降低注水泵能耗的可行性措施

王秀紅（大慶油田有限責(zé)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(zé)任公司第五采油廠）

結(jié)合大慶油田某采油廠聯(lián)合站備用注水泵耗電量較高的現(xiàn)狀和存在問題，進(jìn)一步著重研究降低能耗的技術(shù)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(shù)相適合的新型泵、對泵進(jìn)行減級及車削葉輪外徑的技術(shù)改造、優(yōu)選小流量泵、安裝高壓防垢機(jī)械密封裝置、強(qiáng)化操作人員的技能培訓(xùn)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行，使注水泵合理控制運(yùn)行在最佳工況區(qū)，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(lián)合站耗電量較高的機(jī)泵設(shè)備。目前各油田注水量較多，配置的注水泵流量和揚(yáng)程也較高，因此注水泵耗電量較高。以某聯(lián)合站為例，共4臺注水泵，耗電量占全站總耗電的70%，常運(yùn)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(biāo)范圍內(nèi)。其它備用注水泵的運(yùn)行單耗平均為8.7 kWh/m3，1#注水泵在檢修維護(hù)或其它故障停運(yùn)時(shí)就要運(yùn)行單耗較高的備用注水泵。調(diào)查統(tǒng)計(jì)1#注水泵平均每年倒泵停運(yùn)累計(jì)時(shí)間為80天，當(dāng)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(shè)備陳舊性能低

對備用注水泵逐一進(jìn)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(yùn)行21年的陳舊老泵，其運(yùn)轉(zhuǎn)各部件磨損較嚴(yán)重，運(yùn)行流量為165 m3/h，電流為155 A，配用電動機(jī)功率為2000 kW，電動機(jī)的配置也偏高。

1.2 泵壓高、流量低

對備用的3#注水泵進(jìn)行調(diào)查分析，其型號為DFJ155-170×10，調(diào)查發(fā)現(xiàn)3#注水泵運(yùn)行泵效平均為58.67%，運(yùn)行單耗平均為8.9 kWh/m3。通過調(diào)查分析3#注水泵泵效低、單耗高的原因是該注水泵揚(yáng)程高為1700 m，泵壓高為17.9 MPa，由泵的性能曲線可知，當(dāng)泵壓越高時(shí)流量就越低。該泵額定流量為155 m3/h，而實(shí)際流量只能達(dá)到118 m3/h，根據(jù)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(jī)泵設(shè)備

更新運(yùn)行多年且無改造價(jià)值的2#注水泵及電動機(jī)。根據(jù)該泵的性能參數(shù)（流量、揚(yáng)程等）選擇滿足實(shí)際生產(chǎn)需求的高性能匹配泵及電動機(jī)。更新后運(yùn)行3個(gè)月，2#注水泵泵效上升了12.29%，單耗下降了2.39 kWh/m3，每天節(jié)約電量為9751 kWh（表1）。

2.2 改造泵體

1）減級。從上述的調(diào)查原因分析中得知3#注水泵揚(yáng)程高、泵壓高，泵級數(shù)為10級，單級揚(yáng)程為170 m，為減小揚(yáng)程、降低泵壓可采取減級的方法，減掉末級葉輪后的揚(yáng)程和泵壓完全可以滿足生產(chǎn)需求[1]。通過減掉末級葉輪，3#注水泵揚(yáng)程、泵壓、電流、單耗均下降，每天節(jié)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(shí)際生產(chǎn)需求來說仍較高，注水單耗也超出規(guī)定的指標(biāo)數(shù)值6.2 kWh/m3，降低耗能仍需挖潛。根據(jù)泵的單級揚(yáng)程數(shù)，若再減掉一級葉輪估算泵壓將降為14.5 MPa，生產(chǎn)需求是注水壓力大于15.0 MPa，則不能滿足生產(chǎn)需求，應(yīng)采取車削葉輪外徑的方法來降低揚(yáng)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(yáng)程，m；D2、D2′——切割前、切割后的葉輪外徑，mm。具體計(jì)算后根據(jù)油田生產(chǎn)需求選取泵壓為15.3 MPa、揚(yáng)程為1450 m、葉輪外徑為333 mm這組切割后的數(shù)據(jù)。從表3中可以看出，切割后的3#注水泵揚(yáng)程、泵壓、單耗都下降，泵效有所上升，每天節(jié)電量為2850 kWh。

