（石油与天然气工程专业论文）东辛采油厂集输系统节能降耗研究.pdf

摘要 东辛油田经过三十多年的开发已进入特高含水开发期。原油含水率大幅度上 升，采出液及污水处理量急剧增加，集输系统的生产能耗也大幅度增加，原有的 工艺、设备已不能适应生产要求，必须进行新技术、新工艺等的研究，对生产设 备和工艺进行改进，以适应高含水期生产的需要，努力降低生产能耗，提高设备 利用率。本文以东辛辛一站、辛三站为试验区，对主要耗能设备，如加热炉、油 水泵、电机等进行效率测试；对联合站原油处理系统、输油系统以及外输管网等 进行能量分析计算；根据测试和计算结果，找出了原油集输系统中能耗大的主要 原因在于输油系统效率低，特别是输油泵能耗和管网压能损失，以及加热炉热效 率低，指出节能降耗潜力在于提高输油泵和加热炉的运行效率，降低管网压能损 失。针对现有集输系统存在的问题，提出相应的节能降耗措施，通过改进输油工 艺流程，采用高效常温高粘起泡原油游离水脱除工艺、高效输油泵变频调速技术， 可以提高输油系统效率；合理控制过剩空气系数可以提高加热炉的热效率，对沉 降罐和管线进行保温，降低热损耗等等。通过对比分析发现，使用节能配套技术 能够取得显著的经济效益，每年共节约能源费用达8 8 9 8 万元。 关键词：能量分析，能耗，运行效率，节能降耗 s t u d y o ne n e r g ys a v i n ga n d c o n s u m p t i o nr e d u c i n g o fc r u d eo i lg a t h e r i n ga n dt t a n s p o r t i n gs y s t e m i nd o n g x i no i lf i e l d z ks h m n i i l ( o i la n dn a t u i a lg a se n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yn il i n g y i i l g ( p r o f e s s o r ) y 趾c h u n z l l e ( s e l l i o re n g i i l e e r ) a b s t r a c t d o n g x i n o i lf i e l dh 嬲e n t e r e dt h ee s p e c i a l l yh i 曲w a t e r ) rd e v e l o p m e n tp e r i o dt h r o u 曲 m o r et h a n3 0y e a r sd e v e l o p m e n t t h ec m d eo i lm o i s t u r ec o n t e n tl a 唱es c a l e r i s e ，p i c k st h e n u i da n dt h es e w a g ep r o c e s sl o a ds h a r pg r 0 贼h ，t h ep r o d u c t i o ne n e r g yc o n s 啪p t i o no f 。 c o l l e c t i o na 1 1 de x p u l s i o ns y s t e ma l s ol a 玛es c a l et oi n c r e a s e t h eo r i g i n a lc r a r ，也ee q u i p m e n t h a v e1 1 0 tb e e na b l et oa d a p tt h ep r o d u c t i o nr e q u e s t ，w em u s tr e s e a r c ht h en e w t e c h n o l o g y ，t h e n e wc r a j f ia i l ds oo n ，m a k et i l eh i l p r o v e m e n tt 0t h ep r o d u c t i o ne q u i p m e n ta n dt ：h ec r a r ，t o m e e t st h eh i 班w a t e r ) ，t i m ep r o d u c t i o nn e e d ，r e d u c e st l l ep r o d u c t i o ne n e r g yc o n s 啪p t i o n d i l i g e m l y ，r a i s e st h ee q u i p m e n tu t i l i z a t i o nr a t e i n “s 枷c l e ，x i no n es t a t i o na i l dx i nt i l r e e s t a 】mf o r t h ep i l o ta r e a t om a i m yc o n s u m e se n e 唱y 也ee q u i p m e n t ，l i k et ：h eh e