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[摘 要]输油泵在油田输油系统耗电设备中其耗电量所占比重较大，具有较大节能潜力。本文通过对输油系统用电耗能的分析，找出了导致输油系统效率偏低、用电能耗偏高的主要原因，深入浅出的论述了提高输油系统效率，降低输油单耗的有效途径。
[关键词]提高 效率 降低 耗电
中图分类号：F426.91 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）10-0276-01
1、前言
目前输油系统的输油泵多为低排量、低扬程，运行效率都不太高；经长期运行后，受输送介质、机械磨损及设备维护保养的影响，输油泵效日趋下降；随着原油产量不断递减，输油量变化较大，由于装机容量又相对过大、泵管不匹配的矛盾尤为明显，人们需要通过频繁开关泵出口阀和启停泵，进行流量调节，导致输油泵管压差较大，运行效率较低，能耗较高；泵的盘根加的过紧，润滑油含水超标，输油泵震动超标，泵内构件磨损严重泄漏量大，致使输油泵的机械损失及容积损失增大；排量没控制在高效区域内等原因。都将导致泵的性能下降，效率降低，所耗电能升高。
2、输油耗电分析
输油系统效率越高，则耗电越低。若想提高输油系统效率，降低输油耗电，就必须对输油系统的耗电进行分析，找出主要影响因素，有针对性的采取措施，实现节能降耗。
2.1 确定主要因素
2.1.1 由于电机效率在97～99%之间，效率都较高，电机效率是影响输油系统效率的次要因素。
2.1.2 由于输油系统在工艺设计上未采用回流调节；再加上输油泵出口至输油管线起点之间的漏失量很少，可忽略不计，即：△Q=QS-Q1≈0。因此回流量和漏失量也是影响输油系统效率的次要因素。
2.1.3在输油过程中原油粘度是重要的水力学参数，对输油泵的性能参数变化起着决定性的作用，由于原油粘度增大，一是因为切向粘滞力的阻滞作用逐渐扩散到叶片间的液流中，叶轮内液体流速降低使泵的流量减少；使克服粘性摩擦力所需能量增加，从而使泵产生的扬程降低；二是使泵的叶轮外盘面与液体摩擦所引起的功率损失增大；泵的水利损失和盘面损失的增大使泵水力效率和机械效率降低，泵的总效率因而降低；三是因为泵进口至叶轮入口的动压降随液体粘度增加而增大，因此泵的允许汽蚀余量增大。原油粘度大小直接影响输油的能量消耗，当管道直径和输油量一定时，原油粘度越高，管线压力降越大，能量消耗也越高，特别是原油流动速度较低，原油处于层流状态时，管线压降与原油粘度成正比。而温度对原油的粘度有很大影响，当温度上升时原油粘度下降，输油用电能耗下降，试验可知原油温度低于46℃原油粘度显著上升，超过60℃易汽化导致泵汽蚀或抽空。此时泵的性能曲线发生明显变化，泵的工作性能急剧下降，泵效必然大大降低所耗电能将随之剧增；如果进一步加强输油系统管理及输油设备维护保养质量，合理操作控制，加大设备更新和技术改造，输油泵效率有望达到70%以上。因此，输油泵的效率是影响输油系统效率的主要因素。
2.2.4在实际输油生产中，泵管不匹配导致泵管压差大的问题普遍存在，由输油系统效率的数学模型η= 可以看出，输油泵轴功率N、输油系统输量Q和泵进口压力Pj是恒定的，在一定范围内管压Pg随泵压Pb的增大而增大，Pg越大输油系统效率η越低，它是造成输油用电能耗过高的一个主要问题。因此，输油泵管压差是影响输油系统效率的主要因素。
3、降低输油系统用电能耗的有效途径
根据对输油系统用电能耗的分析和确立的主要影响因素，提高输油系统效率，降低输油用电能耗的途径主要有以下几种。
3.1 加强输油系统管理，提高输油泵效
3.1.1保持适宜的输油温度，降低介质粘度，减少输油系统的压能损失，防止泵气蚀，可显著提高输油泵效进而提高输油系统效率。
由于在输油过程中原油粘度是重要的水力学参数，对输油泵的性能参数变化起着决定性的作用，因此根据上述分析采取必要的降粘措施，对降低输油用电能耗效果是十分显著的。经试验测试结果表明，在原油升温所用燃料较省输油升温降粘较理想的前提下，输油温度控制在50±4℃；按输送介质合理选用泵型，避免输油泵发生汽蚀，提高输油泵的性能，即可提高输油泵效进而降低用电能耗。
3.1.2加强输油泵机组管理：合理控制输油泵运行参数。根据离心泵性能曲线分析可知，要想使输油泵经济高效运行，必须将输油泵的流量、扬程参数控制在高效区域内。因此，在日常输油生产中，要求操作工熟知离心泵的性能和实际输油生产参数，合理控制和平稳操作，将输油泵运行参数始终控制在高效区域内，即可确保输油泵在经济高效状态下运行。