表1 2#注水泵更新前后運(yùn)行情況對比

表2 3#注水泵減級前后運(yùn)行效果對比

表3 3#注水泵車削葉輪外徑前后運(yùn)行效果對比

2.3 優(yōu)選小流量泵

若使用小流量泵運(yùn)行即可滿足生產(chǎn)實(shí)際需求，則首選小流量泵，可節(jié)約部分電能。在已有性能參數(shù)合適的小流量泵時(shí)，更適合對注水泵進(jìn)行調(diào)換，例如注水在實(shí)行清污分注時(shí)，至少需運(yùn)行2臺泵，根據(jù)生產(chǎn)需要就可以換成小流量的泵進(jìn)行分注。對4#注水泵進(jìn)行調(diào)換，由原型號為DFJ155-170×10調(diào)換為型號DF100-150×10，同時(shí)調(diào)配與之相匹配的電動機(jī)。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(dá)到指標(biāo)要求，更換小流量泵每日節(jié)電量為4762 kWh。

2.4 安裝高壓防垢機(jī)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(hù)工作量較大，又可導(dǎo)致泵耗能高。將常用的2臺注水泵安裝高壓防垢機(jī)械密封裝置，安裝后的注水泵運(yùn)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(jié)約電量為530 kWh。安裝高壓防垢機(jī)械密封裝置運(yùn)行6個(gè)月，泵密封狀態(tài)運(yùn)行穩(wěn)定無泄漏，摩擦功率小，耗電量下降[3]。

2.5 加強(qiáng)技術(shù)管理

加強(qiáng)注水、污水、清水三水崗位人員的技能培訓(xùn)，強(qiáng)化三水崗位之間的緊密配合。進(jìn)行理論與現(xiàn)場實(shí)際操作培訓(xùn)考核，嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制閘門的穩(wěn)定，實(shí)行平穩(wěn)注水，加強(qiáng)注水泵機(jī)組的保養(yǎng)維護(hù)力度，降低注水泵的各種能量損失，保證泵運(yùn)行在最佳工況區(qū)。

3 效益分析

1）經(jīng)濟(jì)效益。通過對備用泵采取不同的節(jié)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(jì)算，日節(jié)約電量為1.554×104kWh，每年備用泵平均運(yùn)行時(shí)間為80天，年節(jié)約電量為 124.32×104kWh，電價(jià)按0.625元/kWh計(jì)算，節(jié)約77.7萬元，更新調(diào)換的機(jī)泵都是采油廠內(nèi)已有設(shè)備的調(diào)換不算做投入費(fèi)用，去掉其它投入費(fèi)用4萬元，則年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益為73.7萬元。

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

4 結(jié)論

通過對備用注水泵進(jìn)行更新、技術(shù)改造等措施，保證泵平穩(wěn)控制運(yùn)行在最佳工況區(qū)，使其在滿足生產(chǎn)需求的情況下耗電量最小，解決了注水泵單耗指標(biāo)超標(biāo)問題，全面降低了注水泵的綜合耗電量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過對備用注水泵采取不同機(jī)泵不同的節(jié)能措施，注水泵綜合耗電量顯著下降，年節(jié)約電量可達(dá)124.32×104kWh，同時(shí)取得較好的社會效益，達(dá)到了理想的節(jié)能降耗效果。

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

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

[3]秦忠，魏厚瑤.油田高壓注水泵機(jī)械密封新技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，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(yè)于大慶石油學(xué)院（石油工程專業(yè)），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。