常减压装置常底油泵节能改造
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2 ZHANG Ying1， ，CHEN Ronggang3 ，HAN Liyan2 ，ZHANG Yonggong2
（ 1 ． School of Energy Science and Technology，Harbin Institute of Technology， Harbin 150001 ，China； 2 ． College of Mechanical Science and Engineering，Northeast Petroleum University， Daqing 163318 ，China； 3 ． Nantong Huasheng Harbor Limited Company，Nantong 226500 ，China）
3 流量要求， 即 Q W = 1 003． 5 m / h， 此时扬程 H W =
135m。用新的工作点 W 处的参数求出切割抛物 如图 3 所示。 从 线并与原来泵的特性曲线相交， 与 W 点在同一切割抛物线上的 图 3 中可以看出， 142． 5m ） 。 则可确定切割 点是 M' （ 1 030． 5m / h， 抛物线：
［4 ］
叶轮直径切割至 642． 8mm 时切割率为 8． 2% ， 取 叶轮直径 642． 8mm 进行性能核算。 3． 2 性能核算 依据切割定律， 可分别得到该泵 叶轮切割后， 新的流量 － 扬程性能曲线， 如图 4 所示。
。
图2
叶轮切割改造原理 图4 切割后泵的流量 － 扬程特性曲线
切割后泵的工作点参数首先要能够满足工艺
3 工艺要求最大流量 1 003． 5m / h
工
机
械
∑h f = λ
2 n c2 2 l c2 + ∑ζ + Δp f d 2g 2 2g
2012 年
（ 2）
式中
0． 7MPa
n
— —管路摩擦系数； λ— l — — —管路长度， m； d— — —输送管路直径， m； — —除调节阀外的其他局部阻力系数之和； ∑ζ —
改造。 经计 算， 考 虑 最 大 流 量 时 的 生 产 需 求， 泵 P102A / B 所需 最 小 出 口 压 力 应 大 于 1． 25MPa。 对于给定的运行工况， 可确定调节阀 FV11201AH 的压降（ 表 1 ） 。 可知要保证要求的压降， 阀门 但仍然小于该阀的额定开度值， 符 开度有所增大， 合现场调节要求。
2
扬程 / m 150． 0 159． 9 135． 0
（ 4） （ 5） （ 6）
3
改造方案分析 目前离心泵节能改造方案主要包括叶轮切割
3
和增加变频器实现变频调速两种方式 。虽然变频 调节具有不对泵部件无损伤、 调节灵活、 节能明显 等优点， 但设备投资高、 前期投入大。笔者考虑通 过切割叶轮从而达到节能目的。
叶轮切割改造的基本原理如图 2 所示。切割 前管路特性与泵的性能曲线的交点 （ M） 为原来的 工作点。叶轮切割后， 泵的工作点变为 W， 泵新的 工作点 W 由切割后泵的特性曲线和新的管路特 性曲线共同确定； W 点应与泵原来性能曲线上的
第 39 卷
第3 期
化
工
机
械
389
M' 在同一切割抛物线上， W 点与 M' 点的工作参数 满足切割定律。依据切割定律进行计算即可得到 叶轮切割量
实际生产中两台相同的泵并联实行一开一备运行方式然后汇流到减压炉附近再分8支上进行节流降压和流量调节考虑到每路分支的管路和阀门均相同因此将泵的流程简化为图常减压装置常底油泵流程p102a45mpa经调节阀后阀后压力降为7mpa存在较大节流损失
第 39 卷
第3 期
化
工
机
械
387
常减压装置常底油泵节能改造
叶轮直径 mm 660． 0 642． 8 流量 m ·h
3 －1
虽开 足工艺流程需求。 而调节阀压降仍然较大， 度有所增大， 但小于额定开度， 符合现场流量调节 要求。
不同叶轮直径时调节阀的压降
泵入口压力 MPa 0． 25 0． 25 扬程 m 159． 9 135． 3 调节阀压降 MPa 0． 746 0． 443 调节阀开度 50% 增大
式中
Hg — — — 11 截面和 22 截面之间， 需要泵 m； 供给的液体能头， — 换热器、 ∑ h— 空冷器、 过滤器等设备的 f— m； 管路系统总损失， c2 — — — 排出管路的平均速度， m / s； cs — — —吸入管路的平均速度， m / s。 表1
项目 当前 目标 流量 m /h 836． 3 1003． 5
