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    变频技术在长输管道输油泵机组上的应用

    2018-11-13   来源:   点击数:22次 选择视力保护色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)   合适字体大小:
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       中国钢管信息港编辑报道:变频技术在长输管道输油泵机组上的应用刘国豪1杨磊1张帅2杨晓明3谷英翠1张鑫1李睿1 1.中国石油天然气集团公司油气储运重点实验室中国石油管道科技研究中心,河北廊坊065000;2.西安长庆科技工程有限公司,陕西西安710000:3.中国石油管道公司秦皇岛输油气分公司,河北秦皇岛066000刘国豪等。变频技术在长输管道输油泵机组上的应用。油气储运,2012,1命。针对该问题,提出了对泵机组采用变频调速改造的方法进行节能控制。输油泵节能原理:保持离心泵输送流量不变,减小离心泵扬程。以某实际运行长输管道为例,详细介绍了高压变频改造项目在长输管道输油泵机组上的节能测试过程,对比分析了输油泵机组加装变频装置前后的节能效果。结果表明:加装变频装置后,节流率、功率因数和机组效率均满足评价标准SY/T6275―2007限定值和节能评价值的要求,管道20082009年度节省电费304.5X104元。
      
      长输管道系统中,异步电机为输油泵(大多数为离心泵)提供动力,是管道运行的主要耗能设备之一。每台输油泵的年运行时间经常超过6000h,因此,电动机的耗电量直接影响管道的运行成本。在确保完成输油任务的同时,降低电机耗电量,是输油企业节能减排的重要任务。
      
      工程概况工程是在截流式合流制排水系统基础上改造而成。该系统在晴天截流污水,而在雨天当降雨量超过泵站提升能力时开启闸门,雨污水溢流进入附近水体。泵站设计规模为1000m3/山服务面积为0.087km2;服务区内主要是生活小区,占总面积的90%,其他为商店、诊所、办公楼和餐饮等。共有三条支线管道流进入泵站,工程实施时选取其中流量较大的一条支线,其全长约为420m,服务面积为0.0297km2,管材为混凝土预制管,管径为DN300 ~DN500,两个检查井之间的管道最长为40m,晴天时支线末端流量为250~300m3/d.针对沉积物控制的管道清洗需要定期进行、冲洗周期短、冲刷强度相对低的特点,开发了穿孔管冲洗和旋流分离相结合的管道沉积物控制技术。工程分为管道冲洗和水力旋流分离两部分。管道冲洗通过给预先敷设在管道中的穿孔管提供高压水产生射流,冲刷管道沉积物并使其迁移至下游检查井或者泵站。沉降在检查井中的沉积物通过人工方式或吸泥车清除,而对进入泵站的泥水混合物则通过旋流分离去除沉积物,并贮存在储泥池里(流程见)。
      
      中国钢管信息港编辑报道:工艺流程穿孔管的管材为低密度高压聚乙烯。穿孔管的结构参数包括孔径、孔间距和开孔角度;运行参数包括压力(或射流速度)和冲洗时间;其他参数主要包括安装高度。本工程所选用的相关参数是根据模拟试验结果并结合工程情况而确定(管径为DN400,管长为40m),具体见表1.在管道中敷设穿孔管时孔口沿管道中轴线对称朝下,每隔1m根据安装高度安装支撑,在两头的检查井内固定,之后穿孔管在检查井内通过90.弯头沿井壁固定向上至井盖下5~10cm处,末端安装消防水管活动接头,便于和水泵的软管连接。冲洗时通过车载式自吸汽油泵和水箱来为穿孔管供水,管道两端分别同时供水。按照上述参数和管道长度,安全系数取1.2,经水力计算并校正后选择WP -20X型自吸泵,流量和扬程分别为36m3/h和260kPa,配置两台。并配置水箱容积为4m3的水车和2段25m的消防软管。
      
      穿孔管冲洗的技术参数水力旋流分离是通过水泵给旋流分离器提供高压水头,在分离器内产生高强度的离心力场来分离泥水混合物中的固体颗粒物,经分离后相对较洁净的水经顶部溢流口排出,浓缩液经底流口排出,通过去除其中的颗粒物来达到净化水质和削减污染负荷的目的。工程选用XQ -25型水力旋流分离器,其处理能力为25m3/h,分离能力为20~50pm.潜水泵的处理能力和旋流分离器的处理能力相同,也为25m3/h,扬程H=h++hf,其中为集水池底至旋流器进口的高度,为6.3m;h2为旋流分离器的最大进口压力,为120kPa(12m水柱);hf为沿程阻力损失和局部阻力损失之和,经计算为24kPa(2.4m水柱)。经计算水泵所需扬程为207kPa.选择-22-4型潜污泵,流量为25m3/h,扬程为220kPa,功率为4kW. 1.3储泥池旋流分离器底流口的流量占进口流量的4%,每两周对上游管道冲洗一次,每次冲洗消耗冲洗水量为8 ~12m3,集水井管道自有水量为15每次管道冲洗后旋流分离器需运行1h左右,每次产生的泥浆体积为1m3.设计储泥池尺寸为1.5mX1.5mx1.5m,同时在1.0m处开孔并设置阀门,以供沉淀后上清液回流至泵站,有效利用储泥池容积,减少清淤频率。
      
