永磁調速技術在薩中油田摻水泵現場應用研究

張弛（大慶油田有限責任公司第一采油廠）

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永磁調速技術在薩中油田摻水泵現場應用研究

張弛（大慶油田有限責任公司第一采油廠）

薩中油田進入特高含水后期，單井摻水量逐步下調，摻水量存在顯著的季節性變動，轉油站摻水泵的運行匹配很難適應實際摻水量的調整。傳統方法是通過調節摻水泵出口閥開度來調節流量，但能耗損失較大。針對生產中存在的問題，在薩中油田進行了永磁調速技術現場試驗研究。通過2013年和2014年同期參數對比，得出摻水泵節電17.89%。節電效果顯著，具有良好的推廣價值。

薩中油田永磁調速技術摻水泵

隨著薩中油田開發進入特高含水后期，含水率超過90%，單井產液量減少，井口出油溫度升高。集輸技術參數進行了相應的調整，單井摻水量由0.8～1.1m3/h逐步下降到目前的0.6m3/h；同時，廣泛開展了單井常溫集油，夏季摻水量顯著減少，摻水量存在顯著的季節性變動。早期建成的摻水泵排量與生產運行中的實際摻水量相差較大，摻水泵的運行匹配很難適應實際摻水量的季節性調整。離心泵的流量調節，傳統方法是通過調節出口閥的開度來實現，由于出口閥節流，離心泵運行效率較低，能耗損失較大。近年來，薩中油田集輸系統普遍采用變頻調速技術控制外輸油泵運行，達到節能降耗的目的，但摻水泵一直未實施調速運行，變頻技術的大量應用對油田電網造成諧波污染。因此，開展了永磁調速技術現場應用研究。

1　工作原理

永磁調速技術通過調節扭矩來實現速度控制。當導體轉子旋轉時，導體轉子與永磁轉子產生相對運動，交變磁場通過氣隙在導體轉子上產生渦流。同時，渦流產生感應磁場與永磁轉子相互作用，從而帶動永磁轉子沿著與導體轉子相同方向旋轉，在負載側輸出軸上產生轉矩，從而帶動負載做旋轉運動。負載要求扭矩小，電動機輸出扭矩小，相應輸出功率也小。當永磁調速驅動裝置（圖1）接到一個控制信號，如壓力、流量、液位等信號傳到控制器，并對信號進行識別和轉換后，產生一個機械操作指令，來調節導體和永磁體之間的間隙大小，從而調節永磁調速驅動裝置輸出端的扭矩大小，獲得可調整、可控制、可重復的負載轉速，進而實現電動機功率可控，達到節能的目的［1］。

圖1　永磁調速驅動裝置

2　現場應用

2014年7月，在采油六礦中604轉油站1#摻水泵上安裝永磁調速裝置，開展永磁調速技術用于摻水泵運行的研究，監測相關運行參數，評價其節能效果及適應性，為薩中地面系統節能降耗提供依據。

中605轉油站有3臺摻水泵：流量為65m3/h、揚程為200m、電動機功率為75kW。為適應單井摻水量變化，摻水泵每年6—9月一用兩備，其余時段兩用一備。上述運行匹配很難適應實際摻水量的季節性調整，需要通過調節出口閥的開度調節摻水流量，由于出口閥節流，離心泵運行效率較低，能耗損失較大。在中604轉油站1#摻水泵安裝永磁調速裝置。由于永磁調速裝置安裝在電動機與泵之間，將電動機與泵聯軸器拆開后，向后移動40cm以留出永磁調速裝置的安裝位置。同時，對設備基礎進行改造，增加電動機移動后的安裝基礎及永磁調速驅動器執行器安裝基礎。2014年7月17日設備投入使用，根據摻水泵流量，手動給定轉速比調節電動機轉速。

2013年7月17日—9月30日，1#摻水泵連續運行1824h（只運行1#摻水泵），累計流量10.81×104m3，累計用電13.29×104kWh，單耗1.23kWh/m3；2014年7月17日—9月30日，1#摻水泵連續運行1824h（同樣只運行1#摻水泵），累計流量10.64× 104m3，累計用電 10.75×104kWh/m3，單耗 1.01 kWh/m3；對比上述兩時段，采用永磁調速技術后，1#摻水泵單位流量節電17.89%。

2014年7月17日—11月13日這一運行時段，永磁調速裝置發生機械故障1次，8月23日傳動裝置失靈，8月24日對設備進行維修，當日完成。此后，設備一直運行良好。

3　效果分析

中604轉油站1#摻水泵的現場試驗表明：在特定的摻水流量匹配范圍，永磁調速技術可以實現摻水泵單位流量節電17.89%。永磁調速裝置（75kW）設備價格17萬元，中604轉油站1#摻水泵采用該技術后，年節電5.72×104kWh，年節約電費2.97萬元，節電效果顯著，項目投資回收期為5.72年。

通過現場試驗及相應的技術經濟評價，永磁調速技術能夠適應薩中油田轉油站摻水泵的節能運行需要，節能效果顯著。與變頻調速技術相比，電動機不會因調速產生過熱，永磁調速技術不存在諧波干擾，設備折舊年限較長，在上述幾方面更有優勢，具有較好的推廣應用前景。

［1］嚴新榮，張東.永磁調速技術在火力發電廠中的節能應用研究［J］.華電技術，2009（12）：1-2.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.09.005

2015-05-25）

張弛，2011年畢業于東北農業大學，從事地面工程規劃設計工作，E-mail：49621561@qq.com.cn，地址：黑龍江省大慶油田有限責任公司采油一廠規劃設計研究所，163000。