a t i i 培f 证n a c e ， t h eo i lw a t e rp u m p ，t l l ee l e c t r i c a lm a c h i n e d ra i l ds o o nc a 玎yo nt l l ee m c i e n c yt e s t t bc m d e o i lp r o c e s s i n gs y s t e m ，m eo i lt r a n s f e rs y s t e m 弱w e l l 鹬o u t s i d el o s em e p i p en e t 、v 0 r ka i l ds o o no ft h eu i l i o n t a t i o nt 0c a n yo nt h ee n e r g ya i l a l y s i sc o r n p u t a t i o n a c c o r d i n gt ot h er e s u | to f t h et e s ta i l dc o m p u 蜥o n ，t h ee n e 唱yc o n s 砌p t i 伽b i g 洫t h ec m d eo i lc o l l e c t i o n 锄de x p u l s i o n s y s t e mi sb e c a u s eo fi nt h eo i l 饥m s f e rs y s t e me m c i e n c yt 0b e1 0 w ；s p e c i a l l yt h ef e e d i n gp m n p e n e 略yc o n s u r n p t i o na l l dt l l ep i p en e 铆o r kp r e s s u r ee n e 瑁yl o s t ，a s 、e n 硒t h eh e a t i n g 如m a c e t h e m l a le m c i e n c yw a sl o w tt h ep o t e n t i a lt os a v et h ee n e 唱y 龇l dr e d u c e st h ec o n s u m p t i o nl i e i ne n h a i l c e st 1 1 ef e e d i n gp 啪pa i l dt l l eh e a t i n g 如m a c e0 p e r a t i n ge m c i e n c y ，f e d u c e dt h ep i p e n e 帆d r kp r e s s u r ee n e r g yl o s s a c c o r d i n gt om eq u e s t i o n ，i tp r o p o s e dt h em e a s u r et os a v et h e e n e r g ya n dr e d u c et h ec o n s u m p t i o n t h r o u 曲t h ei m p r o v e m e n to i lt r a n s f e rt e c l u l i c a lp r o c e s s ， u s e st h eh i g h l ye f r e c t i v en o m l a lt e m p e r a t 眦et os t i c kl l i 曲b u b b l e st ：h ec r u d eo i l 丘- e em o i s t u r e r e m o v i n gc r a r ，t h eh i g h l ye f f e c t i v ef e e d i n gp u i n p 丘e q u e n c yc o n v e r s i o nv e l o c i t ) rm o d u l a t i o n t e c l l l l o l o g y ，m a ye n h a l l c et h eo i lt r a i l s f e rs y s t e me f f i c i e n c y t h er e a l s o n a b l ec o n t r o le x c e s sa i r c o e m c i e n t sm a ye n h a l l c et h eh e a t i n g 如m a c em et 1 1 e m l a le 街c i e n c y i tm a yr e d u c et h el o s so f h e a tt oc o n s u m eb yt l l eh e a tp r e s e n r a t i o nt ot l l es e d i m e n t a t i o nt a n ka j l dt h ep i p e l i n e ，s oo n 1 1 t h r o u 曲t h ec o n t r a s ta n a l