集輸系統節電措施的綜合應用

關天勢（遼河油田公司質量節能管理部）

錦州采油廠集輸系統有歡三聯、錦一聯、新三聯3 座聯合站，年消耗電量占錦州采油廠24%，而集輸系統的用電成本占全年成本的36%～45%，因此集輸系統節電對錦州采油廠的運行成本具有實質性的意義和作用。集輸系統用電機泵設備共有264臺，設備新度系數0.36；常年運行設備98 臺。用電消耗變化分為冬季與夏季，冬季日消耗電量約13×104kWh，夏季消耗電量約7×104kWh。主要分注水系統、外輸系統、低壓設備系統、電熱帶系統、日常用電系統。

1 用電消耗高原因分析

用電消耗高的原因主要包括3 方面：生產工藝流程復雜，造成中間環節消耗電量多，從而導致用電量大；機泵設計工況與實際運行工況相差較大，能量損失在管道阻力上；精細化管理不到位，部分電能無效消耗。

1.1 生產工藝流程

集輸系統工藝流程的設計滿足多種生產情況需要，從安全、可靠生產角度來講是合理的，但從生產能力、生產的實際情況出發，沿用老一套的工藝持續生產只能造成各種能耗的巨大浪費。

外輸油系統包括三座聯合站外輸商品油，采取的是三座聯合站共同外輸，啟用2 臺高壓（355 kW、6000 V）離心泵、1 臺55 kW 的低壓離心泵，每日耗電量9000 kWh，而且高壓設備需定期保養。

新三聯進站液經過一次沉降罐后進入陶粒電脫水器，停留時間12 h 以上，2 h 巡檢1 次，4 h 放水1次，然后進入二次沉降罐，由于溫度的損失沉降后含水仍偏高，底水泵排量較大，耗電量大。

錦一聯有一套單獨的污水處理工藝，即污水從一次沉降罐后需經核桃殼過濾器二級過濾，經深度精濾器精濾后外輸。而錦一聯污水處理系統核桃殼過濾器、精濾器長期運行，內部濾料未及時更換，多次的水質監測出現過濾后水比濾前水質差。

污水處理系統有兩套空氣壓縮系統，確保2 座污水站氣動閥的正常使用，均不能在滿負荷運行，一方面低負荷運行無效能耗大，另一方面多臺運行維修費用高。

1.2 機泵工況

機泵設計工況與實際運行工況相差較大，生產流量需要通過閥門來控制，造成機泵運行效率低下，單耗偏高，耗電量大；部分機泵長期運行磨損嚴重，產生機械損失，包含葉輪圓盤粗糙與液體之間產生的輪阻損失、泵軸與填料密封裝置之間的摩擦損失，以及軸與軸承之間的摩擦損失。

注水系統注水泵屬于高壓設備，在運行中一直采取穩定連續運行的方式，注水量的變化在變頻設備不完善的情況下只能通過閥門來調整，而且注水泵設計排量均偏大，導致整體注水單耗在7.0 kWh/m3左右，日消耗電量占整個集輸系統電量的50%以上，最高可達65%。

集輸系統有3 臺摻油泵，功率90 kW，排量均在120 m3/h，而摻油在夏季的量只有45 m3/h，通過近幾年耗電量核算，單耗已升至設計單耗值的兩倍，是典型的高能耗設備。同樣投產時間長、能耗高的機泵有脫水泵、錦一聯外輸油泵。錦一聯外輸油泵是離心泵，用于輸油，介質不合，磨損大、能耗高、效率低。

多臺泵并聯運行存在諸多問題，如計量不完善，機泵流量匹配不合理，機泵不能處于工作點的高效區。

1.3 管理粗放

生產過程中用電的精細管理也是控制用電的一個有效措施。結合精細管理，對集輸系統的耗電點進行了全面的排查，問題逐一顯露出來。

首先是電熱帶的使用。每年冬季10月至次年4月，集輸系統生產流程使用電熱帶防止管線等凍堵，日增加用電量2×104kWh，全年消耗420×104kWh，占整個集輸系統冬季用電的20%左右，耗電量非常大。

