降低注水泵能耗的可行性措施

王秀紅（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

降低注水泵能耗的可行性措施

王秀紅（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

結合大慶油田某采油廠聯合站備用注水泵耗電量較高的現狀和存在問題，進一步著重研究降低能耗的技術措施。通過分析注水泵耗能高的主要原因，提出了五種降低注水泵耗電量的可行性措施，即選用高性能參數相適合的新型泵、對泵進行減級及車削葉輪外徑的技術改造、優選小流量泵、安裝高壓防垢機械密封裝置、強化操作人員的技能培訓及技術標準的執行，使注水泵合理控制運行在最佳工況區，注水泵的綜合耗電量平均每日降低1.554×104kWh。

注水泵；降低能耗；措施

注水泵是聯合站耗電量較高的機泵設備。目前各油田注水量較多，配置的注水泵流量和揚程也較高，因此注水泵耗電量較高。以某聯合站為例，共4臺注水泵，耗電量占全站總耗電的70%，常運行的型號為DFJ300-150×100的1#注水泵，平均單耗小于6.2 kWh/m3，在油田注水單耗指標范圍內。其它備用注水泵的運行單耗平均為8.7 kWh/m3，1#注水泵在檢修維護或其它故障停運時就要運行單耗較高的備用注水泵。調查統計1#注水泵平均每年倒泵停運累計時間為80天，當月注水泵綜合耗電比其它月高出10.86×104kWh，因此降低備用注水泵的耗電量是急需解決的問題。

1 注水泵耗能高的原因分析

1.1 設備陳舊性能低

對備用注水泵逐一進行查看分析，型號為DFJ250-150×11的2#注水泵單耗平均為8.57 kWh/m3，泵效平均為58.48%。分析其單耗高、泵效低的原因是該泵是運行21年的陳舊老泵，其運轉各部件磨損較嚴重，運行流量為165 m3/h，電流為155 A，配用電動機功率為2000 kW，電動機的配置也偏高。

1.2 泵壓高、流量低

對備用的3#注水泵進行調查分析，其型號為DFJ155-170×10，調查發現3#注水泵運行泵效平均為58.67%，運行單耗平均為8.9 kWh/m3。通過調查分析3#注水泵泵效低、單耗高的原因是該注水泵揚程高為1700 m，泵壓高為17.9 MPa，由泵的性能曲線可知，當泵壓越高時流量就越低。該泵額定流量為155 m3/h，而實際流量只能達到118 m3/h，根據注水泵單耗公式可知，在電壓電流不變的情況下，流量越小單耗越高，耗電量就越大。所以該注水泵單耗高的主要原因是由于泵壓過高、流量過低所致。

2 采取的措施

2.1 更新機泵設備

更新運行多年且無改造價值的2#注水泵及電動機。根據該泵的性能參數（流量、揚程等）選擇滿足實際生產需求的高性能匹配泵及電動機。更新后運行3個月，2#注水泵泵效上升了12.29%，單耗下降了2.39 kWh/m3，每天節約電量為9751 kWh（表1）。

2.2 改造泵體

1）減級。從上述的調查原因分析中得知3#注水泵揚程高、泵壓高，泵級數為10級，單級揚程為170 m，為減小揚程、降低泵壓可采取減級的方法，減掉末級葉輪后的揚程和泵壓完全可以滿足生產需求[1]。通過減掉末級葉輪，3#注水泵揚程、泵壓、電流、單耗均下降，每天節約耗電量為5866 kWh（表2）。

2）車削葉輪外徑方法。3#注水泵減級后的泵壓為16.2 MPa，對實際生產需求來說仍較高，注水單耗也超出規定的指標數值6.2 kWh/m3，降低耗能仍需挖潛。根據泵的單級揚程數，若再減掉一級葉輪估算泵壓將降為14.5 MPa，生產需求是注水壓力大于15.0 MPa，則不能滿足生產需求，應采取車削葉輪外徑的方法來降低揚程，降低泵壓。由切割定律[2]公式：，式中：H、H′——切割前、切割后的揚程，m；D2、D2′——切割前、切割后的葉輪外徑，mm。具體計算后根據油田生產需求選取泵壓為15.3 MPa、揚程為1450 m、葉輪外徑為333 mm這組切割后的數據。從表3中可以看出，切割后的3#注水泵揚程、泵壓、單耗都下降，泵效有所上升，每天節電量為2850 kWh。

