李艳杰
吉林省宇琦泵业有限公司
前言
随着人们对环境的日益关注，以及降低成本的需求不断增加，能源效率成为工业界的一个重要课题。为了积极响应国家节能减排政策，全面满足石油化工行业节能升级改造的需求，宇琦泵业联合北京航空航天大学、吉林工业大学的专家团队联合攻关，历经3年多的艰苦努力，成功研制出符合石化行业标准的新型尖端专利产品 - 小流量高扬程高效节能泵，也是国内首家采用航天发动机涡轮叶片设计理论及方法的泵公司，该系列泵比普通的小流量离心泵效率高出12 % - 800 %，扬程提高了50-100倍。并采用航空电传操作系统及监控系统对泵的运行效率、轴功率、电流、电压、振动、出入口压力等所有运行数据进行全程记录监控并分析，及时发现潜在的故障及故障产生的根本原因。该系列泵适应介质及温度范围广，可用于含固体颗粒、气体、液体混合介质等严苛工况，获得了国家发明专利和软件知识产权证书。
概况
中国石油锦西石化分公司加氢改质注水泵（P-1102/A、B、C）采用的是往复泵，当前运行故障率较高，平均维修频率为12 次/年，主要表现为填料磨损、水阀失效等。存在的风险主要是设备频繁切换带来的包括反应系统波动、高压窜低压、施工风险等。
分析主要原因有两方面，一是往复泵易损件较多，尤其填料密封设计使用寿命短（仅3个月），难以实现长周期；二是当前使用的往复泵型式落后，现加氢改质往复泵线速度高达6.95 m/s，虽然API 674规范要求中未明确最低线速度要求，但大量的实践数据充分证明，当线速度小于1.2 m/s时，往复泵故障率会大幅下降。
综上所述，决定对该注水泵结构型式进行改造。结合调研结果，确定了两个改造方向：一是选用更加可靠的往复泵，二是采用离心泵替代。
改造方向一：往复泵。3月份，对类似工况下使用往复泵效果相对较好的高桥石化、庆阳石化进行了现场调研，两家单位均选用进口往复泵，高桥石化平均故障周期为3~4个月，庆阳石化检修周期能达到1次/年，两家单位现场均存在填料漏水现象。
改造方向二：离心泵。符合当前小流量高扬程工况（流量10 t/h，扬程1000 m）选用离心式注水泵的成功案例相对较少，电话调研抚顺石化分公司石油三厂加氢装置2020年选用离心泵（宇琦泵业新型尖端专利产品 - 小流量高扬程高效节能泵）替代高速泵，反馈运行情况较好。4月11日至12日，机动处组织属地、维运中心现场调研。
现场实际调研情况
通过抚顺石化现场实际考察，该泵出厂日期：2017.7；安装日期：2017.9；投入使用日期：2017.11。见设备说明表。
从实际运行状态表统计：2017.11-2024.2 累计运行76个月。
见设备运转时间累计表：
密封使用情况：2022-10-9 密封泄漏更换。2023-11-4 更换二套轴承，一套密封。
见设备检修记录表：
通过与设备管理人员及操作员工了解，该泵自2017.11起到2024.02已累计平稳运行76个月，振动值始终保持在1.0-1.5 mm/s之间。
检修情况：2022-10-09 因密封泄漏，更换一次机械密封。2023-11-04更换二套轴承，一套机械密封。此泵为BB5结构，却只需一套机械密封，泄露点少，无平衡机构，避免了因来料不足而产生振动和平衡机构研磨损坏造成停泵情况，拆卸维修简单方便。只需拆除联轴器中间加长节，便可更换轴承；拆除联轴器中间加长节和轴承，便可更换机械密封。
技术比较
不同泵型存在的主要缺点、宇琦泵业新型小流量超高扬程超高能将离心泵的突出优点以及不同泵型性能比较详见：《泵沙龙》文章“新型尖端专利产品 - 小流量超高扬程超高能效离心泵”。在此不再赘述。
应用业绩