y s i sd i s c o v e 巧t h a tt h eu s ee n e r g yc o n s e r v a t i o nn e c e s s a r y t e c l l l l o l o g yc a i lo b t a i nt h er e m a r k a b l ee c o n o m i ce m c i e n c y ，i tc a i ls a v em ee n e 略ye x p e n s et o a m o u n tt o8 ，8 9 8 ，0 0 0 姗a l t o g e t l l e re v e r ) ，y e 虢 k e y w o r d ： t h ee n e r g ya n a l y s i s ， t h ee n e r g yc o n s u m p t i o n ，t h eo p e r a t i n g e f f i c i e n c y ；e n e r g ys a v i n ga n dc o n s u m p t i o nr e d u c i n g 1 1 1 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名：童监日期： 矿伊多月fr 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印 刷版和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门( 机 构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、 借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、 缩印或其他复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签 指导教师签名： 同期：p g 年莎月歹r 日期：汐垂年6 羁g 目 中同石油火学( 华东) 工程硕士学位论文 1 1 研究目的和意义 第一章前言 油气田是能源生产基地，也是消耗能源的重点地区。而油气集输系统的能量消耗在 油田生产能耗中占有很大比例，特别是油田开发后期，随采出液含水率的升高，集输系 统能耗大幅度增加。因此，在油田开发后期进行集输系统改造，提高集输系统运行效率， 开展节能降耗技术研究具有十分重要的意义。 东辛油田原油产量为2 9 8 1 0 4 讹，综合含水达9 0 左右，已进入特高含水开发期。 原油含水率大幅度上升，采出液及污水处理量的急剧增加，原油集输系统的生产能耗也 大幅度增加。某些联合站原有的工艺、设备已不能适应生产要求，必须进行新技术、新 工艺等的研究，对生产设备和工艺进行改进，提高设备利用率，努力降低生产能耗，以 适应高含水期生产的需要。 1 2 国内外油田研究现状 在油田内部进行能量分析，是八十年代初受到普遍重视并陆续开展起来的一项工 作。能量分析是一项重要的基础技术工作。通过能量分析可了解油田的耗能现状、用能 水平、节能潜力和省能效果，为油田制定以节能降耗为中心的技术改造措施提供可靠的 科学依据。目前，常用的方法是能量平衡分析和炯分析两种。 近几年来，国内外一些高效的油气集输系统采取了一系列新技术、新工艺和高效设 备等，使能耗和效率指标达到了一定的水平。 1 2 1 常温游离水预脱除工艺 即把一定量的破乳剂加入到高含水原油中，在不加热的情况下脱除原油中的大部分 游离水。现场采用的方法有管道成滴法、填料式聚结法、旋流分离法、原油提前放水等。 实践证明，对采用注水方式开发而又处于后期的油气区，游离水预脱除工艺是一项有效 且经济的措施，既可降低集输费用，又可降低脱水热耗。 1 2 2 实现常温脱水工艺 降低脱水温度，实现常温脱水，通常要利用物理的或化学的方法来实现。利用物理 方法，主要采用污水回掺、填料聚结及旋流分离等措施实现常温脱水；利用化学方法， 主要采用高效破乳剂，即把高效破乳剂加入到含水原油中达到低温破乳脱水的目的。 第一章前言 1 2 3 研制使用高效节能设备 在原油集输处理系统中，加热炉运行效率直接影响燃料消耗量和系统能源利用程 度。加热炉运行效率，国内平均水平为7 0 ，国内先进水平达到7 8 7 8 ，而国外水平 高达8 5 9 0 。美国c e 公司和0 l m a n 公司生产的高效间接式加热炉，采用了空气 自动调节器和在烟管内加翅片状水管或循环水管等措施，其运行效率提高到9 0 。 降低油水泵电耗的关键是提高它们的运行效率。目前，输油泵运行效率，国内平均 水平为6 4 9 ，国内先进水平为6 5 4 ，而国外水平已达6 8 7 3 。注水泵运行效率， 国内水平为7 2 1 ，国内先进水平为7 8 0 9 ，而国外水平为8 0 8 5 。国内外油田 在降低电能消耗上采用了以下主要措施：一是用高效机泵代替低效机泵；二是在油水机 泵上使用变频调速器；三是采用天然气发动机驱动泵，节约了电能，同时节省了长距离 的供电路线。 