用叶轮切削的方法降低离心泵扬程

63科技创新导报ScienceandTechnologyInnovationHerald工业技术2011NO.23ScienceandTechnologyInnovationHerald科技创新导报大庆油田化工集团原稳装置于2004年建成投产，经过这几年的运行中，发现原油稳后泵的富余能头较大，泵出口压力远大于运行所需压力，出口节流较大，我们曾提出了增加变频器的改造方案，但是，用变频器也存在着一定的不足之处，一是投入比较大。二是还需对配电柜进行改造。三是对电网本身的供电品质存在着一定的影响。经过计算比较，在保证稳后泵在实际运行中的参数符合工艺要求的前提下，采用切削叶轮的方法，将扬程和流量调节至合理水平，从而优化了离心泵的运行性能，实现了节能的目的。1系统概况原稳装置稳后油需要通过采油一厂四矿的中七联合站计量后外输到东油库，输送距离近8公里，采油一厂油田部提出回油需要1.5MPa的压力损失，因此装置在设计时，稳后泵选型为离心泵，其型号为200AY-150X2A，其参数为流量310m3/h、扬程250m，电机功率为315KW，电机转数为2900转/分钟。但是在实际运行时，泵的压力损失主要集中在稳后调节阀上，调节阀前压力2.5MPa，经调节阀节流后，入稳后换热器的压力不超过0.5MPa,稳后换热器出口管线和出装置管线相连接，出装置压力不超过0.3MPa。2实施方案的确定离心泵的基本构造由六部分组成的分别是叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。叶轮是离心泵的核心部分，叶轮的数据决定着泵的各项参数，叶轮室是泵的核心，也是流部件的核心。泵通过叶轮对液体的做功，使其能量增加，通过对叶轮切削能达到降低扬程的目的。2.1根据扬程计算切削量稳后泵叶轮原直径为D1=340mm，在实际运行中，稳后泵出口通过稳后调节阀节流后入稳后换热器，稳后换热器的入口压力不超过0.6MPa,稳后换热器出口和原油出装置管线相连接，压力不超过0.4MPa，可以初步确定稳后泵切削后的压力为1.8MPa即可满足运行要求。由切削定律：H1`/H1=(D1`/D1)2其中D1=340mm；H1=250m;H1`=180m得出：D1`=290mm式中，H1为切削前的理论扬程；H1`为切削后的理论扬程；D1为稳后泵切削前的叶轮直径；D1`为稳后泵切削后的叶轮直径。2.2用流量验证为了确保叶轮直径切削后流量能够满足系统的需求，下面对流量进行验证：Q1`/Q1=(D1`/D1)2其中Q1=310m3/h;D1=340mm;D1`=290mm得出Q1`=226m3/h式中，Q1`为切削后的稳后泵理论流量；Q1为切削前的稳后泵理论流量。考虑到油田进入高含水后期，原油量逐年递减的趋势，可以按照原稳装置年处理量平均为190万吨/年计算，轻烃产量按12万吨/年、每年按运行340天、稳后原油密度按0.86计算，则所需的稳后油的理论流量Qmin=（1900000-120000）÷340÷24÷0.86=254m3/h，显然D1`=290mm不满足流量要求，故只能通过满足系统流量需求来确定最终的叶轮直径。2.3根据系统所需流量确定切削量根据系统所需要的最小理论流量为Qmin=254m3/h，可计算：Qmin/Q1=(D2`/D1)2其中Q1=310m3/h;Qmin=254m3/h;D1=340mm计算得：D2`=307.8mm式中，D2`为切削后的叶轮直径。2.4用扬程验证根据公式：H2`/H1=(D2`/D1)2其中D1=340mm；H1=250m;D2`=307.8mm得出：H2`=204.8m式中，H2`是切削后稳后泵理论扬程，可以满足装置正常运行时的需要。因此，可以确定切削后的叶轮直径为307.8mm。3稳后泵叶轮切削的实施及效果根据计算结果，在2009年7月将稳后原油泵叶轮上车床上进行切削。切削后的最终直径为310mm，比原来的叶轮直径少30mm，切削率为（30/340）×100%=8.82%，安装后运行情况良好。3.1稳后泵切削前后的运行数据对比由上表可以看出，切削后的稳后原油泵能够满足运行要求。4经济效益分析对于稳后泵来说，在叶轮切削前的实际平均运行功率为276KW，切削后的实际平均运行功率为217KW，全年按340天运行，目前电费为0.5714元/度，则年节电量为：（276-217）×340×24×0.5714≈27.5万元/年即年节约电费27.5万元。5结语原油稳后泵叶轮经过切削后全年可节约电费共27.5万元，同时装置的稳前泵也存在着此类问题，准备在下一步的工作中也进行改造，由本文可以看出，在不影响原工艺操作的基础上，采用叶轮切削是优化离心泵运行性能的有效手段，具有投入小、见效快的特点。参考文献[1]管楚定.工程流体力学.中国电力出版社,2003.[2]邱传忻.泵站节能技术.水利电