2
— —调节阀的压降。 Δp f — 根据工艺流程所要求的最大流量可以估算得 到阻力损失：
2
确定目标参数 1 对于图 1 所示输送系统， 分别取泵入口处 1-
( λ dl c2g + ∑ζ c2g )ρg ＜ 0． 05
2 2 n 2 2 2
（ 3）
2 断面， 断面和减压炉入口处 2则管路所需扬程 ［ 2 ］ 为 ：
李志锋* 1Leabharlann 王胜军2王振波
2
章大海
2
（ 1． 中国石化青岛炼油化工有限责任公司； 2． 中国石油大学（ 华东） ）
摘
要
某炼化常减压装置常底油泵富余能头较大， 存在很大能量损失， 通过分析系统中的能耗结构及 常减压装置 离心泵 相似定律 文献标识码 叶轮切割 B 6094 （ 2012 ） 03038704 文章编号 0254-
8 500h进行计算， 叶轮切割后每年产生的节能效 益为 10． 2 万元。当叶轮按照 642． 8mm 方案切割 改造时， 节能效益可达 6． 1% ， 而叶轮切割改造费 所以经济效益较好。 现场改造 用不超过 3 万元， 效果也证明了上述结果。 5 结束语 通过分析常减压装置的能耗结构和影响因 素， 采取切割叶轮方案对常减压装置常底油泵进 行改造， 改造后泵的运行良好， 节能效果明显。
3
× Q2 = 1737 ． 42 Q2
（ 7）
图3
切割抛物线和原泵特性曲线
该泵叶轮直径为 660mm， 根据式 （ 4 ） 确定切 割后叶轮直径：
D2 ' = D2 · Q' 660 × 1003 ． 5 = 642 ． 8mm = Q 1030 ． 5 （ 8）
切割范围为：
D2 － D' 2 700 － 642． 8 × 100% = × 100% = 8． 2% （ 9 ） D2 700
泵出口压力 MPa 1． 450 1． 264
836． 3 1 003． 5
4
经济效益分析 按照工业用电每千瓦时 0． 52 元、 年均运行
参
考
文
献
［ 1］ 秦建林． 化工企业泵的节能降耗措施［J］ ． 化工机 2011 ， 38 （ 2 ） ： 243 ～ 244． 械， ［ 2］ 张湘亚，陈弘． 石油化工流体机械［M］ ． 山东： 石 1996 ： 90 ～ 112． 油大学出版社， ［ 3］ 钱锡俊，陈弘． 泵和压缩机［ M］ ． 山东： 中国石油 2007 ： 28 ～ 43． 大学出版社， ［ 4］ 章大海，王振波，王胜军，等． 催化装置分馏塔顶 J］ ． 化工机械，2010 ， 循环回流油泵节能改造方案［ 37 （ 6 ） ： 767 ～ 771． （ 收稿日期： 20111019 ）
3
不同流量和泵出口压力条件下调节阀的压降
泵出口压力 MPa 1． 45 1． 25 泵入口压力 MPa 0． 25 0． 25 扬程 m 159． 9 135． 0 调节阀压降 MPa 0． 719 0． 429 调节阀开度 45% 增大
根据工艺流程所需要的泵最大流量数值 1 003． 5m3 / h， 则可确定泵所需扬程为 135m， 具体 参数见表 2 。 表 2 额定参数与目标参数对比
图1
常减压装置常底油泵流程 102 ） 压力 常压 起始设备（ C泵吸入压力 0． 25MPa 泵排出口压力 p d 1． 45MPa
P102A / B 出 口 压 力 为 1． 45MPa， 经调节阀 后， 阀后压力降为 0． 7MPa， 存在较大节流损失。 改造前泵的主要运行参数为：
*
1979 年 5 月生， 266500 。 李志锋， 男， 工程师。山东省青岛市，
参数类型 额定参数 运行参数 目标参数 流量 / m ·h 846． 9 836． 3 1 003． 5
3 －1
3． 1
确定切割量 依据离心泵相似理论中的切割定律 （ 式 4 ～
6 ） 对泵叶轮外径进行切割［3］。 叶轮切割后泵流 量、 扬程和轴功率减小， 效率和吸入特性基本不 变。
Q' D' 2 = Q D2 D' 2 H' =（ ） H D2 D' 2 N' =（ ） N D2
影响因素， 提出采用叶轮切割方式进行节能改造， 改造后节能效果明显。 关键词 中图分类号 TQ051. 21
随着能源短缺的日益严重， 能源节约成为人 。 们关注的重点 对于高耗能的炼油行业而言， 泵 是主要的耗能设备， 其效率直接影响炼油厂的电 ［1 ］ 耗， 也是节能改造的重点 。 某炼化公司常减压 装置常底油泵为 FLOWSERVE 的单级双吸卧式 3 274 ， 额定点流量为 846． 9m / h， 扬 离心泵 8HDS程 150m， 驱动电机功率 450kW。实际运行中发现 调节阀处压力降 该泵出口压力远高于实际需求， 较高， 能量损失较大， 需对其进行节能改造。
