注水泵機組單耗分析

艾秋順劉紅祥梁金昌馬曉鵬丁國華侯慶瑞

（1.吐哈油田公司技術監測中心；2.吐哈油田公司石油天然氣化工廠；3.吐哈油田公司質量安全環保處；4.獨山子石化分公司煉油廠）

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注水泵機組單耗分析

艾秋順1劉紅祥1梁金昌2馬曉鵬3丁國華1侯慶瑞4

（1.吐哈油田公司技術監測中心；2.吐哈油田公司石油天然氣化工廠；3.吐哈油田公司質量安全環保處；4.獨山子石化分公司煉油廠）

為了做好注水系統能耗水平對標工作，真實反映注水系統現狀，只有準確計算各項參數，才能精確確認標桿值，正確評價注水系統用電情況。目前注水泵機組單耗計算存在一定缺陷，按照該計算方法，出現了泵機組效率高、單耗高，與泵機組效率高、單耗低的原理相矛盾。對注水泵機組單耗的計算進行了分析及改進，提出單耗的計算帶入揚程參數新的方法，并對其進行了驗證，新的計算方法能準確反映出注水泵的實際運行情況。

注水泵機組效率單耗揚程壓差

1　機組效率和單耗的計算

1.1效率

注水泵機組效率按下式計算［1］：

式中：

η——注水泵機組效率，%；

q——注水泵的流量，m3/h；

Pe——注水泵機組輸入功率，kW；

Δp——注水泵進出口壓力差，MPa；

p1——注水泵進口壓力，MPa；

p2——注水泵出口壓力，MPa。

1.2單耗

注水泵機組單耗：注水泵機組每輸出1m3水的耗電量。用統計方法或測試方法求得注水泵機組的耗電量及注水泵排量，按下式計算［1］：

式中：

DH——注水泵機組單耗，kWh/m3；

W——注水泵機組耗電量，kWh；

V——注水泵輸出水量，m3。

根據SY/T5264—2012《油田生產系統能耗測試和計算方法》，2014年對吐哈油田公司各采油廠不同壓力等級的注水泵抽樣檢測，測試結果見表1。

在對標工作中，注水泵的泵機組效率和單耗是2個對標指標。正常情況泵機組效率高的，表明注水泵的能源利用率高，單耗低。2014年初油田公司確定的注水泵機組的效率和單耗指標［2］分別為78%和9.74kWh/m3。從測試結果中可以看出，一些效率高的注水泵機組，單耗也高，與泵機組效率高、單耗低的原理相矛盾。

2　單耗計算方法的改進

2.1問題的原因分析

為了解決上述問題，先從機組效率和單耗的定義及計算公式著手，注水泵機組效率的計算為公式（1），從公式可以看出，效率高低取決于壓差、流量和電動機的輸入功率，其中效率與壓差和流量成正比，與電動機的輸入功率成反比；單耗的計算為公式（2），單耗的高低取決于電動機的輸入功率和流量，其中單耗與流量成反比，與電動機的輸入功率成正比。在公式（1）和（2）中存在以下關系：注水泵的流量q=注水泵輸出水量V；注水泵機組輸入功率Pe=注水泵機組耗電量W。根據兩組數據的關系，可以把公式（1）和（2）合成為公式（3）：

表1　各采油廠注水泵抽樣測試結果

從公式（3）可以看出，單耗高低不僅取決于效率，還受壓差影響，它們之間的關系是單耗與泵機組的效率成反比，與壓差成正比。只有壓差一定的情況下，泵機組效率高、單耗低的原理才能成立。在魯克沁采油廠一工區魯二站1#注水泵的壓差為 24.95MPa，玉西接轉站 3#注水泵的壓差為31.17MPa，兩者的壓差不一樣，所以出現了泵機組效率高，而單耗也高的現象，通過分析其他類似情況都是因為壓差不一樣而產生的。

2.2注水泵機組單耗計算方法改進

通過以上分析發現，公式（2）計算出來的單耗不能正面反映出注水泵機組效率高低，即：單耗高不表示效率低，相反單耗低也不表示效率高，因此按照公式（2）計算出來的單耗不夠精確，為對標工作帶來一定的誤區，應加以改進。通過公式（3）可以看出，為了單耗能準確反應泵機組效率的高低，應考慮壓差Δp。因此提出兩種改進方式［3］。

直接帶入壓差，其公式為

式中：

DH—注水泵機組單耗，kWh/（MPa·m3）。

把壓差轉為揚程帶入公式，其公式為

式中：

DH—注水泵機組單耗，kWh/（m·m3）；

H—揚程，m。

考慮在節能領域沒有過單位kWh/（MPa·m3），因此舍去公式（4），同時由于公式（5）計算出來的值數量級很小，數值都在0.004左右，參照SY/T 6422—2008《石油企業節能產品節能效果測定》中的噸液百米提升高度耗電量概念，提出單位體積百米揚程耗電量的單耗概念，計算公式如下：

式中：

DH—注水泵機組單耗，kWh/（100m·m3）。

按照公式（6）計算出來的數值，是在公式（5）基礎上提高了兩個數量級，降低誤差。

2.3驗證公式

按照公式（6），對表1中測試的注水泵機組的單耗重新計算，并按照注水泵機組單耗由低到高排列，結果見表2。

從表2可以看出，按照改進后公式計算得出的單耗由低到高排列，而注水泵機組的效率則由高到低排列，因此按照公式（6）計算出的單耗，可以真實反應出泵機組效率高、單耗低的原理。表2還反映出，改造前計算出的單耗大小毫無規律。通過計算、分析，驗證了公式（6）計算出的單耗能準確反映注水泵機組能源利用率的高低。

表2　各采油廠注水泵測試結果

3　結論

針對標準中注水泵機組單耗計算存在缺陷的問題，通過分析和論證，提出了新的計算方法，并對其進行了驗證，方法是準確、可行的。根據此計算方法，各采油廠對注水泵機組的單耗重新進行了復核，消除了注水泵機組效率高、單耗高的現象，準確地反映出注水泵的實際運行情況。

［1］徐秀芬，梁士軍，王學文，等.SY/T5264—2012油田生產系統能耗測試和計算方法［S］.北京：石油工業出版社，2012.

［2］中國石油天然氣集團公司油田節能監測中心.SY/T 6275—2007油田生產系統節能監測規范［S］.北京：石油工業出版社，2007.

［3］中國標準化研究院.GB/T12497—2006三相異步電動機經濟運行［S］.北京：中國標準出版社，2006.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.09.019

2015-05-25）

艾秋順，工程師，2006年畢業于大慶石油學院（電氣工程及其自動化），從事節能監測工作，E-mail：guala1982@163. com，地址：新疆鄯善縣火車站鎮吐哈油田公司技術監測中心節能監測站，838202。