对于集输系统节能降耗的重要设备之一的油水分离设备，尤其是重力式油水分离设 备，国内外对内部结构、聚结方式的研究十分重视。对于高含水原油分离，出现了较好 的分离设备。如c e - n a t c o 公司的波纹板三相分离器，前苏联的a c 兀型快速卧式分离 器。我国则研制了适合河南双河油田原油物性的h n s i i 型三相分离器，具有处理量大、 自动控制水平和效率高、分离效果好等优点，但应用于处理高粘、起泡、高含水的稠油， 效果不理想，难以满足生产发展的要求。石油大学储运研究所正在开发的紧凑型静电聚 结器，安装于三相分离器之前，可以大大地降低含水原油在三相分离器的停留时间及分 离器的体积。 综上所述，油田开发后期油气集输系统，是以简化、改进工艺流程，采用高效节能 设备，配以高效的化学助剂，提高工艺设备的处理能力和质量作为主要方向，并把进入 油田开发后期的工艺和高效处理设备的研制攻关当作集输系统的基本出发点，在整体上 形成以集输系统的节能降耗为目的的配套应用技术。 1 3 研究内容 本文以东辛辛一联合站( 简称辛一站) 、辛三联合站( 简称辛三站) 为试验区，进 行以下内容的研究：对主要耗能设备，如加热炉、油水泵、电机等进行效率测试；对联 合站原油处理系统、输油系统以及外输管网等进行能量分析计算；根据测试和计算结果， 找出原油集输系统中用能薄弱环节及节能降耗潜力，并提出相应的节能降耗措施，为集 输系统的节能技术改造提供科学依据。 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第二章能量分析基本知识 所谓能量分析，简单地说，就是应用能量传递和转换理论来分析用能过程的合理性 和有效性。用能过程的合理性指的是用能方式是否符合科学原理；用能的有效性则是指 用能效果，即能量被有效利用的程度。本文应用能量平衡分析法和炯分析法这两种方法。 2 1 能量平衡分析概述 能量平衡分析是研究进入体系的能量和离开体 系的能量在数量上的平衡关系。根据热力学第一定 律，输入系统的能量应等于输出系统的能量与该系 统内贮存能量的变化量之和，这就是在工程上广泛 应用的能量平衡原理。 对于稳定流动系统，系统贮存能量不变，输入 系统的能量等于输出系统的能量。如图2 1 的能量 平衡模型，能量平衡方程式： q i 。= 纰 图2 1 能量平衡分析模型 f i 9 2 - 1t h em o d e lo fe n e r 影 b a i a n c ea n a l y s i s ( 2 1 ) q i n = 纵+ ( 2 2 ) q 呲= 纰+ 纵 ( 2 3 ) 式中：瓯，q o m 一体系收入、支出的全部能量，脚j l z ； 绋，纰一由工质或物流带入、带出体系的能量，彬办； q 叩一外界供给体系的能量，如燃料、电等供入的能量，彬办； 鲸一排出体系的能量，如排烟热、散热等，脚办。 进行能量平衡计算时，采用测试计算与统计计算相结合的方法。测试计算以主要耗 能设备的测试数据进行综合计算，其结果反映测试状况下的水平。统计计算以统计期内 的计量和记录数据为基础进行综合计算，其结果反映实际的平均水平。 用能量平衡理论指导用能，以设备热效率、能源利用率、能量传输效率、能损系数 及单位能耗等为评定准则，分析评价用能设备和系统的能量有效利用状况，可以有效地 抑制浪费能量的现象。 3 第二章能量分析基本知识 设备热效率是用来评价用热设备的准则，表示外界供给设备的能量被有效利用的程 度。能源利用率则表示系统对所耗能源的综合利用的程度。能量传输效率是指系统输出 的有效能量与输入系统的全部能量之比，是用来评价整个生产工艺流程或生产装置的用 能水平的准则。能损系数用来辨识用能不合理的环节，多数情况下是主要依据，但不是 唯一依据。单位能耗是单位产量的某种能源的消耗量。 对于油水混合液体，利用均相模型计算其物性，认为二者混合得很好，可以作为一 相来处理。 氏= 成( 1 一兀) + 风兀 ( 2 4 ) 。= 。( 1 一兀) + 。 ( 2 5 ) = 。风 ( 2 6 ) c m = c o ( 1 一厶) + c w l ( 2 7 ) 兄。= 名。( 1 一兀) + 五。兀 ( 2 8 ) 式中：肛，c ，力一分别表示密度、动力粘度、运动粘度、比热及导热系数等参数： _ ，w 一原油的体积含水率。下标w 表示水的物性，按定值计算；下标。表示脱水脱 气原油的物性，随温度而变化；下标m 表示油水混合物的物性。 脱水脱气原油粘度的计算：根据不同温度下所测的粘度值( 见表2 1 ) ，进行曲线拟 合，得到粘度的计算式：。 。= 1 8 2 2 2 7 1 9 0 2 4 3 f + 1 3 7 1 f 2 + 0 0 1 4 f 3 一o 0 0 2 0 2 5 f 4 ( 2 9 ) 表2 1 粘度测量值 1 a b l e 2 一l v i s c o s i 锣m e a s u r e m e n t 温度t ， 粘度从，m p a s 3 02 5 3 6 o 3 4 4 51 7 5 6 9 3 8 8 01 1 9 7 9 4 3 2 08 3 8 1 4 7 6 46 0 1 5 5 2 0 64 4 1 2 5 6 4 13 2 4 0 6 0 8 12 4 7 6 6 5 2 71 8 7 9 6 9 6 81 4 8 1 附注l ：油样取自辛一站。 