由于结构型式决定了离心泵运行稳定性方面大大优于往复泵，但符合小流量高扬程且能替代往复泵、高速泵的离心泵泵型相对较少。而宇琦泵业的新型尖端专利产品 - 小流量高扬程高效节能离心泵的出现，正好填补了这方面的空白。
案例一、抚顺石化分公司反应产物注水泵改造
1. 改造前泵技术数据
原泵位号： P103A
原泵型号： GSB-L-8（高速泵）
泵送介质： 软化水
泵送温度： 40 ℃
流量： 8 m3/h
扬程： 1100 m
转速： 19163 r/min
效率： 24 %
泵轴功率： 100 kW
电机功率： 110 kW
出厂日期： 2001年
生产厂家： 北京航天石化技术装备公司
图1：高速泵
2. 改造原因
泵结构型式为高速泵，由于转速高，效率低，在运转时配件磨损快，更换周期短，维修成本高，耗电高。
3. 改造后泵技术数据
泵位号： P103A
泵型号： 120MDAY-G10-1000
泵送介质： 软化水
泵送温度： 40 ℃
流量： 8 m3/h
扬程： 1100 m
转速： 2950 r/min
效率： 64.76 %
泵轴功率： 37.04 kW
电机功率： 55 kW
出厂日期： 2017年7月
生产厂家： 宇琦泵业
图2：小流量高扬程高效节能离心泵
4. 改造前后现场对比
图3：高速泵（左）和小流量高扬程高效节能离心泵（右）
5. 节能情况
自2017.11至2024年2月，累计运行76个月。
累计节省电量：（100 －37.04）×24小时×76个月×30天 = 3445171 kW.
累计为抚顺石化节省电费：344.5万元。
案例二、陕西延长石油高压水泵节能方案
1. 产品信息
设备位号： P-101AB
设备名称： 高压水泵
泵送介质： 除盐水
介质密度： 1020 kg/m3
泵送温度： 40 ℃
流量： 20 m3/h
扬程： 710 m
入口压力： 0.5 MPaG
出口压力： 7.6 MPaG
2. 节能、降本方案
1）宇琦泵业研发的MDAY-G系列小流量高扬程高效节能泵，优化了三维流体过流部件形状，减少了三维流体过流部件尖端涡流造成的损耗，提高了10%～20%的泵效率。
2）与普能多级离心泵相比，MDAY-G系列泵只在低压端配置了一套机械密封及机封辅助系统，节约了采购及维护成本。
3）MDAY-G系列泵采用自平衡方式，取消了普通多级离心泵的平衡机构，避免了因平衡机构失效造成的振动超标、机封和轴承等的损坏（MDAY-G系列泵轴承箱处的振动值低至1.8 mm/s以下）。
3. MDAY-G型泵与普通卧式多级离心泵性能参数对比
案例三、吉林油田公司红岗采油厂集装箱式高压注水系统
1. 性能参数
位号： 注水泵A/B
泵型号： 840MDAY-G20-2500
泵送介质： 水
泵送温度： 常温
流量： 18.5 m3/h
扬程： 2500 m
转速： 2950 r/min
效率： 63 %
电机功率： 220 kW
出厂日期： 2018年1月
图4：集装箱式高压注水系统外观（野外安装快速、安全、便捷）
图5：集装箱式高压注水系统（内部展示）
2. MDAY-G型泵与普通卧式多级离心泵性能参数对比
案例四、中国石油塔里木油田公司外输泵
1. 性能参数
位号： P101
泵型号： 180MDAY-G10-1000
泵送介质： 外输原油
粘度： 20 mPa·s
泵送温度： 65 ℃
流量： 10 m3/h
扬程： 1000 m
转速： 2950 r/min
效率： 67 %
电机功率： 55 kW
出厂日期： 2022年10月
图6：外输泵
图7：外输泵（现场展示）
2. MDAY-G型泵与普通卧式多级离心泵性能参数对比
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