优化输油模式Word文档下载推荐.docx
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年度
运行时间h
耗电量kW·
h
输油量t
吨公里耗电量kW·
h/（t.km）
2010
7680
2369700
1299289
0.0304
3486
1597239
606564
0.0731
2011
8275
2491029
1409494
0.0295
2758
1376703
479892
0.0797
根据上表可知：
①、2#外输泵输油单耗是1#外输泵的2.5倍。
②、全年8760小时，除正常检修停泵、变频器检修等原因外，1#外输泵作为节电的主力油泵在运行，2#外输泵只在1#外输泵发生故障单独运行，或在外输油量不足时，间隔、断续运行且与1#外输泵同时运行。
③、1#外输泵采用了变频控制，其耗电量比2#外输泵明显减少，而2#外输泵由于为工频运行，处于满负荷运行状态。
结论：
2#外输泵输油单耗高是制约一首站耗能的关键。
问题分析：
为了准确找出2#外输泵输油单耗的原因，进一步查阅历史数据、设备现状，详细分析外输泵的运行数据如下
单泵运行1#外输泵时，变频控制，运行参数如下表：
频率MHz
电流A
泵压MPa
干压MPa
排量m3/h
备注
40
33
3.4
3.38
175
越站
0.0290
42
3.6
198
0.0326
200
0.0322
45
3.8
225
0.0287
越站时平均吨公里耗电量
0.0352
2.1
2.05
284
进三号站
0.0442
43
2
279
0.0460
进站时平均吨公里耗电量
0.0451
单独运行2#外输泵时的参数如下表（此种情况仅限于1#变频器故障时）：
泵号
53
4.8
2.7
193
0.0422
55
4.5
229
0.0369
4.4
1.7
238
0.0666
56
4
271
0.0617
63
2.5
282
进三号站，超负荷
0.0667
需要开双泵完成任务时，进三号站，开1#、2#泵同时运行，参数如下表：
总电流A
排量m3/h
输油电单耗kW·
1
34
90
3.5
3.3
363
0.0644
88
0.063
通过上表我们分析造成外输油耗电大的主要原因为：
①、机泵不匹配，小马拉大车。
由于2#外输泵存在较的泵压与干压差，单泵运行时泵压与干压差达2.2MPa，与1#外输泵并联运行时，泵压与干压差仍达1MPa以上，主要原因是2#外输泵运行电流接近电机额定电流。
②、并联运行机组不匹配。
1#、2#外输泵并联运行时，由于干压升高，为保证1#外输泵正常输出油，运行频率必须要提高，以获得相应的扬程，而此时工频运行的2#外输泵就需要进一步减小排量，以确保干压不超，因此出现双泵运行时电单耗急剧增加。
无论2#外输泵在何种情况下运行，为防止其电机超负荷，必须采取控制出口阀门的节流措施，致使2#外输泵的富余压头被白白浪费掉。
（2）量身定制外输泵节能方案
降低外输耗电量的根本途径是降低泵压与干压差，途经有：
方案一、将2#外输泵改为变频控制，通过调节频率使其能够满足三号站开泵时的需要，避免一首站双泵运行控制出口阀门节流。
方案二、更换适合现工况的外输泵，使其与现有管线相匹配，不需控制出口阀门节流。
方案三、对现有设备进行改造，通过减级、车削叶轮来降低泵的扬程。
讨论分析各个方案的优劣，并绘制对比表如下：
方案
优点
缺点
方案一
变频控制
便于调节，调节范围大
软启动，对电网冲击小
频率减低后噪音减小明显
一次性投资达100万元，立项审批实施周期长
后期维护费用大
存在自身的耗电
方案二
更换适合工况的外输泵
一定工况下，不需控制出口阀门节流
工况复杂，适合的工况范围窄，不可调节
----
方案三
减级、车削叶轮
投入费用少，5万元，见效快
减级后对降低噪音有一定作用
车削后不可恢复，风险大
适合的工况范围窄，不可调节
-----