      2运行方式及效果冲洗从上游管道往下游逐段进行。冲洗车在水箱加满水后在需要冲洗的管段中间位置就位,将软管和水泵连接,再将软管和冲洗管用活动接头连接,打开水泵,冲洗2~3min后关闭水泵停止冲洗,在下一管段重复以上操作。在冲洗管道的同时运行旋流分离器。在冲洗全部完成后当集水池水位降至最低时停止运行水力旋流分离器,清理检查井的沉积物,将储泥池的阀门打开将上清液排入泵站集水井。
      
      冲洗周期根据管道沉积强度、冲洗管的冲洗能力和降雨周期确定,主要是考虑在溢流发生前将管道沉积物排出系统。
      
      在本工程中冲洗周期为2周。
      
      2.1冲洗曲线~4)进行了冲洗,管段的资料见表2.表2冲洗管段基本情况经冲洗后下游出水口水样中的ss浓度随时间的变化如所示。
      
      从可以看出,冲洗开始后出水SS浓度在30s内迅速升高,在冲洗60 ~90s后达到最高值,在150~180s时又降至较低水平,基本完成冲洗过程。
      
      模拟试验的冲洗效果见。
      
      穿孔管冲洗效果2.2旋流器的分离效果1mg/L,进、出水D5.分别为55.2%、6.3%、32.5%,说明旋流器对污染物的去除效果较明显。旋流分离器的去除效果主要与进水中颗粒的粒径分布有关,中位粒径D50越大则去除效率越高,经分离后,悬浮颗粒物的中位粒径变小。
      
      2.3工程实施前后污染物浓度的变化工程实施前后CSOs污染物浓度的变化见。
      
      工程实施后溢流污染物浓度明显降低,SS和COD平均浓度分别降低了23.9%和23.2%.监测结果表明清洗管道对削减CSOs污染负荷有明显效果。
      
      工程实施前后溢流水质的比较表3工程运行成本项目燃油水费电费人工合计数值5.124.56-36.843.890123.46 -135.74注:水价、电价和燃油价格参照工程地的物价水平。
      
      2.4污染负荷削减估算降雨数据,降雨量>5mm的降雨事件共有62次,平均降雨量为11.8mm,平均降雨历时为9h. ~300m3/d,平均为12m3/h,根据2城市地表径流系数为0. 8,如不考虑管道的渗入和渗出,则通过平均降雨量和服务面积计算得到雨水量为17383m3,截流倍数为2,则年总溢流量为3 991m3.有研究报道,溢流的COD和SS平均值分别为614、84mg/L3,结合年总溢流量计算得到年溢流污染负荷:COD为2 730kg.工程实施后COD和SS平均浓度分别降低了23.2%和23.9%,因而削减的COD和SS负荷分别为568.4、52.5kg. 3经济性分析不包括冲洗车的投资在内,设备材料费用共计1.38万元,安装费用为1.23万元,土建费用为1.82万元,工程总投资为4.43万元,投资成本为320元/m管道,随着冲洗管敷设长度的增加,单位管长的投资成本会降低。假定清洗车每次行走距离为5km,耗水量为8~12m3,用电量为7.2kWh,每次2个工人,共工作2h,运行成本见表3. 4讨论4.1技术特点与CSOs的末端控制相比,基于沉积物的CSOs控制是在CSOs发生之前采取措施,因此更加主动,同时实施难度更小。传统和主流的管道清淤主要依靠机械,或者高压水力清洗配合吸泥车,这些技术主要是针对管道淤积严重的情况。而基于沉积物的溢流污染控制要求经常性地清洗管道。预埋穿孔管冲洗技术正好满足了这样的技术要求,可以有效清洗管道,同时清洗时间短,并且操作方便。水力旋流分离器占地小,可通过多个旋流器组合来适应水量变化,组装方便,分离效率高,不需要开挖。
      
      4.2适用场合由于穿孔管的冲洗强度和冲洗范围均有限,对大口径管道和压实的管道沉积层的冲洗效果要差些,因此适用于中小口径的排水管道,建议管径矣DN500,同时在敷设穿孔管前最好对管道进行一次彻底清淤。为了降低安装费用,建议在管道敷设和改造时预埋穿孔管。穿孔管冲洗能够满足检查井之间管长矣40m的大多数管道的清洗,对于管道长度特别大的,由于阻力损失较大,局部冲洗强度较弱,不能达到较好的冲洗效果,同时水量较大导致所需的穿孔管管径较大,对于口径较小的排水管道可能会影响其输送功能。
      
      4.3管道清洗控制CSOs的相关思考管道清洗可有效削减CSOs污染负荷,针对特定场合下管道的特点开发适宜的清洗技术及编制相应的清洗规程具有重要意义。对管道清洗技术的要求是经济、有效、快捷和方便,管道清洗规程应包括管道清洗周期以及清洗流程。清洗周期应综合考虑管道沉积强度、管道冲洗技术的冲洗能力、降雨周期和降雨强度等因素以满足经济性的要求。中国钢管信息港编辑报道
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