生產調控環節無效消耗電量多。一是聯合站底水泵運行時間長、處理底水量大；二是三座聯合站的輸油泵隨著外輸油罐位的變化，消耗電量變化較大，老三聯的外輸油泵在罐位高與低耗電差值達700 kWh；三是由于工藝環節不完善、閥門關不嚴等問題，導致產生大量的回流量，無效消耗部分電量，如注水泵回流閥不嚴導致每日多消耗電量1.7×104kWh。

存在部分機泵帶“病”運行，帶“病”運行機泵產生的機械損失、容積損失等都會導致耗電量增加。節能設施不能達到使用率100%也是電量消耗大的一個原因，由于工藝限制、變頻器自身問題、生產處理量需要，以及機泵待修等，經調查變頻器的使用率僅75%，僅此一項日增加的耗電量至少5000 kWh。

值班室照明、站區照明、冬季空調的使用電量雖然不到整個集輸系統耗電的1%，但積少成多也會造成整個用電量的上升。值班室照明、站區照明、冬季空調使用全年用電累計221×104kWh。

2 節電措施的綜合應用

針對集輸系統用電能耗存在的問題，本著經濟性、實用性、安全性的原則，盡量節省投資，在盡可能少改動工藝流程、不更換現有設備的情況下，著重管理性改造，實現節電的目標。

2.1 優化生產工藝流程

優化生產工藝流程是在原有工藝流程的基礎上進行簡化，達到節電的目的。

2.1.1 優化外輸油工藝流程

原有外輸油工藝流程是新三聯、老三聯外輸油泵共同外輸，同時至少啟用2 臺6000 V、355 kW 的離心泵，日消耗電量至少9400 kWh，同時至少增加1 臺高壓泵的維護費用，人員的勞動強度增加，存在安全隱患。對外輸油系統進行工藝簡化，利用新三聯摻油泵直接外輸至老三聯，由老三聯統一外輸。優化新三聯一臺高壓外輸泵的同時提高新三聯摻油泵的泵效，盡量靠近最佳工況點運行。總用電量日減少5200 kWh，見圖1。

圖1 外輸油工藝改造前后對比

2.1.2 優化新三聯脫水系統

新三聯脫水系統經一次沉降、陶粒電脫水器、二次沉降，需要多次的放水，且經過的脫水環節多，中間溫度損失大，到二次沉降罐處效果差，生產管理中難度大，尤其是中間的陶粒電脫水器，需要隨時觀察脫水器內水位的高度、含水情況，底水泵、脫水泵的負荷也大，電消耗多。對每段生產參數分析并結合化驗室脫水溫度的拐點圖，停運陶粒電脫水器，提高二次沉降溫度，提高沉降效果的同時降低脫水量、底水量及耗電量。

改造后二次沉降罐出口含水降低10%～15%，脫水量降低200 m3/d，后段的底水量降低70 m3/d。每天可節電170 kWh，見圖2。

圖2 新三聯脫水系統改造前后對比

2.1.3 優化錦一聯污水系統

錦一聯污水系統中過濾器長期運行，內部濾料長期未更換，已失去過濾作用，且經常出現濾后水指標高于濾前水指標。污水系統中設備較多，管理難度較大，效果極差，針對此問題，結合歡三聯合站污水處理系統，對錦一聯的污水系統進行改造。

停運錦一聯污水崗，沉降罐污水直接進入污水罐，利用輸油崗以前停運的污水泵把污水輸至污水站。共停運污水崗各種設備20 余臺，其中機泵總功率195 kW（日常運行，不算備用），日節電1700 kWh。