由于方案一、二都存在投资大，即使能够立项审批实施，其过程相当长，而方案三虽然有两项风险，但我们认为，只要根据特定的生产工况量身定做，再利用1#外输变频泵弥补不足，两项风险就不存在，为此我们决定采用方案三。
为确保临南联合站正常输油，确定2#泵改造的原则：
①、越长输三号站输油时，临南联合站干压不超4.0MPa，此时一首站干压不超3.7MPa，2#外输泵出口阀门全开不节流，排量220-230m3/h。
②、进三号站时，不需考虑干压问题，但必须满足一首站、临南联合站排量之和与长输三号站双泵排量相匹配，即改造后2#外输泵排量大于310m3/h。
经计算分析，决定按减掉中间一级叶轮的方案实施。
今年8月对2#外输泵减级改造后，运转平稳。
经过在各个工况下试运，满足生产需求，其参数如下表所示。
3
201
0.0306
越站，控制排量
217
0.0297
越站，
3.9
3.7
223
0.0289
越站时平均吨公里耗电
44
2.52
298
0.0441
48
2.9
2.80
329
0.0445
49
2.82
332
0.0432
进三号站时平均吨公里耗电
0.0438
为了更直观的进行比较，绘制柱形图如下：
从上表可以看出：
①、减级后泵、干压差降到了0.2MPa以内；
②、减级后无论是否越站，2#外输泵单泵运行均能满足生产需要，临南联合站干压最高不超4.1MPa，排量20m3/h。
只要一首站排量不小于180m3/h，其输油电单耗较1#变频控制的泵更为节电，收到了意想不到的效果，究其原因是由于减少了一级叶轮，内阻减少。
③、进三号站大排量输油时恰好与三号站排量相匹配，以往一首站需两台泵同时运行改为了单独运行2#泵即可，原来两台泵运行总电流89A，降到了现在的48A，降低运行电流40A。
2、围绕外输燃油消耗锱铢较量
一首站单泵输油原油到达济南末站的时间约为25小时，三号站时原油到达济南末站的时间缩减至16小时，因此原油在管线的时间大大减少，末站收油温度高。
制定了《临济管线加热炉冬季运行方案（试行）》，探索冬季大排量输油时停运三号站加热炉，节约燃油措施。
今年11月至今，我们在三号站启泵大排量输油时共采取停运三号站加热炉11次，累计减少燃油40吨，末站收油温度不低于38℃，实现了安全经济输油。
四、临济长输管线原油外输模式的优化
1、现运行模式即越三号站和进三号站启泵加压交替运行模式存在的问题
当前运行模式一首站运行参数表1所示：
表1一首站运行参数表
h/（t.km）
临南排量m3/h
临南干压MPa
0.0306
25
0.0297
20
0.0289
18
0.0287
15
越站时输油电单耗kW·
0.0295
0.0441
0.0445
0.0432
进三号站时输油电单耗kW·
0.0438
三号站运行情况、数据如表2所示：
表2三号站运行情况表
耗电kW·
4.2
335
764
0.0771
从上表，可看出，而三个站的泵干压差较为合理，说明站内能耗损失已没有改善的空间，但进三号站时一首站输油电单耗是越站时输油电单耗1.485倍，高出了近50%。
而三号站则是一首站输油电单耗的1.76倍，高出了76%。
分析原因为：
（1）流速的增加是造成耗电急剧增加的罪魁祸首。
进三号站时排量310--340m3/h，比越站时排量200--220m3/h的管线沿程阻力增加，理论上，在温度、油质、管线相同的情况下，由达西公式：
当排量分别是Q1=310--340m3/h和Q2=200--220m3/h是：
排量Q1=310--340m3/h时的管线沿程阻力是排量Q2=200--220m3/h的管线沿程阻力的2.4倍，增加140%。
说明增加流量就意味着能耗急剧增加，是不经济合理的。
（2）三号站泵效低是造成耗电高的另一主要因素。
三号站开两台泵，泵效不足60%，其耗电总量的40%以上为无用功，白白浪费。
三号站开双泵每小时耗电量760kW·
h，40%以上就意味着每小时300kW·
