針對離心泵的變頻節(jié)能技術在儲運罐區(qū)中的應用，對離心泵變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的基本工作原理、節(jié)能原理及在儲運罐區(qū)中實際運用的闡述，結果表明，離心泵變頻節(jié)能技術在儲運罐區(qū)中節(jié)能降耗應用中具有優(yōu)越性和重要意義。

　　由于離心泵具有排量大、能串聯(lián)工作、運行平穩(wěn)、構造簡單、易于維修等優(yōu)點，在輸油管道上得到了廣泛的應用。與離心泵配套的原動機大多數(shù)是電動機，而電動機本身不具備調(diào)速功能，但電動機可以采用變頻方法改變轉(zhuǎn)速，來改變泵的工作特性實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

1、變頻調(diào)速原理

　　離心泵根據(jù)下面的交流電動機工作原理中的轉(zhuǎn)速關系進行變頻調(diào)速：

n = 60f (1-s) / p (1)

　　式中： f —電機的電源頻率，Hz；p —電機的極對數(shù)；s —轉(zhuǎn)差率；n —電機的轉(zhuǎn)速。

　　顯然，通過均勻改變電動機的電源頻率f，便能實現(xiàn)電動機同步轉(zhuǎn)速的平滑改變，軸功率及電動機輸入功率隨著電動機轉(zhuǎn)速降低而相應降低，進而達到變頻調(diào)速節(jié)能目的。

2、變頻調(diào)速的節(jié)能原理

　　離心泵的工況的調(diào)節(jié)主要是調(diào)節(jié)流量，一般采用改變離心泵出口閥的開度大小和改變離心泵的轉(zhuǎn)速兩種調(diào)節(jié)方法。第一種方法要求選泵的流量范圍較大，選擇的電機功率正常運行時泵出口閥始終處于半開狀態(tài)，當需要改變流量時，手動調(diào)節(jié)泵的出口閥門開度大小，調(diào)節(jié)流量是比較方便，但調(diào)節(jié)滯后，而且造成巨大的能耗；第二種方法會使電機的轉(zhuǎn)速提高，也提高了電動機輸入功率，進而使離心泵的流量也增加，泵的功率損失很小。改變離心泵的轉(zhuǎn)速后，在管路特性曲線不變的情況下，離心泵的性能參數(shù)按照下面的規(guī)律改變。

　　式中：Q、H、N—轉(zhuǎn)速為n 時離心泵的流量、揚程、功率；Q1、H1、N1—轉(zhuǎn)速為n1 時離心泵的流量、揚程、功率。

　　采用閥門調(diào)節(jié)的情況下，要求離心泵流量從Q1降到Q2 時，勢必將閥門關小，便增大了閥門摩擦阻力，管路特性曲線從R 變?yōu)镽′，離心泵的揚程從Ha 變?yōu)?Hb，工作點從a 點變?yōu)閎 點，如圖1 所示。在采用變頻調(diào)速的情況下，要求離心泵流量從Q1 降到Q2 時，離心泵的特性僅依賴于電機轉(zhuǎn)速。若轉(zhuǎn)速從n 變?yōu)閚1，泵的性能曲線從(Q—H)變?yōu)?Q—H) 1，工作點從a 點變?yōu)閏 點，泵的揚程從Ha變?yōu)镠c，如圖2 所示。

圖1 出口閥開度控制

圖2 泵轉(zhuǎn)速控制

　　根據(jù)離心泵的特性曲線公式：

N = HQρ / (102η) (5)

　　式中: N——泵的額定功率，kW；H——泵的額定揚程，m；Q——泵的額定流量，m³/s；ρ——介質(zhì)的密度，kg/m³；η——泵額定功率下的軸功率。

　　可以求出運行在b 點和c 點泵的軸功率分別為：

　　兩工況下泵的軸功率的差值：△N= Nb-Nc=Q2ρ(Hb- Hc)/102η，不難看出，△N 就是當采用閥門控制時閥門上消耗掉的功率。流量隨著閥門的不斷關小逐漸降低，而損耗掉的功率不斷增大。采用轉(zhuǎn)速控制的方法時，因為流量Q 正比于轉(zhuǎn)速n；揚程正比于轉(zhuǎn)速的平方；軸功率正比于轉(zhuǎn)速的立方，如果將電機轉(zhuǎn)速降低，功率降低，流量也降低，原來消耗在閥門上的功率就可以完全避免，所以改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)比節(jié)流調(diào)節(jié)經(jīng)濟，這就是離心泵的變頻節(jié)能原理。當然，變頻調(diào)速也應該在一定范圍內(nèi)節(jié)能型，變頻調(diào)速不宜低于額定轉(zhuǎn)速的50%，最佳范圍是75%～100%。

