如何提高石化泵的運行效率

/如何提高石化泵的運行效率節(jié)能是中國能源戰(zhàn)略和政策的核心.據(jù)介紹我國能源利用效率比先進國家低１0%左右。以能源經(jīng)濟效率指標來衡量，單位產(chǎn)品能耗比發(fā)達國家高20％～80%，加權(quán)平均高40%左右。我國是世界上單位產(chǎn)值能耗最高的國家之一。按照“十一五”規(guī)劃,未來5年我國單位GＤＰ能耗要降低20%左右，要求鋼鐵、石油、石化、化工等9個重點耗能行業(yè)開展企業(yè)節(jié)能行動。

?泵是國家要求節(jié)能的機電產(chǎn)品之一，多次抽樣調(diào)查的結(jié)果表明，我國泵所消耗的電能約為全國發(fā)電量的20％左右.在我國，工業(yè)用泵占泵總數(shù)的55％～60％,而石化用泵占工業(yè)用泵的三分之一,由于近年來石油石化行業(yè)的發(fā)展速度較快，這個比例還會呈現(xiàn)上升的趨勢.因此石化用泵是耗能大戶，節(jié)能潛力巨大.有關(guān)資料顯示，國內(nèi)石化泵的實際運行效率普遍比發(fā)達國家低10％～３0%。原因主要有兩個：一是國產(chǎn)泵的效率多數(shù)比工業(yè)發(fā)達國家同類產(chǎn)品低５%～１０％，二是泵選型不當及泵調(diào)節(jié)方式不合理等。提高泵自身的效率，難度很大，代價也很大，對于廣大的泵的使用者與管理者來說，更是無能為力.全部采用高效進口泵，成本太大，不現(xiàn)實，也沒有必要,立足于國產(chǎn)泵效率較低的現(xiàn)狀，提高國產(chǎn)泵的運行效率，這是我們能做到的，也是應(yīng)該做到的。這方面的節(jié)能潛力巨大,應(yīng)引起我們的足夠重視。

合理正確地選用泵??合理選用泵泵是主機,它與管路及其附件構(gòu)成了一個系統(tǒng)。泵的運行效率不僅與泵本身的性能有關(guān),還與整個系統(tǒng)的性能密切相關(guān)。要提高泵的運行效率就必須站在系統(tǒng)的角度上,做到系統(tǒng)各組成（件）的匹配是最佳的、最合理的，也就是做到選型最大限度地合理。目前，國內(nèi)有很多泵在遠離最佳工況點的位置上運行,能耗大，裝置效率低,從某種意義上說這是由選泵的技術(shù)規(guī)范決定的.例如,某臺化工用泵，工藝流程實際需要是:Q＝2０～2５ｍ3／h，Ｈ=３0~3２ｍ，選泵部門考慮到系統(tǒng)結(jié)垢導(dǎo)致管路阻力增加,系統(tǒng)中可能有泄漏，泵長期使用性能降低等三個因素,各加大１0％，結(jié)果按30％的安全裕量,提出選泵的性能參數(shù)是：Q=32。５m3/h，H=４1。６m。選用定型產(chǎn)品，實際選為IH8０-65—200，該泵的性能參數(shù)為：Q=50m3／ｈ,H=５0m，配帶動力1５kｗ。而實際工藝流程要求，選用IH65-50-160，其性能參數(shù)為:Ｑ=25m3/ｈ，Ｈ=32ｍ,配帶動力5．5kｗ?？梢?，由于選型不合理使得配帶動力幾乎增加了兩倍.像這樣的選型還算是比較接近的，還有不少選型使人無法自圓其說。泵在選型過程中經(jīng)過的部門越多，安全裕量就留得越大，不僅造成很大的浪費,有的甚至造成無法正常工作。??正確確定泵的幾何安裝高度選泵時,一定要使泵的汽蝕性能滿足使用要求，即使泵的汽蝕性能滿足裝置或系統(tǒng)所能提供的汽蝕余量值,具體地說，就是正確地確定泵的幾何安裝高度。對某一臺泵來說，盡管其性能可以滿足使用要求，但是如果幾何安裝高度不合適，由于汽蝕的原因,會限制流量的增加,從而導(dǎo)致性能達不到設(shè)計要求.因此，正確地確定泵的幾何安裝高度是保證泵在設(shè)計工況下工作時不發(fā)生汽蝕的重要條件。