表1 2#注水泵更新前后運行情況對比

表2 3#注水泵減級前后運行效果對比

表3 3#注水泵車削葉輪外徑前后運行效果對比

2.3 優選小流量泵

若使用小流量泵運行即可滿足生產實際需求，則首選小流量泵，可節約部分電能。在已有性能參數合適的小流量泵時，更適合對注水泵進行調換，例如注水在實行清污分注時，至少需運行2臺泵，根據生產需要就可以換成小流量的泵進行分注。對4#注水泵進行調換，由原型號為DFJ155-170×10調換為型號DF100-150×10，同時調配與之相匹配的電動機。4#注水泵換小流量泵后，泵效上升13.21%，注水單耗下降了2.42 kWh/m3，達到指標要求，更換小流量泵每日節電量為4762 kWh。

2.4 安裝高壓防垢機械密封裝置

該注水站的注水泵均為填料密封，因填料密封性能較差，工人維護工作量較大，又可導致泵耗能高。將常用的2臺注水泵安裝高壓防垢機械密封裝置，安裝后的注水泵運行電流得到下降，如2#注水泵，在流量不變的情況下，電流降低了2 A，單耗下降了0.13 kWh/m3，日節約電量為530 kWh。安裝高壓防垢機械密封裝置運行6個月，泵密封狀態運行穩定無泄漏，摩擦功率小，耗電量下降[3]。

2.5 加強技術管理

加強注水、污水、清水三水崗位人員的技能培訓，強化三水崗位之間的緊密配合。進行理論與現場實際操作培訓考核，嚴格執行各項技術標準，嚴格控制閘門的穩定，實行平穩注水，加強注水泵機組的保養維護力度，降低注水泵的各種能量損失，保證泵運行在最佳工況區。

3 效益分析

1）經濟效益。通過對備用泵采取不同的節能措施，2#、3#、4#注水泵總平均單耗下降2.59 kWh，注水量按平均每天6000 m3計算，日節約電量為1.554×104kWh，每年備用泵平均運行時間為80天，年節約電量為 124.32×104kWh，電價按0.625元/kWh計算，節約77.7萬元，更新調換的機泵都是采油廠內已有設備的調換不算做投入費用，去掉其它投入費用4萬元，則年創經濟效益為73.7萬元。

2）社會效益。通過安裝高壓防垢機械密封裝置，減輕了維修及管理人員的勞動強度和管理難度，提高了工作效率。

4 結論

通過對備用注水泵進行更新、技術改造等措施，保證泵平穩控制運行在最佳工況區，使其在滿足生產需求的情況下耗電量最小，解決了注水泵單耗指標超標問題，全面降低了注水泵的綜合耗電量。據統計，通過對備用注水泵采取不同機泵不同的節能措施，注水泵綜合耗電量顯著下降，年節約電量可達124.32×104kWh，同時取得較好的社會效益，達到了理想的節能降耗效果。

[1]李建.淺談如何搞好聯合站節能降耗[J].科技論壇，2009（1）：6.

[2]汪云瑛，張湘亞.泵和壓縮機[M].北京：石油工業出版社，1985：189-190.

[3]秦忠，魏厚瑤.油田高壓注水泵機械密封新技術[J].科技創新導報，2011（8）：13.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.01.013

2016-08-12

（編輯 張馨怡）

王秀紅，工程師，2006年畢業于大慶石油學院（石油工程專業），從事油田地面工程管理工作，E-mail：wxiuhong@petrochina. com.cn，地址：黑龍江省大慶市第五采油廠第五油礦，163513。