油田站庫機泵節能降耗措施及效果

林達 李長斌（大慶油田有限責任公司第六采油廠）

油田站庫機泵節能降耗措施及效果

林達 李長斌（大慶油田有限責任公司第六采油廠）

站庫機泵耗電已占油田耗電的60%，由于機泵高配低效等原因，造成實際生產運行中大量電能浪費。通過對大慶油田第六采油廠第三油礦部分站庫機泵能耗高的原因進行分析，找出了存在的問題，并采取了相應的措施，解決了部分機泵高耗低效的問題。2010年共實施大泵換小泵7臺，多級泵減級3臺，單級泵葉輪切削5臺，變頻精細調整18臺次，站庫系統耗電3 419×104kW·h，與2009年對比，實現節電519×104kW·h，節電率13.2%。

離心泵 泵效 能耗 節能措施

D O I:10.3969/j.i ssn.2095-1493.2011.03.019

能源是當前和今后相當長一個時期內，制約社會經濟發展的突出瓶頸，為緩解能源瓶頸制約，就要千方百計增加供給，但能源資源是有限的，增加供給會受到各種條件的制約，根本出路是堅持開發與節約并舉、節約優先的方針，大力推進節能降耗，提高能源利用效率。據統計，我國驅動各種泵的電動機每年所消耗的電量，約占工業能源消耗量的75%，總能源消耗量的60%。因此，做好機泵節能降耗工作，對節能減排具有十分重要的意義。

1 站庫機泵能耗分析

1.1 能耗概況

經統計，大慶油田有限責任公司第六采油廠第三油礦近幾年注水、污水、集輸油系統機泵年耗電為1.55×108kW·h，占年綜合耗電的59%左右，其中注水系統年均耗電為1.13×108kW·h，主要為外輸水耗電；污水系統和集輸油系統年均耗電為0.42×108kW·h，主要包括轉油站外輸油、摻水、熱洗耗電，污水站污水處理、外輸耗電，聯合站脫水及原油外輸耗電。由于注水系統均為強電高壓系統，采油礦無法對其采取有效的節電措施，因此，重點解決的是污水系統和集輸油系統的耗電。

1.2 集輸油和污水系統能耗分析

第三油礦2007—2009年各系統機泵耗能情況：集輸油系統年耗電約為2 500×104kW·h，污水系統年耗電約為1 700×104kW·h。根據統計數據，我們對各站之間進行了橫向對比，通過數據對比發現，相同系統間不同站庫能耗存在較大差異，如轉油站外輸油系統輸液單耗，最高的站輸液單耗為0.46kW·h/t，最低的站輸液單耗僅0.1kW·h/t。經過進一步現場落實，認為造成部分站庫機泵能耗高的主要原因有以下幾個方面：

（1）機泵的排量過大，存在“大馬拉小車”問題，而為了保證正常生產，需控制泵出口閥門，造成機泵運行能耗過高。

（2）機泵的揚程過高，運行時泵管壓差較大，第三油礦轉油站全部采用摻水泵，最高的站泵管壓差達到0.7 MPa，造成機泵能耗浪費。

（3）各系統配備的泵大部分為同一規格型號，適應性較差。單泵運行的，季節適應性差，如摻水泵由于冬夏摻水量不同，夏季運行時就需控制出口閥門；多泵運行的，富裕的排量較多，需控制泵出口閥門，造成機泵運行能耗過高，如污水外輸泵。

2 機泵的節能措施

機泵能耗高是由機泵運行效率低引起的，機泵的運行效率是由泵的運行工況點所決定的。所謂泵的運行工況點從理論上講是由離心泵的流量——揚程曲線與管路特性曲線的交點，它隨著泵的流量和揚程的變化而變化，而管路特性曲線在給定的管路系統中其所需的揚程基本不變。如果泵的運行工況點正好是泵能提供的揚程與管路所需揚程，那么此時泵運行效率最高；如果泵運行工況點偏離了額定工況點，泵的運行效率就會變低。

離心泵運行的工況點決定了泵運行效率的高低，而要提高離心泵運行效率就要用技術的手段調整離心泵的工況點，使離心泵工況點在高效區運行。從理論上講，調整離心泵的工況點的方法有兩種：一是改變管路特性；二是改變離心泵性能曲線。由于在已建的系統中，管路特性曲線一般無法改變（改變管路特性曲線投資高），因此廣泛采用的是改變離心泵性能曲線的方法。根據第三油礦各系統機泵存在的主要問題，采取了具體措施加以解決。