（ 上接第 337 页）
［ 5］ JB / T 107642007 ， 无损检测常压金属储罐声发射检 S］ ． 北京： 机械工业出版社， 2007． 测及评价方法［ （ 收稿日期： 20110701 ）
Intelligent Evaluation Method for Tank Bottom Corrosion Based on Bayesian Networks
388
化 FV11201 调节阀厂家 / 位号 KOSO 1101调节阀前、 后压力 1． 40 /0． 7MPa 当前阀的开度 45% 102 ） 压力 p2 终点设备（ F工作介质 常底重油 3 泵质量流量 836． 3m / h 工作介质温度 356℃ 3 工作介质密度 777． 3kg / m
Hg =
2 p2 － p s c2 2 － cs + Δ z2 － s + + ∑h f 2g ρg
（ 1）
3 根据调节阀技术资料， 流量为 105m / h 工况 （ 总 流 量 的 1 /8 ） 下， 阀 门 FV11201 压 力 降 约 为 0． 2MPa； 而实际压力降为 0． 7MPa， 故需进行节能
135 H = kQ2 = （ 1003 ． 5 / 3600 ）
2
在图 4 中， 叶轮直径为 642． 8mm 对应的工作
3 点为（ 1 003． 5m / h， 扬程 135． 3m） 。可以看出， 叶
泵的扬程稍高于目标参 轮切割至 642． 8mm 后， 数， 因此可以较好的实现节能目标， 但同时需注意 加工精度。 切割后泵的功率特性曲线及效率特性曲线如 6。 图 5、
Abstract
Based on Bayesian networks and using related external factors of the tank bottom corrosion，as well
as combined with experts’experience in the field，the Bayesian networks intelligent evaluation model for tank bottom corrosion was established with random repeated hill climbing algorithm and other four heuristic algorithms． Comparing prediction results with acoustic emission testing results shows that the average accuracy ratio can reach 92% ，and this prediction technique can resolve the problem in tank bottom corrosion prediction， as well as can be used in engineering applications． Key words sion testing storage tank，tank bottom corrosion，Bayesian networks，external factors，online acoustic emis-
根据该泵的比转数 n s = 43． 2 ， 可知该泵属于 低比转数泵， 叶轮允许切割范围为 20% ， 即该泵 叶轮的允许切割极限为 560mm （ 该泵叶轮原始直 径为 700mm ） ， 因而切割至 642． 8mm 是允许的。
390
化
工
机
械
2012 年
切割改造后， 需校核该泵出口压力是否满足 工艺流程需求， 具体计算结果见表 3 。 由表 3 可 叶轮切割后， 泵出口压力高于目标值， 能够满 知， 表3
1
运行状况分析
常减压装置常底油泵（ P102A / B ） 将来自常压 102 的常压重油增压后分为 8 路经自动调节 塔 C11201AH 进入减压炉 F102 加热。实际生 阀 FV产中两台相同的泵并联， 实行一开一备运行方式， 然后汇流到减压炉附近， 再分 8 路进料， 在每路分 支上进行节流降压和流量调节， 考虑到每路分支 因此将泵的流程简化为图 的管路和阀门均相同， 1 所示。
