注水泵采用前置泵變頻技術(shù)的認(rèn)識(shí)

周玉花 （大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

注水泵采用前置泵變頻技術(shù)的認(rèn)識(shí)

周玉花 （大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

大慶油田注水泵目前均采用高壓電動(dòng)機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)，其耗電量占油田生產(chǎn)總耗電量的40%左右。北九注水站2#機(jī)組采用前置泵變頻技術(shù)，葉輪由11級(jí)減為10級(jí)。日用電由46 080 kW·h減少到41 760 kW·h，日節(jié)電4 320 kW·h。如果將增壓泵電量考慮到注水機(jī)組消耗電量中來(lái)，增壓泵日耗電2 520 kW·h，日節(jié)電仍可達(dá)到1 800 kW·h。

注水泵：減級(jí)：前置泵變頻技術(shù)：節(jié)能

D O I:10.3969/j.i ssn.2095-1493.2011.04.007

注水泵是滿足油田注水、保證地層壓力的原設(shè)備，為了保證較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)滿足油田注水需要，在設(shè)計(jì)上注水泵的容量選型一般都較大。在實(shí)際生產(chǎn)中，特別是在高壓注水系統(tǒng)中，注水泵泵壓與管壓之間存在較大的壓差，必須靠控制出口閥門來(lái)保證注水管網(wǎng)的注水壓力，這樣既造成大量的電能被白白地消耗掉，同時(shí)又由于泵壓較高對(duì)機(jī)泵的運(yùn)行也十分不利。在保證油田配注要求的前提下，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)北九注水站2#注水泵進(jìn)行優(yōu)化減級(jí)并應(yīng)用加裝前置泵變頻技術(shù)，使其能耗降到最低，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

1 注水工藝概況

北九注水站于1987年12月9日投產(chǎn)，現(xiàn)有D300－150×11注水機(jī)組2臺(tái)，主要為北三區(qū)三排、四排、五排，北四區(qū)十排、22#注入站及14-5注入站輸送高壓注水。根據(jù)過(guò)去的注水情況分析，在管網(wǎng)壓力不穩(wěn)時(shí)常造成泵管壓差過(guò)大或過(guò)小，同時(shí)又由于泵壓較高，對(duì)機(jī)泵的運(yùn)行磨損較大，耗電量高，造成浪費(fèi)。

2 前置泵變頻技術(shù)的特點(diǎn)

前置泵變頻技術(shù)系統(tǒng)[1]由1臺(tái)高壓注水泵和1臺(tái)低壓增壓泵組成。通過(guò)前置泵變頻調(diào)參調(diào)節(jié)增壓泵的轉(zhuǎn)數(shù)就可調(diào)節(jié)泵出口壓力和流量，實(shí)現(xiàn)小泵控大泵。注水泵采用前置泵變頻技術(shù)，即對(duì)注水泵拆一級(jí)后，在注水泵進(jìn)口前加裝前置泵，并對(duì)前置泵進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)。其節(jié)能效果是比較顯著的，在工藝上實(shí)現(xiàn)了泵管合理匹配。

3 北九注水站2#注水泵減級(jí)改造

根據(jù)前置泵變頻調(diào)速這一特點(diǎn)，結(jié)合北九注水站生產(chǎn)實(shí)際，2008年4月，對(duì)北九注水站2#機(jī)組進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)改造。機(jī)組泵型號(hào)為D300－150×11，注水電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YK2200-2/990。由于注水泵級(jí)數(shù)較高，電動(dòng)機(jī)功率較小，泵管壓差達(dá)1.3 MPa，因此對(duì)該注水泵采用前置泵變頻技術(shù)，葉輪由11級(jí)減為10級(jí)，以降低多級(jí)注水泵的揚(yáng)程；同時(shí)在注水泵進(jìn)口前加裝前置泵，并對(duì)前置泵進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)，減少電能的消耗。

4 前置泵變頻后現(xiàn)場(chǎng)效果分析

4.1 前置泵變頻后的2#注水泵運(yùn)行情況

前置泵變頻調(diào)速后的2#注水泵（D300－150×10）投產(chǎn)運(yùn)行不久，目前其運(yùn)行狀態(tài)良好，工作電流由減級(jí)前205 A下降到目前的196 A，泵出口壓力由17.0 MPa降低到15.6 MPa，泵管壓差由原來(lái)的1.3 MPa降為0.3 MPa以下，注水單耗明顯降低。從運(yùn)行效果看，節(jié)電效果相當(dāng)明顯，滿足了注水量的需求，注入壓力也達(dá)到了安全生產(chǎn)要求。前置泵串級(jí)調(diào)速前的日用電由46080 kW·h減少到41 760 kW·h，日節(jié)電4320 kW·h，節(jié)電達(dá)到了預(yù)期的目的（表1）。如果將增壓泵電量考慮到注水機(jī)組消耗電量中來(lái)，增壓泵日耗電2520 kW·h，節(jié)電仍可達(dá)到1800 kW·h。

表1 北九注水站2#注水泵采用前置泵變頻技術(shù)前后數(shù)據(jù)對(duì)比

4.2 節(jié)能及經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，日節(jié)電4 320 kW·h，每度電以0.547 3元計(jì)，日節(jié)省0.236 4×104元；每年以300天運(yùn)行計(jì)算，年可節(jié)省70.92×104元；如果將增壓泵耗電考慮到注水機(jī)組耗電中來(lái)，日節(jié)電1 800 kW·h，年可節(jié)省29.55×104元。

實(shí)踐表明，注水泵減級(jí)采用前置泵變頻后，減少了電能的浪費(fèi)，降低了運(yùn)行成本，為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

5 存在的問(wèn)題

（1）近2年來(lái)，在平穩(wěn)運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)前置泵出口壓力過(guò)低或注水泵出口壓力過(guò)低報(bào)警,造成自動(dòng)停泵。

（2）前置泵出口壓力無(wú)延時(shí)保護(hù)功能，當(dāng)管網(wǎng)壓力突然下降時(shí)，前置泵以原頻率給注水泵喂水，易造成注水泵瞬間抽空形成進(jìn)口低水壓停泵。

6 認(rèn)識(shí)

（1）注水泵采用前置泵變頻技術(shù)改善了注水泵上水條件，減少了汽蝕的形成，有效地解決了泵管壓差過(guò)大的問(wèn)題，達(dá)到了節(jié)能目的。

（2）管網(wǎng)壓力平穩(wěn)情況下，合理利用變頻器調(diào)整泵運(yùn)行狀態(tài)，保證前置泵高效運(yùn)行。當(dāng)泵管壓差達(dá)0.50～0.80 MPa時(shí)啟用前置泵最好；同時(shí)，利用變頻調(diào)節(jié)裝置控制注水泵出口流量，盡可能讓注水泵出口壓力（14.6～15.7 MPa）、前置泵出口壓力（0.60～1.45 MPa）在其范圍內(nèi)正常運(yùn)行。

（3）當(dāng)泵管壓差大于1.0 MPa時(shí)，可以停增壓泵直接啟動(dòng)注水泵。

[1]范偉，張春志，王涉華,等.注水泵主要調(diào)速技術(shù)比較[J].油氣田地面工程.2006(3):21－22.

周玉花，2010年畢業(yè)于東北石油大學(xué)，技術(shù)員，從事油田生產(chǎn)保障技術(shù)管理工作，E-mail:yhzhou02@petrochina.com.cn，地址：大慶油田第三采油廠第一油礦生產(chǎn)保障隊(duì)，163256。

2011-05-12）