3、離心泵變頻調(diào)速在罐區(qū)的應用

　　根據(jù)離心泵電機的變頻調(diào)速節(jié)能原理，在撫順石化公司60 萬t/a 酮苯脫蠟裝置改造工程項目中得到應用。60 萬t/a 酮苯脫蠟裝置的原料減二線、減三線油從蒸餾裝置送至酮苯罐區(qū)中儲存，并由酮苯罐區(qū)的酮苯進料泵送至酮苯裝置，根據(jù)60 萬t/a 酮苯脫蠟裝置套管結晶器的八路進料，流量范圍在30～125 m3/h 之間，儲運酮苯罐區(qū)設置了3 臺酮苯進料泵， 其中2 臺(位號是P-101/1、2)流量為90 m3/h(一開備)，揚程為440 m，效率為69%，軸功率為130 kW，電機功率為160 kW；另1 臺(位號是P-101/3)流量為35 m3/h，揚程為440 m，效率為56%，軸功率為60 kW，電機功率為75 kW；該項目P-101/3 流量為35 m3/h 的這臺泵設為變頻調(diào)速泵。酮苯裝置正常運行時，儲運罐區(qū)1 臺大泵和1 臺小泵并聯(lián)運行供裝置進料，由于酮苯裝置套管結晶器八路進料，每股進料分別設有調(diào)節(jié)閥控制，套管結晶器每路進料都有可能發(fā)生變化，酮苯罐區(qū)提供的流量就隨著相應變化，酮苯罐區(qū)這種變化通過P-101/3 泵變頻調(diào)速來實現(xiàn)。根據(jù)酮苯裝置套管結晶器的工藝操作條件和壓降，變頻調(diào)速泵的調(diào)頻電機定壓為31 kg/cm2。當酮苯進料泵出口總管道壓力高于31 kg/cm2 時，P-101/3 變頻調(diào)速泵轉(zhuǎn)速下降，流量減少；當酮苯進料泵出口總管道壓力低于31kg/cm2 時，P-101/3 變頻調(diào)速泵轉(zhuǎn)速增加，流量增大，滿足工藝要求，保證酮苯裝置長期、安全、平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，而且降低了能耗。

4、離心泵變頻調(diào)速在裝車中的應用

　　離心泵變頻調(diào)速在大宗油品灌裝中廣泛使用，如42.56×104 t/a 柴油成品裝汽車，共設15 個鶴管，考慮最多同時12 個鶴管工作，最少1 個鶴管工作，配置裝車泵時就要考慮滿足1～12 個鶴管各種情況的使用，選用3 臺300 m3/h 和2 臺200 m3/h 變頻調(diào)速離心泵。

　　1 個鶴管裝車啟動1 臺200 m3/h 泵，經(jīng)調(diào)頻至100 m3/h 滿足1 個鶴管裝車要求；如8 個鶴管裝車啟動3 臺300 m3/h 泵，滿足8 個鶴管裝車要求。這樣選用離心泵變頻調(diào)速控制裝車流量就比較方便、經(jīng)濟合理，節(jié)約能源。

5、結 論

　　離心泵電機變頻調(diào)速是罐區(qū)、裝車、裝船輸油系統(tǒng)一種有效的節(jié)能途徑，能夠避免泵出口閥節(jié)流消耗的部分能量，而且能防止因出口節(jié)流調(diào)節(jié)可能導致的泵內(nèi)液體過熱，同時還能減少離心泵的機械沖擊、磨損、憋壓和噪音等損傷，有利于延長離心泵的維護周期和使用壽命。