?在實際工作中，人們只注意流量、揚程，往往忽視了泵的汽蝕性能。有的安裝人員對泵的理論性能不甚了解,不會也從不去計算泵的允許安裝高度，只按照過去的經(jīng)驗去確定泵的安裝高度；還有的安裝人員認為泵的揚程越大，安裝高度就越大；或者由于對吸入管路系統(tǒng)阻力損失估計不足，介質(zhì)的溫度波動估計不足,吸入液面液位變化估計不足等原因使得泵處于汽蝕或潛在汽蝕狀態(tài)下運行,造成泵的損壞較快,或者發(fā)生汽蝕，不能工作.?

因此，研究各種系統(tǒng)的泵的選用規(guī)范和計算方法是放在廣大用戶和泵行業(yè)面前最大的節(jié)能課題,這方面的節(jié)能潛力比提高泵本身效率的潛力大許多倍.我們必須重視泵的選型工作，提高選泵水平,并使之規(guī)范化.

?選擇適當?shù)恼{(diào)節(jié)方式??由于對管網(wǎng)阻力計算有誤差(這些年來我國的設(shè)計規(guī)范中給出的管網(wǎng)阻力計算公式與實際相比普遍偏大10％以上）,又擔心計算壓力和流量滿足不了工藝要求，或無適宜規(guī)格的泵及電機，只好從高選擇，層層加碼,造成我國現(xiàn)行運轉(zhuǎn)的多數(shù)泵的工作流量遠低于額定流量,工作壓力遠高于額定壓力,還有一些泵在實際工作中,由于工藝流程的變化或者其本身就是為調(diào)節(jié)工藝參數(shù)而設(shè)置的，因此現(xiàn)場多采用閥門節(jié)流來調(diào)節(jié)流量，以滿足那些不斷變更流量的要求.這種節(jié)流方式,據(jù)統(tǒng)計至少浪費了20%以上的能源,是一種不經(jīng)濟的運行方式。國內(nèi)外的經(jīng)驗告訴我們采用變速調(diào)節(jié)及切割葉輪外徑是避免節(jié)流損失的最好方法。其中變速調(diào)節(jié)適用于變工況的情況，切割葉輪外徑適用于固定工況的情況。

?變速調(diào)節(jié)變速調(diào)節(jié)是在管路特性曲線不變的情況下，通過變速改變泵的性能曲線，從而改變泵工作點的調(diào)節(jié)方式。（如圖1所示）據(jù)統(tǒng)計,國內(nèi)有相當數(shù)量的泵實際上是處在部分負荷下工作，需要進行調(diào)速的,據(jù)測算約占全國用泵的20％，所以開展泵調(diào)速節(jié)能具有深遠意義。?圖1變速調(diào)節(jié)對于負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成二次方關(guān)系的離心泵，變速調(diào)節(jié)節(jié)能效益最顯著.變速調(diào)節(jié)范圍不宜太大，通常最低轉(zhuǎn)速不宜小于額定轉(zhuǎn)速的50%，一般為10０%~70％之間。當轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速的5０%時，泵本身效率下降明顯，是不經(jīng)濟的。調(diào)速的方法從電氣方面來說,目前在我國能夠推廣使用的工業(yè)裝置有：電磁調(diào)速電動機調(diào)速、變速電動機調(diào)速、晶閘管串級調(diào)速、電力半導(dǎo)體變頻調(diào)速等；從機械方面來說，主要是液力偶合器。就國外泵行業(yè)來說,泵的調(diào)速運行已比較普遍,可以將變頻器做得很小,放在泵的機組中.目前國內(nèi)的電氣調(diào)速的可靠性有待進一步提高，也要向小型化發(fā)展。國內(nèi)用偶合器調(diào)速的大型泵比較多，主要是鍋爐給水泵，使用技術(shù)已相當成熟，只是國產(chǎn)液力偶合器的制造技術(shù)和可靠性還有待進一步研究提高.??選擇變速調(diào)節(jié)裝置時，要考慮技術(shù)、經(jīng)濟諸方面的因素,綜合分析比較,擇優(yōu)而行，以求得最大的經(jīng)濟效益。但是考慮到我國當前調(diào)速裝置的生產(chǎn)水平、供貨情況、維修能力和節(jié)約能源的緊迫感,不一定要追求最佳方案。凡現(xiàn)在仍用節(jié)流運行有節(jié)電潛力者,應(yīng)因地制宜,選擇一種調(diào)速裝置，把應(yīng)該節(jié)約的電能節(jié)約下來。??切割葉輪外徑對于工藝參數(shù)基本穩(wěn)定,泵選用過大,現(xiàn)場采用關(guān)小閥門來調(diào)節(jié)流量，造成泵的工作流量遠低于額定流量,工作壓力遠高于額定壓力的情況,可以采用切割葉輪外徑的方式調(diào)節(jié).將離心泵葉輪外徑車小，可使在同一轉(zhuǎn)速下泵的特性曲線改變，從而改變泵的工作點.?