（ 1 ． School of Energy Science and Technology，Harbin Institute of Technology， Harbin 150001 ，China； 2 ． College of Mechanical Science and Engineering，Northeast Petroleum University， Daqing 163318 ，China； 3 ． Nantong Huasheng Harbor Limited Company，Nantong 226500 ，China）
3 流量要求， 即 Q W = 1 003． 5 m / h， 此时扬程 H W =
135m。用新的工作点 W 处的参数求出切割抛物 如图 3 所示。 从 线并与原来泵的特性曲线相交， 与 W 点在同一切割抛物线上的 图 3 中可以看出， 142． 5m ） 。 则可确定切割 点是 M' （ 1 030． 5m / h， 抛物线：
［4 ］
叶轮直径切割至 642． 8mm 时切割率为 8． 2% ， 取 叶轮直径 642． 8mm 进行性能核算。 3． 2 性能核算 依据切割定律， 可分别得到该泵 叶轮切割后， 新的流量 － 扬程性能曲线， 如图 4 所示。
。
图2
叶轮切割改造原理 图4 切割后泵的流量 － 扬程特性曲线
切割后泵的工作点参数首先要能够满足工艺
3 工艺要求最大流量 1 003． 5m / h
工
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∑h f = λ
2 n c2 2 l c2 + ∑ζ + Δp f d 2g 2 2g
2012 年
（ 2）
式中
0． 7MPa
n
— —管路摩擦系数； λ— l — — —管路长度， m； d— — —输送管路直径， m； — —除调节阀外的其他局部阻力系数之和； ∑ζ —
改造。 经计 算， 考 虑 最 大 流 量 时 的 生 产 需 求， 泵 P102A / B 所需 最 小 出 口 压 力 应 大 于 1． 25MPa。 对于给定的运行工况， 可确定调节阀 FV11201AH 的压降（ 表 1 ） 。 可知要保证要求的压降， 阀门 但仍然小于该阀的额定开度值， 符 开度有所增大， 合现场调节要求。
2
扬程 / m 150． 0 159． 9 135． 0
（ 4） （ 5） （ 6）
3
改造方案分析 目前离心泵节能改造方案主要包括叶轮切割
3
和增加变频器实现变频调速两种方式 。虽然变频 调节具有不对泵部件无损伤、 调节灵活、 节能明显 等优点， 但设备投资高、 前期投入大。笔者考虑通 过切割叶轮从而达到节能目的。
叶轮切割改造的基本原理如图 2 所示。切割 前管路特性与泵的性能曲线的交点 （ M） 为原来的 工作点。叶轮切割后， 泵的工作点变为 W， 泵新的 工作点 W 由切割后泵的特性曲线和新的管路特 性曲线共同确定； W 点应与泵原来性能曲线上的
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第3 期
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M' 在同一切割抛物线上， W 点与 M' 点的工作参数 满足切割定律。依据切割定律进行计算即可得到 叶轮切割量
实际生产中两台相同的泵并联实行一开一备运行方式然后汇流到减压炉附近再分8支上进行节流降压和流量调节考虑到每路分支的管路和阀门均相同因此将泵的流程简化为图常减压装置常底油泵流程p102a45mpa经调节阀后阀后压力降为7mpa存在较大节流损失
第 39 卷
第3 期
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常减压装置常底油泵节能改造
叶轮直径 mm 660． 0 642． 8 流量 m ·h
3 －1
虽开 足工艺流程需求。 而调节阀压降仍然较大， 度有所增大， 但小于额定开度， 符合现场流量调节 要求。
不同叶轮直径时调节阀的压降
泵入口压力 MPa 0． 25 0． 25 扬程 m 159． 9 135． 3 调节阀压降 MPa 0． 746 0． 443 调节阀开度 50% 增大
式中
Hg — — — 11 截面和 22 截面之间， 需要泵 m； 供给的液体能头， — 换热器、 ∑ h— 空冷器、 过滤器等设备的 f— m； 管路系统总损失， c2 — — — 排出管路的平均速度， m / s； cs — — —吸入管路的平均速度， m / s。 表1
项目 当前 目标 流量 m /h 836． 3 1003． 5
2
— —调节阀的压降。 Δp f — 根据工艺流程所要求的最大流量可以估算得 到阻力损失：