3.1.3加强泵机组维护保养：及时更换磨损严重的密封及过流部件，打光叶轮及导翼流道；选用润滑性能好的泵的填料盘根，泵盘根要加的松紧适宜；严密监测机泵震动状况和润滑油含水率；及时调整和维修将震动量控在允许范围内；及时过滤输油机组的润滑油，确保其含水率合格；从而降低输油泵的各种损失，既可提高输油泵效率，降低耗电量。
3.2 加大技术改造力度，降低泵管压差
3.2.1切削叶轮。由离心泵切割定律知，在保持输油泵转速不变的情况下，当叶轮直径由D变为D、时，其流量、扬程和轴功率将按下列规律变化：
= （4）
=（）2 （5）
=（）3 （6）
式中：D、D、——叶轮切削前、后的直径；H、H、——叶轮切削前、后的扬程；
N、N、——叶轮切削前、后的轴功率。
由上式可知：流量与叶轮的直径成正比；扬程与叶轮的直径平方成正比；轴功率与叶轮的直径立方成正比。也就是说，叶轮切削后流量随之相应降低，而扬程降低更大，轴功率降低最大。
通过切削叶轮可以降低泵的扬程，进而降低泵管压差；同时由于轴功率的大大降低，也表明了输油泵的用电能耗的降低。因此，输油系统效率得以提高，输油用电能耗得以降低。
叶轮直径切削量的大小应根据泵管压差的大小来确定，叶轮直径的切削量在泵样本所规定范围内时，泵效基本不变。如果切削量过大，超出泵样本规定的范围，就会导致泵效降低。
注意：在切削叶轮时，只许切削叶片不许切削叶轮两侧盖板。否则，造成该级叶轮与导翼之间的间隙过大，产生很大的泄漏量，进而导致泵效大大降低；同时，在计算值的基础上留有一定余量，保证泵管压差在工艺规定的最低值。
3.2.2 输油泵叶轮减级。如果输油系统的泵管压差大于单级叶轮所提供的扬程时，可考虑采用输油泵减级或减级与切削相配合的措施来降低泵管压差，使之符合生产工艺要求，提高输油系统效率。注意：在实施输油泵减级措施时，原则上应拆除最后一级叶轮，否则，就会影响输油泵的吸入性能，导致输油泵效率降低，不利于输油系统效率的提高。
4、结论
综上所述，在油田输油生产中，根据实际输油工艺要求和具体情况，有针对性的合理选择以上节能途径，使输油系统效率和输油泵效均得以显著提高。喇560联合站的输油系统效率由措施前的29.7%提升到措施后的35.7%；输油泵效由措施前的32.6%提升到措施后的49.8%；输油耗电由措施前的0.80kwh/t降到措施后的0.76kwh/t以下，提高輸油系统效率降低耗电的途径对降低企业生产成本提升经济效益确实起到了积极的指导作用。
[关键词]提高 效率 降低 耗电
中图分类号：F426.91 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）10-0276-01
1、前言
目前输油系统的输油泵多为低排量、低扬程，运行效率都不太高；经长期运行后，受输送介质、机械磨损及设备维护保养的影响，输油泵效日趋下降；随着原油产量不断递减，输油量变化较大，由于装机容量又相对过大、泵管不匹配的矛盾尤为明显，人们需要通过频繁开关泵出口阀和启停泵，进行流量调节，导致输油泵管压差较大，运行效率较低，能耗较高；泵的盘根加的过紧，润滑油含水超标，输油泵震动超标，泵内构件磨损严重泄漏量大，致使输油泵的机械损失及容积损失增大；排量没控制在高效区域内等原因。都将导致泵的性能下降，效率降低，所耗电能升高。
2、输油耗电分析
输油系统效率越高，则耗电越低。若想提高输油系统效率，降低输油耗电，就必须对输油系统的耗电进行分析，找出主要影响因素，有针对性的采取措施，实现节能降耗。
2.1 确定主要因素
2.1.1 由于电机效率在97～99%之间，效率都较高，电机效率是影响输油系统效率的次要因素。
2.1.2 由于输油系统在工艺设计上未采用回流调节；再加上输油泵出口至输油管线起点之间的漏失量很少，可忽略不计，即：△Q=QS-Q1≈0。因此回流量和漏失量也是影响输油系统效率的次要因素。
2.1.3在输油过程中原油粘度是重要的水力学参数，对输油泵的性能参数变化起着决定性的作用，由于原油粘度增大，一是因为切向粘滞力的阻滞作用逐渐扩散到叶片间的液流中，叶轮内液体流速降低使泵的流量减少；使克服粘性摩擦力所需能量增加，从而使泵产生的扬程降低；二是使泵的叶轮外盘面与液体摩擦所引起的功率损失增大；泵的水利损失和盘面损失的增大使泵水力效率和机械效率降低，泵的总效率因而降低；三是因为泵进口至叶轮入口的动压降随液体粘度增加而增大，因此泵的允许汽蚀余量增大。原油粘度大小直接影响输油的能量消耗，当管道直径和输油量一定时，原油粘度越高，管线压力降越大，能量消耗也越高，特别是原油流动速度较低，原油处于层流状态时，管线压降与原油粘度成正比。而温度对原油的粘度有很大影响，当温度上升时原油粘度下降，输油用电能耗下降，试验可知原油温度低于46℃原油粘度显著上升，超过60℃易汽化导致泵汽蚀或抽空。此时泵的性能曲线发生明显变化，泵的工作性能急剧下降，泵效必然大大降低所耗电能将随之剧增；如果进一步加强输油系统管理及输油设备维护保养质量，合理操作控制，加大设备更新和技术改造，输油泵效率有望达到70%以上。因此，输油泵的效率是影响输油系统效率的主要因素。
