泵管压差超高造成系统效率低的解决方法

节能组xx 泵管压差超高

造成系统效率过低的解决办法

宋保利 郝庆亮 解先民

大庆油田第一采油厂

2007年12月

泵管压差超高

造成系统效率过低的解决办法

宋保利 郝庆亮 解先民

第一采油厂第六油矿

摘要 聚中八聚聚中八注水站自2000年投产以来，给121﹑丁5两个二次加密井排及308 ﹑

609两个注入站供水。当前运行现状为泵出口压力在16.1MPa以上，管压在15.2MPa，泵管压差超过0.9MPa，系统效率只有 65.7%，严重超过生产管理指标规定的泵管压差≤0.5MPa。由于泵管压差过大，系统效率低，一方面使设备的各项参数指标受到影响，设备的潜能没有充分地发挥，从而造成电能和效率的极大浪费。

针对此问题，我们对注水泵进了减级处理，提高了设备有效利用率，节约了电能，从而提高了注水系统效率，有效地降低了泵管压差。

主题词 泵管压差超高问题

一、 基本概况

六矿聚中八注水站位于萨尔图西北侧，1999年建站，全站共有D（F）400-150X10泵两台，D（F）250-150X10泵一台，D（F）100-150X11泵一台，共4台高压注水设备，相应的配套YK2240-2/990电机两台，YKOS1800-2电机一台，YK800-2/990一台，负责萨葡区的121、丁5两个二次加密井排和中609、中304、中308三个注入站的注水任务。设计规模2.52×104m3/d。现在供121、丁5两个二次加密井排及中609、中308注入站的设备为D（F）400-150X10型注水泵，YK2240-2/990型电机。

二、 现状分析

1、 聚中八注水站目前负责二次加密及两个注入站外输的1、2号机组的D（F）

400-150X10型注水泵，泵额定扬程为1490M，额定流量为400M3/H，轴功率为2000KW，泵效为81%。YK2240-2/990型电机额定电流为240A，额定功率为2240KW，4号泵是D（F）

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100-150X11，额定扬程为1629M，额定流量为100 M/H，轴功率为612KW，泵效为66%。YK800-2/990型电机额定电流为87A，额定功率为800KW，通过电机和泵的参数对比发现，在正常运行中保证不憋压的情况下以电机满负荷运转为准，也就是说电机在额定电流不超过240A的状态下工作，注水泵的泵压和管压应不大于0.5MPa为佳，实际工作中的泵压是16.1MPa，井排压力15.2MPa，电机正常运行已达到额定电流240A而注水泵明显是憋压运行的，没有在最佳状态下工作，因此离心泵没有更好的发挥其功能，反而造成了设备效率的损耗，例如：2号机组自投产后，作为清水和污水的双用泵，一开始主要负责供给注入站清水的外输任务，注清水时因为是独立管网注水，设备憋压运行，以至于不能发挥出离心泵效能，现在注污水时虽然电机满负荷运行，但也达不到额定泵效（额定泵效是81%），实际泵效只能达到76.71%，这就是憋压运行给设备造成的严重损害。

2、从系统效率公式上看：η系统=η泵×η电机×η管网。系统效率与注水泵效率、电机效

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率、管网效率有着密切的关系，注水泵效率、电机效率、管网效率的高低直接影响着注水系统效率的高低。而在离心泵转换能量过程中，不是所有的机械能都成为有效功，运转时不可避免地会有各种能量损失。因此，要提高泵效，做到合理地使用离心泵，应将离心泵水力损失、机械损失、容积损失减少到最小。水力损失主要发生在吸液室、叶轮流道、导叶和泵壳中，有阻力损失和冲击损失两种。当泵憋压时，由于流体和各部分流道壁面摩擦而产生的摩擦损失以及因流道断面扩散而引起的局部损失的加大和流体进入叶轮导叶时，与叶片发生冲击而引起的能量损失的增加，影响了泵效率和管网效率，从而影响了泵的系统效率；而泵憋压还引起容积损失，主要是由于高压液体在泵内窜流和向泵外漏失引起的，一部分高压液体经叶轮与泵壳密封环之间的间隙，窜向进口低压区，以及部分液体经轴与泵壳的轴密封装外置外漏，从而使实际流量降低。泵内窜流造成的容积损失的加大，同时也造成密封环等密封装置的损坏，降低了零部件的使用寿命，也降低了泵、管网和系统效率；泵的憋压运行，还造成叶轮盖板两侧面与液体之间的损失以及泵轴在密封装置、轴承等机件间旋转时的摩擦损失，也是影响泵的效率和其他效率的重要因素之一。注水泵的憋压运行造成注水泵的机械、容积和水力损失增大，使泵管压差过大，造成了注水泵管网效率的降低，从而影响了系统效率。