4 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 3 0 0 0 2 5 0 0 2 0 0 0 日 山 鲁 古1 5 0 0 j 擎l o o o * 5 0 0 0 罐 、* 鳓口韬| 3 w “4扩t g ? 一2 ”7 “g w ”7 劲 ； 4 0 t i # 、 一j“噜 g 。 ，；p 留4 _ 一膨 3 03 4 4 53 8 84 3 24 7 6 4 5 2 0 65 6 4 16 0 8 l 6 5 2 76 9 6 8 温度t ， 图2 - 2 粘温曲线 f i 9 2 2v i s c 惦i 锣一t e m p e 瑚t u r ec u m 2 2 炯分析概述 炯又可称为有效能，表示做功能力的大小。炯分析的重要意义在于从炯值的计算入 手，进一步研究实际用能过程中炯损失情况，从而揭示出能量利用的合理程度以及用能 过程的薄弱环节等。 输入系统的炯恒等于有效炯与系统的各种炯损之和。这就是作为炯分析的理论依据 的炯平衡原理。如图2 3 为一能量系统炯平衡图。 炯平衡方程式的一般形式为： e i 。= e s 叩+ e b r = 如+ + 民m n e 喇毫= e 斌一e 妇 式中：一输入系统的炯； ( 2 1 0 ) ( 2 1 1 ) 巴x 卿一供给j 厢，由炳源或具有堋源作用的物质供给体系的堋，如燃料炯、蒸汽堋、 电( 或功) 炳等； 也x b r 一带入堋，由除堋源以外的物质带入体系的炳； e x c f 一有效炯，被系统有效利用或由系统输出的可被有效利用的媚； 丘x 疵一有效耗炳，是生产设备将原料加工为产品过程中理论上必须耗费的媚； 巴x 虹一内部媚损，系统内部由于存在不可逆因素而造成的炳损失； 5 第一二章能量分析基本知识 e 。- 伽t 一外部炯损，系统向外排出的炯中未被利用或不能被有效利用的那部分爝。 图2 - 3 能量系统的炯平衡图 f i 9 2 - 3 t h ee x e r g yb a i a n c ef i g u r e o fe n e r g ys y s t e m e x 哪e ，【l 。e ，【圳 图2 4 通用的白箱分析模型图 f i 9 2 - 4 t h em o d e ln g u r eo fg e n e r i c w h i t eb o x e sa n a 眵s i s 分析准则是一些用来评定设备或系统用能合理性的技术指标，主要有炯效率、热力 学完善度和堋损系数等。炳效率是表示用能过程有效性的准则，是系统有效耗炳与供给堋 之比。热力学完善度是表示用能过程不可逆性的指标，是体系输出的总堋与输入的总媚 之比。炯损系数是某用能环节( 设备或系统) 的媚损失与体系供给炳之比。比较拥损系 数大小，便可找出用能的薄弱环节。 分析计算时，利用黑箱、白箱、灰箱三种基本模型。图2 3 为通用的黑箱模型；图 2 4 为通用的白箱模型；图2 5 ( a ) 为一种简单的黑箱串联灰箱模型，图2 5 ( b ) 是其中某一 设备的黑箱模型。灰箱模型主要用于对生产系统的炯分析。 ( a ) ( b ) 图2 5 黑箱串联的灰箱模型 f i 9 2 5 t h em o d e lo fb i a c kb o xs e r i e sc o n n e c t e da s hb o x 在实际应用灰箱模型时，可将过程相近的同类设备或功能相关联的一系列设备看作 一个黑箱，这样的一些设备称为子系统。灰箱模型可以由若干子系统或单元设备组成。 从灰箱分析可以知道系统中各设备( 或子系统) 之间的炯损关系，从而判断用能的薄弱 环节。 6 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 3 1 油品物性 第三章东辛油田辛一站、辛三站简介 东辛油田原油物性与其他部分油田原油物性比较见表3 1 。东辛原油属重质原油， 具有粘度高、密度大、易起泡、含砂等特点。 表3 1 原油物性比较 i h b l e 3 一l c o m p a r i s o no fc r u d eo np h y s i c a lp r o p e r t y 原油东辛油田辛一站 辛= 站 人庆葡南k 庆马岭 运动粘度( 5 0 ) ， 2 5 05 7 1 43 8 21 0 9 76 7 l o - 6 m 2 s 沥青质， 0 4 10 2 8 含胶质， 3 0 1 32 0 61 2 86 86 3 蜡含量， 3 9 02 2 0 凝【司点， 1 5 52 o8 02 51 7 2 4 相对密度( d ；o ) 0 9 3 7 80 9 5 0 70 9 0 40 8 4 0 00 8 4 6 含砂量， 0 1 1 00 0 30 0 3 3 2 辛一联合站原油处理工艺流程 3 2 1 生产现状 辛一站位于东辛油田的东部，于一九六八年建成投产。