方慶蘭

[摘 要]針對(duì)目前降低油田生產(chǎn)成本，本文在對(duì)喇501中轉(zhuǎn)站外輸泵運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行了分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行合理參數(shù)優(yōu)化控制?？偨Y(jié)研究出降低中轉(zhuǎn)站外輸泵、摻水泵生產(chǎn)能耗的方法和措施，具有一定的可操控性和適用性，確定外輸泵、摻水泵的調(diào)節(jié)方式由變頻調(diào)節(jié)改為手動(dòng)變頻調(diào)節(jié)節(jié)能效果，并且對(duì)節(jié)能效果、經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行估算。

[關(guān)鍵詞]輸油泵 變頻器調(diào)節(jié) 節(jié)能 降耗 方法

中圖分類號(hào)：S95 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）10-0259-01

1 引言

第三油礦采油301隊(duì)501中轉(zhuǎn)站位于喇嘛甸油田北北塊，轉(zhuǎn)油站于1983年10月15日投產(chǎn)，2006年11月改造投產(chǎn)，設(shè)計(jì)規(guī)模5000立方米/天，實(shí)際處理5790立方米/天，負(fù)荷率119.9%。實(shí)際輸液量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)輸液量，站機(jī)泵裝機(jī)總?cè)萘?14KW。2009年站耗電171.5萬(wàn)KW 。近幾年以成本管理為核心，提高經(jīng)濟(jì)效益以成為石油企業(yè)管理新課題。因此，開展中轉(zhuǎn)站機(jī)泵節(jié)能降耗的研究，對(duì)于降低油田生產(chǎn)成本，提高油田生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益有重要意義。

中轉(zhuǎn)站生產(chǎn)過(guò)程中的電量消耗在機(jī)泵和照明兩個(gè)方面。其中機(jī)泵耗電占中轉(zhuǎn)站90%以上，因此在礦領(lǐng)導(dǎo)輔佐下對(duì)外輸泵、摻水泵進(jìn)行參數(shù)合理調(diào)整，取得了很好的節(jié)電效果。

2 501站主要機(jī)泵電量消耗情況

501中轉(zhuǎn)站設(shè)計(jì)外輸泵3臺(tái)，摻水泵2臺(tái)，熱洗泵2臺(tái)，平均日耗電5000 KWh。而實(shí)際日常運(yùn)行外輸泵二臺(tái)平均每天耗電2680KWh 、摻水泵一臺(tái)平均每天耗電1500KWh、熱洗泵一臺(tái)平均每天耗電540KWh.其中外輸泵耗電占機(jī)泵耗電57%，摻水泵占機(jī)泵耗電32%。

在生產(chǎn)實(shí)際運(yùn)行中，由于外輸液量遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)液量，為了滿足生產(chǎn)輸油工藝要求，所以只能運(yùn)行2臺(tái)外輸泵， 3#外輸泵采取控制輸油泵出口閥門開度的方法進(jìn)行節(jié)流流量調(diào)節(jié)。其中1#外輸泵變頻自動(dòng)調(diào)節(jié)，1#摻水泵采用變頻自動(dòng)調(diào)節(jié)。

傳統(tǒng)采取控制輸油泵出口閥門開度的方法進(jìn)行節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)，輸油泵排量降低，泵壓升高，泵管壓差增大。造成輸油泵出口節(jié)流損失增大，降低了機(jī)泵的工作效率。同時(shí)，由于目前輸油泵運(yùn)行時(shí)輸油量較小，離心泵的運(yùn)行工作點(diǎn)偏離高效工作點(diǎn)，輸油泵機(jī)組效率較低、單耗較高.