2.1 合理確定泵的型號，實現梯級匹配

由于站庫各系統所配備的機泵均為同一型號，而冬夏生產運行模式不同，機泵已不適應生產需求，因此我們根據各站庫的實際生產情況，選擇合理的泵型進行更換，實現泵大小的梯級匹配，滿足不同生產需求。如喇661中轉站原摻水泵型號為DYGZ100-50×4，排量100m3/h，揚程200m，日均摻水耗電2 340kW·h。由于摻水泵排量較高，日常生產需控制閥門，根據該站所轄井數等實際情況，我們選擇更換DY65-50×4型摻水泵，更換后排量65 m3/h，揚程仍為200 m，滿足了日常生產需要。由于選擇泵型合理，摻水耗電大幅降低，由更換前的2 340kW·h下降到1 280kW·h，日均實現節電1 060kW·h，見到較好的節電效果。

2.2 合理降低泵的揚程，實現降壓運行

2.2.1 離心泵減級[1]

根據水泵所需揚程，對原泵進行減級改造。如喇551轉油站1#外輸泵型號150D-30A×4，排量150m3/h，揚程122.8m，運行時泵壓0.5MPa，管壓0.4 MPa，日耗電550kW·h,輸液單耗為0.19kW·h/t。2010年4月對該泵實施減級，由四級減為三級，減級后泵壓降至0.4MPa，管壓為0.35 MPa，泵管壓差進一步降低，耗電量由減級前的550kW·h降至350kW·h，輸液單耗由0.19kW·h/t下降至0.13kW·h/t，日均節電200kW·h。

2.2.2 葉輪切削

通過對離心泵葉輪外徑進行切削，合理降低離心泵的揚程，同時使其排量也得到有效降低，滿足生產需求，達到節能目的。如喇560一段污水外輸系統，平時運行兩臺污水外輸泵，一臺型號為300DFSY58，排量792m3/h，揚程58m，另一臺型號為200SS59，排量533m3/h，揚程60m，日均外輸污水30 500m3左右，日均耗電6 500kW·h?？紤]到兩臺泵揚程不匹配，且排量有富余，我們對型號為200SS59的污水外輸泵葉輪進行了切削，切削后泵排量降為490m3/h，揚程為52m，切削后仍運行兩臺泵，雖然總體排量有所下降，但仍能滿足生產需要，在外輸污水總量不變的情況下，耗電量由切削前的6 500kW·h下降至5 760kW·h，日均實現節電740kW·h。

2.3 合理運用變頻裝置，實行降速運行

變頻調速技術的應用，較好地解決了控制閥門生產的難題，合理的優化調整，解決了裝置對機泵設備的沖擊損壞。通過對各系統安裝的變頻拖動裝置的不斷優化，也使各系統耗電進一步降低，見到較好的節電效果。如喇601轉油站日均外輸為3 850t，未安裝變頻時，需控制閥門進行生產，日均外輸耗電1 550 kW·h，輸液單耗為0.4 kW·h/t。安裝變頻器后，通過優化調整，外輸泵泵壓大幅降低，由安裝變頻器前的1.5 MPa下降至0.5 MPa左右，變頻器運行頻率僅為33Hz，由于頻率降低，外輸泵轉速明顯降低，耗電量由安裝前的1 550 kW·h下降至900kW·h，輸液單耗由0.4kW·h/t下降至0.24kW·h/t，日均節電650kW·h。

3 應用效果評價

2010年，第三油礦在站庫各系統機泵共實施大泵換小泵7臺、多級泵減級3臺、單級泵葉輪切削5臺、變頻精細調整18臺次。通過對第三油礦站庫系統能耗高的機泵采取一系列的措施，2010年第三油礦站庫系統耗電3 419×104kW·h，與2009年耗電3 938×104kW·h相比，實現節電519×104kW·h，節電率13.2%，見到了較好的節電效果。

4 結束語

機泵的綜合單位能耗取決于機泵運行效率的高低，在油田實際生產中，采取什么樣的降耗增效措施要考慮操作成本等因素，需結合現場條件和實際情況靈活應用，前提條件是滿足生產所需。

（1）對給定泵裝置降低單位能耗的方法很多，但投資少、收效快的最好辦法是對葉輪進行改造，使其提供的揚程接近泵所在系統的管路所需揚程和流量，滿足生產要求。

（2）對于可控制總量的系統，可以通過合理的機泵梯次匹配來實現。

（3）對于變頻拖動的機泵要合理調整運行頻率，運行頻率在額定頻率50%以下時，機泵節能效果明顯降低，且易損壞機泵裝置，應采取換泵措施。

[1]姬忠禮,鄧志安,趙會軍.泵和壓縮機[M].北京:石油工業出版社,2009.

林達，2010年畢業于大慶石油學院，現從事油田生產管理工作，E-mail：liuhui7@petrochina.com.cn，地址：大慶油田第六采油廠第三油礦，163154。

2011-03-18）