是一座综合性油气水处理站， 处理液量约2 3 1 0 4 m 3 d ，综合含水约8 5 ；外输原油约3 4 5 0 t d ，含水低于0 5 ；污 水处理量约1 6 5 1 0 4 m 3 d 。原油处理包括油气水分离、原油脱水和原油稳定等工艺。原 油脱水采用站内阀组加药破乳、三相分离、一次沉降罐、换热器、脱水泵、电脱水、加 热稳定等方法，使原油含水指标达到该站外输要求；稳定塔对经分离器脱气处理后的含 水油进行稳定，稳定方式为负压闪蒸法。辛一站原油处理工艺原理流程跟辛三站原油处 理工艺原理流程类似，见图3 1 。 3 2 2 能耗现状 1 能耗设备 能耗设备主要分为燃料消耗设备( 耗原油及天然气) 、耗电设备两类。各耗热设备 测试结果见附表a - 3 ，各耗电设备测试结果见附表a - 4 。 2 运行状况 分离器运行状况见附表a 5 ，原油脱水状况见附表a 6 。 7 嗽擎凰*蛉i_ 右删爆o _ 聪臻畚最6 稽遨蜉蛞 氅进蟋蛞l一 曩千馊嚣9 嚓姬求扩帐“ 椎曩篮。 椎艇求扩震c 堡壤景“ 稚韫求幂i 蜀e口矗_o置_目州)(葺帽q一盘一u置一-盘盏畏10眦置一的的02盘器o o口昌iu-o眦葺一事歪口。墨爵昌q置o麓5岛 一n 眦州函 匝伯惜醛爆副隧桐h剐馥罴隧智件_【-匝 景粜1苌，漂届 畚坦智悱，格l悱兰景排长褂昧 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 3 3 辛三联合站原油处理工艺流程 3 3 1 生产现状 辛三站位于东辛油田的东部，于一九七六年建成投产。担负着东辛东、永安、新立 村、盐家四个油田的油气分离、原油脱水外输和原油污水处理外输任务，是一座综合性 油气水处理站。设计处理液量约1 6 0 1 0 ，污水处理能力2 2 1 0 4 m 3 d 。实际处理液 量约2 5 1 0 4 m 3 d ，综合含水约8 6 ；外输原油约3 5 0 洲，含水低于0 3 ；污水处理 量约1 2 1 0 4 m 3 d 。原油处理包括油气水分离、原油脱水和原油稳定等工艺。原油脱水 采用站内阀组加药破乳、三相分离、一次沉降罐、换热器、脱水泵、电脱水、加热稳定 等方法，使原油含水指标达到该站外输要求；稳定塔对经分离器脱气处理后的含水油进 行稳定，稳定方式为加热负压闪蒸法。辛三站原油处理工艺原理流程见图3 1 。 3 3 2 能耗现状 1 能耗设备 能耗设备主要分为燃料消耗设备( 耗原油及天然气) 、耗电设备两类。各耗热设备 测试结果见附表a 一8 ，各耗电设备测试结果见附表a 9 。 2 运行状况 分离器运行状况见附表a 1 0 ，原油脱水状况见附表a 1 1 。 3 4 输油系统的工艺流程 输油系统是联合站的主要系统之一，是将该站符合外输要求的原油、经泵加压后输 送到下一站或油库的一套装置，由油泵、交流电动机、调速装置、传动机构以及管网按 流程要求组成的总体( 见图3 2 ) 。 图3 2 输油系统流程示意图 f i 9 3 2 n o ws c h e m a t i cd r a w i n go fc r u d eo i lt r a n s f b rs y s t e m 9 点 第四章原油集输系统能量分析计算 第四章原油集输系统能量分析计算 4 1 输油系统能量平衡计算 4 1 1 计算模型的建立 本文研究韵泵系统边界，是从电机供电电源的输入端到该系统外输管网的出站端所 组成的整个流程范围( 见图4 1 ) 。 p s j bp s f 图4 1输油系统能量平衡模型图 f i 9 4 一le n e r g yb a i a n m o d e lo fo nt r a n s f e rs y s t e m 据g b 厂r1 3 4 6 8 9 2 泵类系统电能平衡的测试与计算方法、g b 厂r1 6 6 6 6 1 9 9 6 泵 类及液体输送系统节能监测方法、g b 厂r1 6 6 6 5 1 9 9 6 空气压缩机及供气系统节能监测 方法、s y 厂r6 2 7 5 1 9 9 7 石油企业节能监测综合评价方法、s y t5 2 6 4 1 9 9 6 原油集输 系统效率测试和单耗计算方法中的有关规定进行系统效率的测试以及能量平衡的计 算。 能量平衡方程式： = 墨+ + 珞 ( 4 1 ) 系统效率： 7 7 = b 1 0 0 ( 4 2 ) 式中：乓r d 一输油系统输入的总功率，k w ； 足一系统有效利用的能量，即输出液体具有的机械能，k w ； 忍m 一泵机组即包括电机、泵以及调速机构等损失的能量，k w ； 珞一调节阀及站内管网损失的能量，k w 。 1 0 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 4 1 2 辛一站计算结果 以输油系统运行效率的测试数据( 见表4 1 ) 为基础进行能量平衡的计算；对测量 数据进行曲线拟合，得到输油泵的特性曲线( 图4 - 2 所示) 。输油系统能量消耗情况见 表4 2 。 