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速功能，但電動機可以采用變頻方法改變轉速，來改變泵的工作特性實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

1、變頻調速原理

　　離心泵根據(jù)下面的交流電動機工作原理中的轉速關系進行變頻調速：

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 —轉差率；n —電機的轉速。

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

2、變頻調速的節(jié)能原理

　　離心泵的工況的調節(jié)主要是調節(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速兩種調節(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，手動調節(jié)泵的出口閥門開度大小，調節(jié)流量是比較方便，但調節(jié)滯后，而且造成巨大的能耗；第二種方法會使電機的轉速提高，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—轉速為n 時離心泵的流量、揚程、功率；Q1、H1、N1—轉速為n1 時離心泵的流量、揚程、功率。

　　采用閥門調節(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速。若轉速從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。采用轉速控制的方法時，因為流量Q 正比于轉速n；揚程正比于轉速的平方；軸功率正比于轉速的立方，如果將電機轉速降低，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，所以改變轉速調節(jié)比節(jié)流調節(jié)經濟，這就是離心泵的變頻節(jié)能原理。當然，變頻調速也應該在一定范圍內節(jié)能型，變頻調速不宜低于額定轉速的50%，最佳范圍是75%～100%。

3、離心泵變頻調速在罐區(qū)的應用

　　根據(jù)離心泵電機的變頻調速節(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，變頻調速泵的調頻電機定壓為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 變頻調速泵轉速下降，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 變頻調速泵轉速增加，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，而且降低了能耗。

4、離心泵變頻調速在裝車中的應用

　　離心泵變頻調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 變頻調速離心泵。

　　1 個鶴管裝車啟動1 臺200 m3/h 泵，經調頻至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速控制裝車流量就比較方便、經濟合理，節(jié)約能源。

5、結 論

　　離心泵電機變頻調速是罐區(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)流調節(jié)可能導致的泵內液體過熱，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。