2.2.4在实际输油生产中，泵管不匹配导致泵管压差大的问题普遍存在，由输油系统效率的数学模型η= 可以看出，输油泵轴功率N、输油系统输量Q和泵进口压力Pj是恒定的，在一定范围内管压Pg随泵压Pb的增大而增大，Pg越大输油系统效率η越低，它是造成输油用电能耗过高的一个主要问题。因此，输油泵管压差是影响输油系统效率的主要因素。
3、降低输油系统用电能耗的有效途径
根据对输油系统用电能耗的分析和确立的主要影响因素，提高输油系统效率，降低输油用电能耗的途径主要有以下几种。
3.1 加强输油系统管理，提高输油泵效
3.1.1保持适宜的输油温度，降低介质粘度，减少输油系统的压能损失，防止泵气蚀，可显著提高输油泵效进而提高输油系统效率。
由于在输油过程中原油粘度是重要的水力学参数，对输油泵的性能参数变化起着决定性的作用，因此根据上述分析采取必要的降粘措施，对降低输油用电能耗效果是十分显著的。经试验测试结果表明，在原油升温所用燃料较省输油升温降粘较理想的前提下，输油温度控制在50±4℃；按输送介质合理选用泵型，避免输油泵发生汽蚀，提高输油泵的性能，即可提高输油泵效进而降低用电能耗。
3.1.2加强输油泵机组管理：合理控制输油泵运行参数。根据离心泵性能曲线分析可知，要想使输油泵经济高效运行，必须将输油泵的流量、扬程参数控制在高效区域内。因此，在日常输油生产中，要求操作工熟知离心泵的性能和实际输油生产参数，合理控制和平稳操作，将输油泵运行参数始终控制在高效区域内，即可确保输油泵在经济高效状态下运行。
3.1.3加强泵机组维护保养：及时更换磨损严重的密封及过流部件，打光叶轮及导翼流道；选用润滑性能好的泵的填料盘根，泵盘根要加的松紧适宜；严密监测机泵震动状况和润滑油含水率；及时调整和维修将震动量控在允许范围内；及时过滤输油机组的润滑油，确保其含水率合格；从而降低输油泵的各种损失，既可提高输油泵效率，降低耗电量。
3.2 加大技术改造力度，降低泵管压差
3.2.1切削叶轮。由离心泵切割定律知，在保持输油泵转速不变的情况下，当叶轮直径由D变为D、时，其流量、扬程和轴功率将按下列规律变化：
= （4）
=（）2 （5）
=（）3 （6）
式中：D、D、——叶轮切削前、后的直径；H、H、——叶轮切削前、后的扬程；
N、N、——叶轮切削前、后的轴功率。
由上式可知：流量与叶轮的直径成正比；扬程与叶轮的直径平方成正比；轴功率与叶轮的直径立方成正比。也就是说，叶轮切削后流量随之相应降低，而扬程降低更大，轴功率降低最大。
通过切削叶轮可以降低泵的扬程，进而降低泵管压差；同时由于轴功率的大大降低，也表明了输油泵的用电能耗的降低。因此，输油系统效率得以提高，输油用电能耗得以降低。
叶轮直径切削量的大小应根据泵管压差的大小来确定，叶轮直径的切削量在泵样本所规定范围内时，泵效基本不变。如果切削量过大，超出泵样本规定的范围，就会导致泵效降低。
注意：在切削叶轮时，只许切削叶片不许切削叶轮两侧盖板。否则，造成该级叶轮与导翼之间的间隙过大，产生很大的泄漏量，进而导致泵效大大降低；同时，在计算值的基础上留有一定余量，保证泵管压差在工艺规定的最低值。
3.2.2 输油泵叶轮减级。如果输油系统的泵管压差大于单级叶轮所提供的扬程时，可考虑采用输油泵减级或减级与切削相配合的措施来降低泵管压差，使之符合生产工艺要求，提高输油系统效率。注意：在实施输油泵减级措施时，原则上应拆除最后一级叶轮，否则，就会影响输油泵的吸入性能，导致输油泵效率降低，不利于输油系统效率的提高。
4、结论
综上所述，在油田输油生产中，根据实际输油工艺要求和具体情况，有针对性的合理选择以上节能途径，使输油系统效率和输油泵效均得以显著提高。喇560联合站的输油系统效率由措施前的29.7%提升到措施后的35.7%；输油泵效由措施前的32.6%提升到措施后的49.8%；输油耗电由措施前的0.80kwh/t降到措施后的0.76kwh/t以下，提高輸油系统效率降低耗电的途径对降低企业生产成本提升经济效益确实起到了积极的指导作用。