離心泵的特性曲線可知，關(guān)小泵的出口閥門，管路阻力R增加，管路的特性曲線R—Q變陡，泵的工作點(diǎn)向左移動(dòng)，排量下降，揚(yáng)程升高，來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。但是，這樣運(yùn)行時(shí)，泵機(jī)組提供的相當(dāng)一部分能量消耗在克服泵出口閥門的阻力上，勢(shì)必產(chǎn)生節(jié)流損耗，造成不必要的能耗。

同時(shí)，利用節(jié)流調(diào)節(jié)流量的方法，由于離心泵出口閥門控制的較小，泵出口端壓力較高，極容易增加輸油泵出口端的盤根泄漏量，既影響輸油泵效，又造成安全隱患。因此，利用這種方法來(lái)控制流量是非常不經(jīng)濟(jì)而且不安全的。

3 變頻調(diào)速器的節(jié)能機(jī)理

變頻器主機(jī)的基本工作原理是由可控硅整流模塊和高壓大容量的電容把工頻電源的三相交流電轉(zhuǎn)換成直流電，再由大功率晶體管把直流電轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的三相交流電輸出。根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)公式n=60f1（1--S）/P可知，在電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)不變時(shí)，即磁極對(duì)數(shù)P和轉(zhuǎn)差率S不變時(shí)，如改變電源的頻率f1，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)也隨之變化。變頻器是通過(guò)改變電源頻率來(lái)達(dá)到改變所拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的。

改變泵的轉(zhuǎn)速，就是改變泵的特性曲線，當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速由n1降到n2時(shí)，流量Q從Q1降到Q2；揚(yáng)程H由H1降到H2。

又根據(jù)離心泵的比例定律可以知道，離心泵的揚(yáng)程、排量和軸功率均隨泵轉(zhuǎn)數(shù)的改變而改變。即輸油泵轉(zhuǎn)速由n1改變?yōu)閚2時(shí)，若輸送的介質(zhì)性質(zhì)不變，管路特性不變時(shí)。根據(jù)相似定律，由于這時(shí)幾何尺寸的比例常數(shù)為1，則在不同轉(zhuǎn)速下相似工況點(diǎn)的對(duì)應(yīng)參數(shù)與轉(zhuǎn)速之間應(yīng)有下列關(guān)系：

式中： Q1/Q2=n1/n2 Q1 Q2分別為轉(zhuǎn)速改變前后的流量；

H1/H2=（n1/n2） H1 H2分別為轉(zhuǎn)速改變前后的揚(yáng)程；

N1/N2=（n1/n2） N1 N2分別為轉(zhuǎn)速改變前后的軸功率。

因此在理論上講外輸泵的耗電量與轉(zhuǎn)速的立方成正比

4 自動(dòng)變頻調(diào)節(jié)的工作過(guò)程是

變頻器根據(jù)差壓變送器（DDZⅢ型電動(dòng)單元組合儀表）所檢測(cè)到的凈化油緩沖罐的液位信號(hào)PV（標(biāo)準(zhǔn)直流電流信號(hào)4—20mA），與變頻器的給定信號(hào)（SP）的差值變化進(jìn)行PID調(diào)節(jié)運(yùn)算，通過(guò)運(yùn)算所得結(jié)果自動(dòng)調(diào)節(jié)外輸油泵的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了凈化油緩沖罐液位的閉環(huán)自動(dòng)控制，保證凈化油緩沖罐的液位始終穩(wěn)定在人為設(shè)置的高度。當(dāng)凈化油緩沖罐的液位發(fā)生變化時(shí)，引起差壓變送器輸出信號(hào)隨之發(fā)生相應(yīng)的變化，輸入變頻器處理后，調(diào)節(jié)輸油泵電機(jī)電源的頻率和電壓，從而使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，當(dāng)脫后原油來(lái)油量比較穩(wěn)定時(shí)，達(dá)到相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，輸油泵的轉(zhuǎn)速保持恒定；當(dāng)來(lái)油量增大，凈化油緩沖罐液位較高時(shí)，則輸油泵轉(zhuǎn)速升高，輸油泵出口流量變大；反之，則當(dāng)來(lái)油量減少，凈化油緩沖罐液位較低時(shí)，則輸油泵轉(zhuǎn)速降低，輸油泵出口流量變小。使緩沖罐液位始終保持在1.5米左右。

5 調(diào)整合理參數(shù)