流程改造后水質的控制通過調整界面而藥劑量不變，完全滿足水質指標要求。利用錦一聯停運的污水泵并合理調配歡三聯閑置的變頻器，日消耗電量2300 kWh，比改造前日消耗4000 kWh 電量減少1700 kWh，同時減少該崗位10 名人員，補充至其他缺員的崗位。

2.1.4 優化污水站空壓機系統

常規污水站投產，新投運2 臺空壓機，滿足儀表控制要求。投產的深度站空壓機是低效活塞壓縮機，耗電量偏大，且經常出現故障。停運深度站的2 臺壓縮機，共同使用常規站的壓縮機可滿足污水設備氣動閥等的需要。日節電330 kWh。

2.2 精細生產過程管理，逐項、逐點降低集輸系統耗電

2.2.1 全面排查生產系統冬季用電熱帶

冬季電熱帶運行182 d，日消耗電量2×104kWh，占冬季日用電的20%。電熱帶全面積的定時啟運、定時停運造成冬季耗電量上升幅度大，且沒有系統的管理方式及運行方式。針對耗電量大的實際情況，從夏季開始對站內所有的電熱帶進行了逐一排查，歷時3 個月，查明所有需使用的電熱帶的用途，整改混亂連接電熱帶20 余條。結合電熱帶的用途與生產實際情況啟運電熱帶，既要保證生產安全運行，又要杜絕全面定時啟運情況。電熱帶日最高耗電量1.6×104kWh，平均日耗電量1.2×104kWh。

2.2.2 調控生產過程控制，降低用電量

三座聯合站底水泵的運行時間與二次沉降罐、好油罐內的底水量相關，最初在老三聯實施動態沉降工藝后，底水量大幅度減少，日可節電170 kWh。隨之新三聯、錦一聯均采取了動態沉降工藝，使二次沉降罐溢流含水控制在2%以下，底水由以前的2 d 抽取1 次降低為一個月甚至更長時間抽取1 次。該項措施日降低用電400 kWh。

在同樣的生產環境中，機泵效率低也是耗電量高的一個原因，對機泵進行調整實施起來困難較大，而通過生產工藝控制方式的調整，同樣可達到提高泵效、降低耗電量的目的。三座聯合站的外輸油量是根據需要定的，調控的范圍小，通過分析后降低機泵做功能耗，可有效降低機泵的耗電量。該方法是通過輸油罐低進高出動態輸油的方式降低機泵在同排量下的無效能耗。

消除生產環節中的漏洞，降低用電。在工藝流程中，需控制流量的工藝都設計有回流流程，而回流閥的滲漏是機泵能耗無效消耗的重要原因。注水系統耗電量超出正常單耗，而問題所在正是回流閥不嚴導致每日有3000 m3的水進行循環處理，日多消耗電量1.7×104kWh；外輸油系統存在回流是因為螺桿泵運行方式及配套的變頻器在維修中，每日多消耗電量2000 kWh。

2.2.3 提高機泵的運行效率，提高變頻器的運行率

集輸系統機泵老化嚴重，在很大程度上制約機泵的高效經濟運行，而節能設施變頻器受機泵維修的影響運行率不能達到90%以上，造成電能的浪費嚴重。

針對集輸系統機泵老化嚴重、外委維修困難的情況，開展內部自主維修維護，例如機泵各種配件的更換、低壓機泵的定期調試、變頻器合理調配等。通過機泵維修、變頻器調配等工作，確保了變頻器的運行率達到97%，機泵運行的完好率100%。該項節電可達5%。

3 結論

錦州采油廠集輸系統通過對工藝流程、設備管理、參數配比等方面的深入分析，查找出用電能耗的關鍵點，隨后合理地調整工藝流程、設備匹配、參數設置，使用電能耗不斷降低。集輸系統連續5年實施節電措施，實現50%以上的節電量，為節能降耗做出巨大貢獻。累計節電4446×104kWh，節省電費2480 萬元。