表4 - l 输油泵不同运行工况下的测算结果 1 a b i e 4 一lt h ec a i c u l a t i o nr e s u l t so fp u m pi nt h ed i f f b r e n to p e r a t i n gc o n d i t i o n s 泵型泵参数电机测量参数 管压泵效 系统 泵编流量 p 1仍 输入功率无功功率 c o s q 输出功率效率 m 【p a 效率 名号 m 3 hm p a m p a k wk v a r k w 1 2 1 3 20 0 42 0 4 92 0 6 8 22 1 2 0 8o 7 0 91 8 6 5 29 0 20 9 0 03 6 3 01 3 8 0 1 5 7 6 80 0 42 0 4 l2 1 9 6 02 2 2 7 60 7 1 21 9 8 5 29 0 40 9 7 04 4 1 l1 8 5 5 l 撑 2 1 3 7 70 0 32 0 2 92 4 1 1 02 4 2 0 50 7 1 32 1 8 7 8 9 0 71 0 5 0 5 4 2 7 2 5 1 2 2 5 6 2 0o 0 32 0 2 02 5 7 2 52 5 9 5 60 7 1 42 3 3 1 09 0 61 1 3 06 0 7 43 0 4 3 输 2 9 5 4 5o 0 32 0 1 02 7 3 2 52 7 8 1 00 7 1 72 4 8 8 69 1 11 2 1 86 5 2 93 5 6 8 油 3 1 3 6 3o 0 42 0 0 23 0 1 6 03 0 0 0 0o 7 0 92 7 0 4 08 9 71 2 0 05 6 73 3 0 泵 4 0 7 6 3 0 0 42 0 0 0 3 9 8 3 23 8 9 0 0 o 7 1 5 3 5 8 8 09 0 11 3 4 05 5 73 6 5 3 群 5 5 2 6 2o 0 31 9 9 45 3 9 7 65 1 6 0 0o 7 2 34 8 4 6 48 9 81 5 6 05 5 94 3 0 7 1 6 6 00 0 31 9 7 86 7 6 0 06 5 5 0 0o 7 1 86 1 4 5 49 0 91 8 1 05 7 25 1 9 7 6 3 7 80 0 31 9 7 07 1 2 4 06 8 0 0 00 7 2 36 4 7 1 99 0 81 8 8 05 7 85 4 6 附注1 ：测试时间2 0 0 6 3 。 表4 2 输油系统常用输油工况下能耗表 t h b l e 4 2 e n e r g yc o n s u m p t i o nt a b l eo fo nt r a n s f e rs y s t e m u n d e rc o m m o n l yu s e do nt r a n s f e ro p e 憎t i n gm o d e 1 输油泵3 f 输油泵 项目 运行数据能损系数能损率运行数据能损系数能损率 电机效率， 9 1 1 0 5 2 0 6 5 59 0 8 5 _ 3 7 6 4 8 传动机构效率， 1 0 0 0 o 1 0 0 0 o 泵效率， 6 5 2 9 3 5 7 4 4 9 6 5 7 8 4 4 6 5 3 8 3 管网效率， 5 2 7 3 8 5 1 4 8 59 5 4 3 2 8 8 3 9 6 9 泵压，m p a2 0 11 9 7 管压，m p a 1 2 2 1 8 8 机组效率，5 9 55 2 5 系统效率，3 5 65 4 6 0 系统总损耗，7 9 4 1 1 0 0 0 8 2 8 5 1 0 0 0 输油单耗，k w h m 30 2 7 8o 9 4 第四章原油集输系统能量分析计算 ， ：? - 。， 夕一。 ： 二一 3 03 5 泵负载率， ( a ) 辛一站l 群泵 ! 。i t 。 c 一 ，-1- ；一一 柏7 0 泵负载率， ( b ) 辛一站3 捍泵 图化辛一站输油泵的特性曲线 f i 9 4 2 t h ep u m p sc h a r a c t e r i s t i cc u r v ei nx i no n es t a t i o n 在常用输油工况下，辛一站1 捍输油泵的系统运行效率在1 3 3 6 之间，3 # 输油泵 的系统运行效率在3 3 5 5 之间；泵效、系统效率等随着泵排量的降低而显著下降。 当泵负荷率为7 0 以上时，运行效率较高。但进行效率测试时发现，辛一站输油泵的平 均运行排量不到额定排量的6 0 ，其中1 # 输油泵的运行排量不到额定排量的3 0 ，3 群 输油泵的运行排量不到额定排量的7 7 。 由以上结果知，输油泵的能量损耗最大，其能损系数为4 0 左右，占系统总损耗的 4 9 左右；其次是管网压能损失，占3 6 左右；而电机的能量损失最少，不超过1 0 。 