在生產(chǎn)中，產(chǎn)液量因各種因素的影響正常波動(dòng)，從而使輸油泵效率在一定時(shí)期很難達(dá)到效率。由于我隊(duì)外輸液需要2臺(tái)外輸泵采用一變一工輸送，摻水泵變頻輸送，根據(jù)變頻器節(jié)能機(jī)理特點(diǎn)，運(yùn)行中考慮生產(chǎn)需要，把變頻自動(dòng)調(diào)節(jié)改為手動(dòng)調(diào)節(jié)，技術(shù)的應(yīng)用能夠有效解決這一難題，即通過(guò)控制變頻調(diào)速器的輸出頻率（調(diào)頻范圍為0—50Hz），調(diào)節(jié)機(jī)泵的轉(zhuǎn)速和排量，使機(jī)泵始終處于最佳工作狀態(tài)，減少電機(jī)無(wú)用功損耗和對(duì)流量計(jì)沖擊，達(dá)到節(jié)電和平穩(wěn)外輸?shù)哪康摹?/p>

2010年3月份我隊(duì)對(duì)外輸泵、摻水泵進(jìn)行調(diào)整合理參數(shù)，把3#外輸泵泵出口閥們開大，壓力由原來(lái)1.4MPa降到0.55MPa，1#外輸泵自動(dòng)變頻改為手動(dòng)調(diào)節(jié)由原來(lái)變頻功率28-50Hz控制在31.2Hz，同時(shí)1#外輸泵安裝計(jì)量電度表，1#摻水泵也由自動(dòng)變頻改為手動(dòng)變頻調(diào)節(jié)。

因此在輸油泵的耗電量與轉(zhuǎn)速的立方成正比，因而，降低轉(zhuǎn)速時(shí)，離心泵可以明顯的節(jié)省能量。如果把節(jié)流調(diào)節(jié)改為變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)，其耗電量便可按其與轉(zhuǎn)速成立方的比例降低，節(jié)能的效果將非常顯著。

6 效果評(píng)價(jià)

半年來(lái)，我們總結(jié)輸油泵節(jié)能降耗的方式，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，主要表現(xiàn)以下幾個(gè)方面：中轉(zhuǎn)站輸油泵節(jié)能降耗方法及應(yīng)用，改變了過(guò)去中轉(zhuǎn)站機(jī)泵傳統(tǒng)閥門開度的方法進(jìn)行節(jié)流流量調(diào)節(jié)，使之經(jīng)濟(jì)化，制度化，走上科學(xué)化管理道路。節(jié)能效果明顯每天外輸泵節(jié)省600KW，年節(jié)電21.9萬(wàn)千瓦時(shí)，摻水泵每天節(jié)省720KW，年節(jié)電26.3萬(wàn)千瓦時(shí)。

7 幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

（1）根據(jù)油田生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化及時(shí)優(yōu)化機(jī)泵運(yùn)行參數(shù)和泵的變頻調(diào)速技術(shù)，是提高機(jī)泵泵效和系統(tǒng)效率，降低機(jī)泵生產(chǎn)耗電重要手段。

（2）通過(guò)變頻器來(lái)手動(dòng)調(diào)節(jié)輸油泵的轉(zhuǎn)數(shù)，以達(dá)到控制流量的目的，不僅可以大大降低崗位工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、減少電能的消耗，而且可以解決離心泵出口憋壓導(dǎo)致出口端泵盤根泄漏量較大的問(wèn)題，達(dá)到消除隱患、保證安全生產(chǎn)的目的。

（3）中轉(zhuǎn)站節(jié)能降耗工作以納入油田日常管理中，并根據(jù)油田生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化，不斷改進(jìn)、完善，新節(jié)能方法和措施為油田高水平、高效益、可持續(xù)發(fā)展做貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王學(xué)文.齊子剛主編《石油石化節(jié)能》.2009年.

[2] 張志國(guó).中轉(zhuǎn)站節(jié)能降耗途徑.采油一廠，2009年.