圖2所示，為某一泵在允許降低效率△η范圍內(nèi)的切割，圖中Ⅰ為切割前泵的特性曲線，AＢ是降低效率△η范圍內(nèi)的工作段.Ⅱ為切割后泵的特性曲線，CD為切割后降低效率△η范圍內(nèi)的工作段,ABCD圍成的四邊形為泵的工作范圍。采用切割葉輪的方法，并在允許效率下降范圍內(nèi)，將泵的應(yīng)用范圍從AB段擴大到了整個AＢCD工作區(qū)。?圖2切割葉輪外徑正確把握管路改造與提高泵運行效率的關(guān)系??對于因管路損失太大而使泵實際運行工作點Ａ經(jīng)常處于額定點B左側(cè)的泵站（見圖３(ａ）)，采取減少管路損失的措施后，不僅可以提高管路效率,而且使泵效率從ηａ提高到ηb，流量從Qa增加到Qb。對離心泵而言,若動力機是按泵額定工況配置的，軸功率從Na增加到Ｎb后，負荷系數(shù)增大,動力機的效率也可以提高，因此，泵站經(jīng)過管路改造后，即可獲得良好的節(jié)能效果。其他措施

加強現(xiàn)場維護和管理任何機器都需要進行維護和保養(yǎng),由于現(xiàn)場維護和管理不善造成泵運行效率較低的事例是很多的.主要存在如下一些問題：?

a．不定期檢修沒有必要的解體拆裝是不利的,同樣不按制造廠或現(xiàn)場維護章程規(guī)定,不進行定期的檢修也是有害的.有的用戶為了片面追求產(chǎn)量或減少工人的勞動量，泵只要能轉(zhuǎn)，就不進行定期檢修,甚至連定期的維護也不進行,結(jié)果造成泵運行效率越來越低，最后發(fā)生不可修復(fù)性故障.

b。液封、液冷、潤滑系統(tǒng)不暢由于結(jié)垢、銹蝕或潤滑系統(tǒng)經(jīng)常會有雜質(zhì)進入,往往會堵塞或減少液封、液冷、潤滑系統(tǒng)的過流面積,另外在一些泵中,這些系統(tǒng)皆沒有流量顯示裝置，這就需要維護和運行人員注意觀察并定期清洗，否則如果這些系統(tǒng)出現(xiàn)故障，一定會造成泵被迫停機。??c。易損件不定期更換泵的易損件是要定期更換的，易損件的磨損會降低泵的性能。

d.不作失效記錄和分析一些產(chǎn)品在用戶使用時沒有較詳細的運行記錄，出現(xiàn)故障也不進行認真地分析，結(jié)果造成同類故障在一臺泵中反復(fù)發(fā)生,這是很不應(yīng)該的,對于大的故障,用戶應(yīng)該找制造廠和選泵部門進行認真地失效分析。

?f．緊固件不定期檢查按常規(guī)緊固件應(yīng)有防松墊圈,但由于其不易裝拆，損壞被壓緊件的表面光潔度，螺栓也不易達到規(guī)定的預(yù)緊力，因此現(xiàn)在泵的緊固件中較少采用防松墊圈。泵是高速回轉(zhuǎn)機器,由于高速液流或其它原因使泵會有一定的振動(在規(guī)定值之內(nèi))，這些皆有可能造成各類緊固件,如葉輪螺母、圓螺母和各種緊固螺母的微小松動，必須定期檢查其擰緊程度，否則會造成泵的故障。注重附件及管網(wǎng)系統(tǒng)的維修在泵的維護和檢修過程中，只重視主機,不注意附件及管網(wǎng)系統(tǒng)的事例是很多的，由于附件及管網(wǎng)系統(tǒng)的故障造成泵的停機也時有發(fā)生。附件及管網(wǎng)系統(tǒng)的故障主要表現(xiàn)在以下幾方面：