1 2 猫撤瑚鹚猫拍拍孔役 柏 己 o 暑舌圭辍 )i山褂薄 摹料狡 姚 抖 勉 柏 己 2 2 2 2 g王醛辍 _ d 糌督 摹姆较 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 要想较大幅度地提高系统效率，关键是降低泵的能量损耗，提高输油泵的运行效率；其 次是减少泵管压差，提高管网效率。 4 1 3 辛三站计算结果 以输油系统运行效率的测试数据( 见表4 3 ) 为基础进行能量平衡的计算；对测量 数据进行曲线拟合，得到输油泵的特性曲线( 图4 3 所示) 。输油系统能量消耗情况见 表4 4 。 表4 - 3 输油泵不同运行工况下的测算结果 t h b i e 4 - 3t h ec a i c u l a t i o ni e s u l t so fp u m pu n d e rd i f f e r e n to p e r a t i n gc o n d i t i o n s 泵型泵参数电机测量参数 系统 泵编流量a 仍 输入功率无功功率 c o s q 输出功率效率 管压泵效 【p a 效率 名号 m 3 h m f p am p ak w k v a rk w 1 1 5 5 40 0 4 2 0 71 9 6 9 72 0 5 9 0 0 6 9 11 7 7 6 39 0 20 9 0 03 6 6 7 91 4 0 1 3 1 5 0 1 70 0 42 0 62 0 9 1 52 1 6 2 70 6 9 51 8 9 0 79 0 4o 9 7 04 4 5 6 71 8 5 4 9 l 群2 0 3 5 90 0 32 0 52 2 9 6 22 3 5 0 00 6 9 92 0 8 3 69 0 71 0 5 05 4 8 2 52 5 1 2 l 输 2 4 4 0 00 0 32 0 42 4 5 0 02 5 2 0 00 6 9 72 2 2 0 09 0 61 1 3 06 1 3 6 63 0 4 3 1 油2 8 1 3 80 0 32 0 32 6 0 2 42 7 0 0 00 6 9 42 3 7 0 19 1 11 2 1 86 5 9 5 63 5 6 8 1 泵 3 0 1 5 70 0 42 0 32 8 1 0 03 0 0 0 0o 6 8 42 5 2 3 08 9 81 3 1 65 9 3 2 43 8 0 5 3 3 9 1 9 5o 0 42 0 2 43 7 3 0 03 8 2 0 0 o 6 9 93 3 5 0 08 9 81 3 0 45 7 9 1 l 3 6 8 9 9 3 拌 5 3 1 3 60 0 32 0 1 45 0 9 0 05 0 6 0 00 7 0 94 5 8 0 09 0 01 4 4 05 7 5 3 34 0 8 8 5 6 8 9 0 4o 0 31 9 9 66 2 0 0 0 6 2 5 0 0 0 7 0 4 5 6 0 9 09 0 5 1 7 4 86 0 6 9 25 3 0 5 0 7 3 4 4 00 0 31 9 96 9 0 5 86 8 0 0 00 7 1 36 2 2 3 09 0 11 9 3 45 7 8 9 95 6 2 4 5 附注1 ：测试时间2 0 0 6 5 。 表4 - 4 输油系统常用输油工况下能耗表 t 曲k 4 4 t h e e r g y n s u m p t i o nt a b l eo fo nt r a n s f e rs y s t e m u n d e rc o m m o n l yu s e do i lt l 。a n s f e ro p e r a t i n gm o d e l 输油泵3 撑输油泵 项目 运行数据能损系数能损率运行数据能损系数能损率 电机效率， 9 1 1 05 1 96 4 59 07 3 71 0 2 9 传动机构效率， 1 0 0o01 0 00o 泵效率，4 0 0 75 6 8 l 7 0 5 6 4 4 65 1 3 5 7 1 7 2 管网效率，5 1 2 81 8 5 1 2 2 9 9 6 8 8 l 1 2 8 81 7 9 9 泵压，m p a2 0 3 1 9 9 管压，m p a 1 2 21 9 3 泵机组效率， 6 65 8 系统效率， 3 5 75 6 2 系统总损耗，8 0 5 2 1 0 0 0 7 1 61 0 0 0 输油单耗，k w h m 3 o 2 7o 7 1 3 1 3 第四章原油集输系统能量分析计算 i ；：_ _ i 二一 泵负载率， ( a ) 辛三站l 撑泵 _ j _ 一_ 一 ：。 二 一 泵负载率， ( b ) 辛三站3 群泵 图们辛三站输油泵的特性曲线 f i 9 4 - 3 t h ep u m pc h a r a c t e r i s t i cc u r y e si nx i nt h r e es t a t i o n s 在常用输油工况下，辛三站l 撑输油泵的系统运行效率在1 4 3 6 之间，辛三站 3 撑输油泵的系统运行效率在3 8 5 6 之间；泵效、系统效率等随着泵排量的降