h以上的浪费，一首站开一台泵，仅此一项，三号站多开一台泵每小时多耗电150kW·
h以上。
上述两个原因致使临济管线系统全年输油耗电仍将达600万kW·
一首站干压达到3.4MPa，临南联合站干压达到3.7MPa，长输管线整体承受压力高的风险依然存在，尤其在三号站启泵加压大排量输油时，更出现了三号站干压达到3.8MPa的又一个风险点。
综上所述，当前的输油运行模式存在较大的问题，为此我们必须跳出十余年的惯性思维，寻找更安全、更经济的运行方案。
2、优化设备参数，全年接力输油模式
（1）全年接力输油模式参数确定：
根据历年输油量和生产运行时间，减掉检维修等停输时间，按全年输油8600小时计算，一首站外输排量预计在240--250m3/h，临南联合站外输排量预计在15--25m3/h，三号站接收一首站、临南联合站来油，以相对应的排量运行。
现输油模式参数：
目前一首站全年越站时间为5600h，排量为210m3/h，进三号站时间为3000h，排量为310m3/h。
三号站全年运行时间3000h,排量为330m3/h。
新的输油模式一首站排量为240m3/h，三号站排量为260m3/h。
（2）分析沿程摩阻损失情况
由管线现状、油品质量等条件不变，得知外输油流态均为紊流，且处于水利光滑区，计算新的输油模式与现在的输油模式沿程摩阻损失之比。
根据沿程摩阻损失计算公式如下：
全年接力输油模式与现输油模式相比，沿程摩阻损失减少5%--8%。
（3）预计耗电情况
由上可知仅考虑沿程摩阻损失时，预计新的输油模式一首站和三号站两站共可节省耗电量5%--8%。
实际生产情况中，节流损失降低、尤其是三号站若能够少开一台泵即可每小时省电150kW·
h以上，全年可节约电量45万kW·
h。
综合上述分析，预计采用此模式输油全年节省电量80万kW·
3、预计耗燃油情况
流量增加后通过时间缩短，使单位质量损失热减少，而同时摩擦热增加，两者共同作用使输量增加后吨油输送耗热降低，因此相应调整加热方案，使油、地温差保持合理水平，降低管线总损失热量。
新模式运行，原油通过管线时间较以前缩短5—6小时，预计调整加热方案后，三号站可停运一台加热炉，降低燃料油消耗260t。
五、全接力输油模式的实现办法
为实现新的输油模式，各站应满足设计的流量条件，目前一首站、临南联合站，均是变频控制，能够较为方便经济的实现排量调节。
难点在三号站是工频运行，双泵运行可满足排量要求，但需较大幅度压排量，更不经济。
单泵时为避免电机超负荷，排量最大只能提到200m3/h，又不能满足排量要求，所以需要对三号站的外输泵进行改进。
1、实施方案的可行性分析
验证一：
管线工况。
2012年11月29日经现场测试，三号站至济南末站的管线工况如表4：
表4南线管线工况
三号站排量m3/h
三号站干压MPa
250
2.2
260
2.25
验证二：
输油泵工况。
经试验，三号站运行一台外输泵，若不考虑电机负荷问题，其排量可达到250m3/h以上，说明了三号站外输泵通过改造能够满足排量要求，另一方面一首站外输泵与三号站外输泵为同一厂家同系列的多级离心泵，一首站外输泵改造的成功三号站外输泵改造提供了宝贵的经验。
2、三号站外输泵改造的具体内容
当前外输泵运行参数如下：
设备额定参数如表5:
表5设备额定参数表
额定电压/kV
额定电流/A
单级扬程m
额定流量m3/h
叶轮机数
10
23
110
150
5
实际工况如表6:
表6实际工况数据表
电压/kV
电流/A
泵压/MPa
干压/MPa
167
确定改造内容，泵的总扬程：
系统需要的总扬程：
泵多余的扬程：
可拆除的级数：
取整数部分为可拆除的级数为2级，因切割叶轮为不可恢复，保守起见，暂不进行叶轮切割，使泵的压头略有余量。
减掉两级叶轮后，三号站外输泵运行参数如下表7所示：
表7三号站外输泵运行参数表
电流
A
电压
V
泵压
MPa
干压
排量
m3/h
功率
kW·
有效功率
单方耗电
21
10000
327.35
181