2
确定目标参数 1 对于图 1 所示输送系统， 分别取泵入口处 1-
( λ dl c2g + ∑ζ c2g )ρg ＜ 0． 05
2 2 n 2 2 2
（ 3）
2 断面， 断面和减压炉入口处 2则管路所需扬程 ［ 2 ］ 为 ：
李志锋* 1Leabharlann 王胜军2王振波
2
章大海
2
（ 1． 中国石化青岛炼油化工有限责任公司； 2． 中国石油大学（ 华东） ）
摘
要
某炼化常减压装置常底油泵富余能头较大， 存在很大能量损失， 通过分析系统中的能耗结构及 常减压装置 离心泵 相似定律 文献标识码 叶轮切割 B 6094 （ 2012 ） 03038704 文章编号 0254-
8 500h进行计算， 叶轮切割后每年产生的节能效 益为 10． 2 万元。当叶轮按照 642． 8mm 方案切割 改造时， 节能效益可达 6． 1% ， 而叶轮切割改造费 所以经济效益较好。 现场改造 用不超过 3 万元， 效果也证明了上述结果。 5 结束语 通过分析常减压装置的能耗结构和影响因 素， 采取切割叶轮方案对常减压装置常底油泵进 行改造， 改造后泵的运行良好， 节能效果明显。
3
× Q2 = 1737 ． 42 Q2
（ 7）
图3
切割抛物线和原泵特性曲线
该泵叶轮直径为 660mm， 根据式 （ 4 ） 确定切 割后叶轮直径：
D2 ' = D2 · Q' 660 × 1003 ． 5 = 642 ． 8mm = Q 1030 ． 5 （ 8）
切割范围为：
D2 － D' 2 700 － 642． 8 × 100% = × 100% = 8． 2% （ 9 ） D2 700
泵出口压力 MPa 1． 450 1． 264
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经济效益分析 按照工业用电每千瓦时 0． 52 元、 年均运行
参
考
文
献
［ 1］ 秦建林． 化工企业泵的节能降耗措施［J］ ． 化工机 2011 ， 38 （ 2 ） ： 243 ～ 244． 械， ［ 2］ 张湘亚，陈弘． 石油化工流体机械［M］ ． 山东： 石 1996 ： 90 ～ 112． 油大学出版社， ［ 3］ 钱锡俊，陈弘． 泵和压缩机［ M］ ． 山东： 中国石油 2007 ： 28 ～ 43． 大学出版社， ［ 4］ 章大海，王振波，王胜军，等． 催化装置分馏塔顶 J］ ． 化工机械，2010 ， 循环回流油泵节能改造方案［ 37 （ 6 ） ： 767 ～ 771． （ 收稿日期： 20111019 ）
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不同流量和泵出口压力条件下调节阀的压降
泵出口压力 MPa 1． 45 1． 25 泵入口压力 MPa 0． 25 0． 25 扬程 m 159． 9 135． 0 调节阀压降 MPa 0． 719 0． 429 调节阀开度 45% 增大
根据工艺流程所需要的泵最大流量数值 1 003． 5m3 / h， 则可确定泵所需扬程为 135m， 具体 参数见表 2 。 表 2 额定参数与目标参数对比
图1
常减压装置常底油泵流程 102 ） 压力 常压 起始设备（ C泵吸入压力 0． 25MPa 泵排出口压力 p d 1． 45MPa
P102A / B 出 口 压 力 为 1． 45MPa， 经调节阀 后， 阀后压力降为 0． 7MPa， 存在较大节流损失。 改造前泵的主要运行参数为：
*
1979 年 5 月生， 266500 。 李志锋， 男， 工程师。山东省青岛市，
参数类型 额定参数 运行参数 目标参数 流量 / m ·h 846． 9 836． 3 1 003． 5
3 －1
3． 1
确定切割量 依据离心泵相似理论中的切割定律 （ 式 4 ～
6 ） 对泵叶轮外径进行切割［3］。 叶轮切割后泵流 量、 扬程和轴功率减小， 效率和吸入特性基本不 变。
Q' D' 2 = Q D2 D' 2 H' =（ ） H D2 D' 2 N' =（ ） N D2
影响因素， 提出采用叶轮切割方式进行节能改造， 改造后节能效果明显。 关键词 中图分类号 TQ051. 21
随着能源短缺的日益严重， 能源节约成为人 。 们关注的重点 对于高耗能的炼油行业而言， 泵 是主要的耗能设备， 其效率直接影响炼油厂的电 ［1 ］ 耗， 也是节能改造的重点 。 某炼化公司常减压 装置常底油泵为 FLOWSERVE 的单级双吸卧式 3 274 ， 额定点流量为 846． 9m / h， 扬 离心泵 8HDS程 150m， 驱动电机功率 450kW。实际运行中发现 调节阀处压力降 该泵出口压力远高于实际需求， 较高， 能量损失较大， 需对其进行节能改造。
