %～62 %；在輸送汽油時，達到額定流量區(qū)域的泵效為59 %～63 %。由此可見，衡陽泵站主輸泵運行效率明顯偏低，湘潭泵站主輸泵與長嶺首站和汨羅泵站主輸泵效率基本一致。

管輸優(yōu)化建議：

1)衡陽泵站4臺離心泵泵效整體較低，P1泵較其余三臺泵效率更低，因此在運行時盡量不選用P1泵，將其作為備用機組。對衡陽泵站4臺離心泵進行整體檢查，有必要的話可以采取切削葉輪外徑和加裝變頻調速裝置等措施提高效率。

2)在管輸編排時，在計劃允許的情況下盡量減少南線郴州單下的操作，在滿足混油最小輸送流量的情況下，讓衡陽站配合郴州站共同下載，保證湘潭站往南線方向四臺離心泵工作流量處于額定流量工作區(qū)域，從而提高泵效減少能耗。

需要說明的是:在利用SCADA系統(tǒng)采集信號數(shù)據(jù)和機泵運行參數(shù)進行測算長嶺、汩羅、湘潭和衡陽站數(shù)據(jù)中，因工況限制、對比效果等原因，最終數(shù)據(jù)未涵蓋全部關鍵流量點，流量選取誤差標準為：長嶺首站和汨羅泵站為±5，湘潭泵站為±3，衡陽泵站為±2；對各站影響設備效果分析的是①長嶺首站電流運行中較不穩(wěn)定，導致單次測試泵效結果在±1.5 %范圍內波動；②汨羅泵站過站流量計嚴重失真，雖經過修正流量誤差已大幅度減小但仍然存在；③湘潭往婁底方向由于工況原因主輸泵啟運極少，且P5、P6、P7泵已經采用變頻技術進行優(yōu)化運行，因此不作比對分析；④衡陽站過站流量計運行波動較為明顯，流量波動范圍在±5，實測和最終篩選中均對采集數(shù)據(jù)進行了修正，但影響仍然存在。經驗證，最終各項數(shù)據(jù)基本在真實值±0.4范圍內波動。

5 結語

(1)新泵效測試系統(tǒng)的創(chuàng)新點：

1)操作簡便、準確性高。新系統(tǒng)全程自動采集和處理數(shù)據(jù)，節(jié)約了人工成本，可以獲得連續(xù)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，使測試結果的可靠性大大提升。

2)同步讀取、實時監(jiān)測。新系統(tǒng)不僅可以直觀地進行泵效實時監(jiān)測和橫向比對，還可以同步讀取泵的同一時刻各種關聯(lián)數(shù)據(jù)，有利于對設備故障趨勢進行研究判斷，為優(yōu)化管輸運行配置提供了重要依據(jù)。

3)歷史查詢、篩選優(yōu)化。新系統(tǒng)提供了歷史數(shù)據(jù)庫查詢功能，可以方便隨時調取目標工況數(shù)據(jù)并可以有針對性地篩選出連續(xù)穩(wěn)定工況，排除異常數(shù)據(jù)，提高測試精度。

(2)泵效測試結果及優(yōu)化運行建議。

1)進口泵在額定流量工作點附近泵效基本達到80 %左右，國產泵在額定流量工作點附近泵效基本達到70 %～73 %，衡陽泵站主輸泵泵效整體偏差，在額定流量工作點附近泵效基本在57 %～62 %。管輸汽油時泵在額定流量點附近泵效比管輸柴油時高1 %～3 %左右。

2)管輸配泵時，長嶺首站、汨羅泵站和衡陽泵站盡量選用P2、P3、P4泵。所有主輸泵運行流量均應控制在泵額定流量工作區(qū)域，讓泵處于高效運行且節(jié)能降耗。

3)在管輸編排時，在計劃允許的情況下盡量安排柴油處于大流量輸送區(qū)段，安排汽油處于小流量輸送區(qū)段。在連續(xù)輸送時，可以安排汽油作為最后鋪底，然后接下一批次繼續(xù)輸送。在滿足混油最小輸送流量的情況下，盡量讓衡陽站配合郴州站共同下載，減少南線郴州單下的操作，保證湘潭站往南線方向的四臺離心泵工作流量處于額定流量工作區(qū)域，從而提高泵效減少能耗。

4)離心泵在啟運前，站場操作人員一定要做好盤泵、排氣等準備工作，讓泵可以快速進入高效的運行狀態(tài)，在停泵時要及時做好保養(yǎng)和定期檢查，維持泵的良好狀況。

5)衡陽泵站4臺離心泵泵效整體較低，應對其進行整體檢查，有必要的話可以采取切削葉輪外徑和加裝變頻調速裝置等措施提高效率。