?a.三閥失靈為防止事故停機，防止泵壓出管路系統(tǒng)的液體倒流，在壓出管路上配有逆止閥。為減少泵停機后再啟動時灌泵，在吸入管路配有底閥.為調(diào)節(jié)工況在壓出管路上配有調(diào)節(jié)閥，然而大部分情況下，泵是很少調(diào)節(jié)運行工況的。這樣三閥在泵運行中是很少動作的,再加上水結(jié)垢，或者介質(zhì)中雜物的沉積，經(jīng)常會造成三閥失靈，其結(jié)果可能造成泵的損壞。?

b。管路系統(tǒng)結(jié)垢用戶很少去處理管路的結(jié)垢問題,其結(jié)果造成管路過流斷面積減小，甚至?xí)贡脽o法在大流量工況運行，且管路結(jié)垢后,也降低了管路壁面的光潔度，增大了水力損失。

?c。吸入管路漏氣除了安裝在閉式系統(tǒng)的泵外，大部分泵在運行時，泵的吸入管路呈負壓狀態(tài)，因此,吸入管路系統(tǒng)中，所有的法蘭墊片皆是有彈性的軟質(zhì)墊片,長期處在壓緊狀態(tài)下,墊片會失去彈性,或表面不平滑，其結(jié)果會造成吸入管路漏氣。當然還有其它一些原因，也會造成吸入管路漏氣，如法蘭盤之間沒有把緊或沒有把平.吸入管路漏氣,會造成泵汽蝕或振動，甚至?xí)斐杀貌荒苷９ぷ鳌?

d。安裝不合要求泵和原動機都是高速回轉(zhuǎn)的機器，為了能保證泵的正常工作，對泵和原動機的安裝要求是很嚴格的。然而在實際使用中，特別是一些中、小型泵，用戶不注意泵的安裝要求，往往會出現(xiàn)以下一些問題:?

首先，基礎(chǔ)不牢固。對泵機組的基礎(chǔ)除了要求牢固且不產(chǎn)生變形外，對于一些重要泵，尤其是大泵,還要考慮到基礎(chǔ)的固有振動頻率與泵機組的固有振動頻率間的關(guān)系,絕對不能產(chǎn)生共振,否則后果不堪設(shè)想。

?其次,泵吸入、排出管路的附加壓力過大?，F(xiàn)在絕大部分的泵都沒有對吸入、排出管路附加壓力值進行規(guī)定,國際上正在制訂這方面的標準。由于聯(lián)接管路加在泵吸入、排出口法蘭上的應(yīng)力過大，且不對正，加之又是通過強硬緊固聯(lián)接的，若管路沒有支撐，完全由泵承受管路系統(tǒng)的重量,其結(jié)果會造成泵體、泵蓋變形甚至損壞。泵體、泵蓋變形造成泵的轉(zhuǎn)子與殼體不同心,使得各種密封環(huán)磨損.管路附加應(yīng)力過大是容易被人們忽略的問題.??最后,泵與原動機軸不同心.

?泵轉(zhuǎn)子與原動機轉(zhuǎn)子不同軸度的危害性是很大的。其主要原因是人們在實際運行時不大注意;或第一次安裝時注意了，但檢修時不大注意；或者吸入、壓出管路聯(lián)接后不再檢查泵與原動機轉(zhuǎn)子的同軸度；或?qū)τ诓捎没瑒虞S承的泵和原動機，由于靜止時轉(zhuǎn)子的中心線位置與運轉(zhuǎn)時不一樣.因此，要保持泵與原動機的同軸度，就應(yīng)充分重視，定時檢修，特別是對運行時同軸度更應(yīng)重視。??從上面分析可知,要提高泵的運行效率.作為泵的管理者和使用者,首先應(yīng)合理地選用泵,要做到選型最大限度地合理,即站在系統(tǒng)的角度上做到各組成（泵、電機、各種相關(guān)附件)的匹配是最佳的、最合理的，正確地確定泵的幾何安裝高度,這是提高泵運行效率的關(guān)