3、泵管压差过大通过轴功率对比看的会更清楚，这台机组的电机功率是2240KW，而注水泵的轴功率是2000KW，根据设备的管理规定，注水电机的功率应是注水泵功率的1.2-1.4倍，而我站的电机功率只是泵功率的1.12倍，还没有达到设备要求的最低限，完全是典型的小马拉大车的情况，造成设备匹配不合理的现象。

三、泵管压差过大的处理方法

通过运行中的数据分析以及设备性能参数和对注水压力分析，我们建议：

1、对高压注水泵进行减级

注水泵是多级式离心泵，实质上同多台单级离心泵串联起来运行一样，减去一级或两级照常可以运行。可以用调整叶轮级数的方法，来调整离心泵的压力和排量。减级的条件主要视泵站运行时的泵管压差而定。在电机满载情况下，泵管压差为单级叶轮压力的1.1-1.2倍，就可以减去一级；2.2倍以上可以减去两级。我站的泵管压差在0.9MPa，按照规定可减去一级，一般减级的部位在首级、次级和末级。减首级、次级都需要另外加工或改制导流装置，现场应用不多。减末级是比较方便的。注水泵减级后参数会有所变化，泵效稍有降低，但很小，其额定泵压下降，基本上是原额定泵压减去平均单级叶轮的压力值；其额定排量与相对的额定泵压下的排量相同，轴功率也降低。由此可见，减级对泵管压差的影响是很大的，减级后，设备参数变化最大的就是泵压，其他参数影响不大，因此这种方法是比较可取的。

减级前后电机、注水泵的主要参数对比表

类别 减级前 减级后 排量扬程电机轴功3（M/H） （M） （KW） 387 385 1610 1480 2251 1782 注水泵功率（KW） 2251 1782 泵效率（%） 76.51 81.17 系统效率（%） 65.7 68 2、对注水泵的叶轮进行切削

切割叶轮直径就是将泵的叶轮在车床上车小，从而改变水泵的性能和性能曲线来达到调节泵管压差的目的。泵叶轮切小后，泵的各项性能也会按照一定规律变化，叶轮切

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割公式为：Q前/Q后=D前/D后；H前/H后=（D前/D后）2；N前/N后=（D前/D后）3；

D前：切割前泵叶轮的直径；D后：切割后泵叶轮的直径； Q前：切割前泵的流量；Q后：切割后泵流量； H前：切割前泵的扬程；H后；切割后泵的扬程； N前；切割前泵轴功率；N后；切割后泵的轴功率。

水泵切割后，效率不变或有的下降，但下降不多，若切割太多时，效率会下降得很多，这样就不合理了，因此泵叶轮外径最大允许切割量如下表：

水泵叶轮外径最大允许切割量比转数n最大允许切割量（%）效率下降值（%）602012015200113009每切割4，下降13507>3500每切割10，下降1 聚中八注1、2号注水泵现运行扬程为1610M，而需要的扬程为1500M，我们如果想得到这个扬程，根据上述公式H前/H后=（D前/D后）2计算可知，叶轮需要切削7MM可得到1500M的扬程。

3、更换注水电机

现注水电机容量为2240KW，额定电流为240A，注水泵轴功率是2000KW，根据设备的管理规定，注水电机的功率应是注水泵功率的1.2-1.4倍，D（F）400-150X10型泵应配备容量为2500-2800KW的电机，才能发挥该注水泵的效能。而在这个电机容量范围内应使用2500KW的电机，因此建议更换相匹配的电机。根据多年在注水站的工作经验以及对其它站的资料数据的采集和分析，发现YK2240-2/990型电机额定电流为240A，比较适合与D300型的泵匹配，D300的泵轴功率为1849KW，电机的功率是泵轴功率的1.21倍，安全符合注水电机和泵的匹配要求，能够充分的发挥注水泵的效能，不会造成效率的浪费。也可以选用YK2240-2/990型电机，但电机额定电流应为255A。

四、方案实施产生效益估算及投入费用

针对聚中八注水站现状调查情况分析，我们选用了对高压注水泵减级的处理方案。在2007年3月26日和3月27日分别对2号注水泵和4号注水泵进行了减级。2号注水泵是DF400-150*10型泵，设计扬程1490米，流量400 M3/H，轴功率2000千瓦，泵效81%，该泵投产后，电机在满负荷状态下（该泵的配套功率为2240千瓦）运转，泵压为16.1MPa，管压15.2MPa，泵管压差0.9MPa，超过公司要求泵管压差不大于0.5MPa的规定，而此时的泵效最高才能达到76.71%，低于设计泵效近5个百分点，流量在387 M3/H，单耗5.83KWh/M3，超过了DF400型注水泵单耗不大于5.85 KWh/M3的规定，减级后，2号注水泵的各项参数都有较大的变化，现将减级前后设备运转数据对比列表如下：

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