（ 上接第 337 页）
［ 5］ JB / T 107642007 ， 无损检测常压金属储罐声发射检 S］ ． 北京： 机械工业出版社， 2007． 测及评价方法［ （ 收稿日期： 20110701 ）
Intelligent Evaluation Method for Tank Bottom Corrosion Based on Bayesian Networks
388
化 FV11201 调节阀厂家 / 位号 KOSO 1101调节阀前、 后压力 1． 40 /0． 7MPa 当前阀的开度 45% 102 ） 压力 p2 终点设备（ F工作介质 常底重油 3 泵质量流量 836． 3m / h 工作介质温度 356℃ 3 工作介质密度 777． 3kg / m
Hg =
2 p2 － p s c2 2 － cs + Δ z2 － s + + ∑h f 2g ρg
（ 1）
3 根据调节阀技术资料， 流量为 105m / h 工况 （ 总 流 量 的 1 /8 ） 下， 阀 门 FV11201 压 力 降 约 为 0． 2MPa； 而实际压力降为 0． 7MPa， 故需进行节能
135 H = kQ2 = （ 1003 ． 5 / 3600 ）
2
在图 4 中， 叶轮直径为 642． 8mm 对应的工作
3 点为（ 1 003． 5m / h， 扬程 135． 3m） 。可以看出， 叶
泵的扬程稍高于目标参 轮切割至 642． 8mm 后， 数， 因此可以较好的实现节能目标， 但同时需注意 加工精度。 切割后泵的功率特性曲线及效率特性曲线如 6。 图 5、
Abstract
Based on Bayesian networks and using related external factors of the tank bottom corrosion，as well
as combined with experts’experience in the field，the Bayesian networks intelligent evaluation model for tank bottom corrosion was established with random repeated hill climbing algorithm and other four heuristic algorithms． Comparing prediction results with acoustic emission testing results shows that the average accuracy ratio can reach 92% ，and this prediction technique can resolve the problem in tank bottom corrosion prediction， as well as can be used in engineering applications． Key words sion testing storage tank，tank bottom corrosion，Bayesian networks，external factors，online acoustic emis-
根据该泵的比转数 n s = 43． 2 ， 可知该泵属于 低比转数泵， 叶轮允许切割范围为 20% ， 即该泵 叶轮的允许切割极限为 560mm （ 该泵叶轮原始直 径为 700mm ） ， 因而切割至 642． 8mm 是允许的。
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2012 年
切割改造后， 需校核该泵出口压力是否满足 工艺流程需求， 具体计算结果见表 3 。 由表 3 可 叶轮切割后， 泵出口压力高于目标值， 能够满 知， 表3
1
运行状况分析
常减压装置常底油泵（ P102A / B ） 将来自常压 102 的常压重油增压后分为 8 路经自动调节 塔 C11201AH 进入减压炉 F102 加热。实际生 阀 FV产中两台相同的泵并联， 实行一开一备运行方式， 然后汇流到减压炉附近， 再分 8 路进料， 在每路分 支上进行节流降压和流量调节， 考虑到每路分支 因此将泵的流程简化为图 的管路和阀门均相同， 1 所示。