0.0371
311.76
0.0367
由表中数据可知，改造后外输泵满足生产需求。
六、全接力输油模式实施后可实现的效果
1、经济效益分析
（1）2＃外输泵改造取得效益
2＃外数泵减一级叶轮后，降低了泵干压差，无论外输泵是否越战，均能满足生产要求。
为了进一步分析2＃外数泵的节电效果，将9、10月份的外输耗电量和电费以及外输油数据列于下表中。
因方案的实施对我站和长输三号站的电量电费情况均有影响，因此在计算经济效益时将两站合并起来考虑。
为更直观的获取信息，与去年同时期的数据进行分析对比。
长输管线耗电量统计表
时间
电量/kW·
输油量/t
吨油电耗kW·
h/t
2011年9月
547640
155948
3.51
2011年10月
527854
147124
3.59
2012年9月
478512
151903
3.15
2012年10月
468381
149166
3.14
通过表中数据可看出，在输油量基本不变的情况下一首站2#外输泵减级后月均耗电减少64300kW·
h，则临济管线每年节约的电量约为：
64300x12=770000kW·
（2）改为全接力输油模式后，各站运行参数及耗电如表8：
表8新模式各站运行参数表
站库
电压kV
排量m3
功率kW
输油量m3
一首站
28
6
1.8
240
262
0.0341
2064000
2252154
临南
0.38
2.3
0.0622
105000
174149
三号站
2.6
255
312
0.0404
2193000
2681136
站库合计
1907910t
5107439
以上参数除三号站电机电流为推导出外，其余参数均由实测得出。
目前耗电情况，因一首站2#改造投产于2012年8月，耗电量较以前得以大幅减少，为减少误差，以9、10、11月三个月耗电情况进行统计如表9：
表9当前各站耗电
月份
一首站电量kW·
三号站电量kW·
临南联合站kW·
合计kW·
9
280251
242340
23336
545927
262917
230805
24816
518538
11
265374
172005
23555
460934
合计
808542
645150
71707
1525399
平均
269514
215050
23902
508466.3
全年
6101596
预计改为全接力输油模式后，临济长输管线系统年节电计算如下
节约电量=6101596-5107439≈100万kW·
综合2＃外输泵改造取得效益，预计采用新的输油模式，全年耗电量由2011年的680kW·
h，下降到510kW·
h，实现节电170万kW·
采用新的输油模式，一首站、临南联合站外输泵频率降低，可考虑相应减级，以减少叶轮产生的摩阻损失、机械损失和流量损失，进一步降低动力消耗，而投入一首站、三号站、临南联合站改造费用共计为15万元，效益显著，同时由于负荷降低，线损相应降低。
（3）新模式运行，原油通过管线时间较以前缩短5—6小时，预计调整一首站、三号站加热方案后，三号站可停运一台加热炉，年降低燃料油消耗260t。
2、安全环保效益
一是整个长输管线系统运行压力将低于2.5MPa以下，化二站压力由最高1.2降到低于0.7MPa以下，尤其对已运行20年的临盘输油生命线而言，将极大地减少穿孔泄漏的发生，安全环保效益巨大。
二是全年平稳输油，管线承压情况稳定，避免了现运行模式管线承压周期性波动的情况。
三是三号站离心泵减级后对减小噪音有一定作用，改造后又变为单泵运行，大大降低了周围环境的噪音污染，同时一首站、临南联合站外输泵频率将分别降低,噪音污染减少更为显著。
3、社会效益
临南联合站将因管线压力降低可顺利过冬，并避免穿孔，减少原油损失和污染。
避免了各站流程切换的工作，职工的劳动强度减少，设备低压、低频率运行将减少设备故障和维护工作费用等。
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