油田站庫機(jī)泵節(jié)能降耗措施及效果

林達(dá) 李長斌（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

油田站庫機(jī)泵節(jié)能降耗措施及效果

林達(dá) 李長斌（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

站庫機(jī)泵耗電已占油田耗電的60%，由于機(jī)泵高配低效等原因，造成實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中大量電能浪費(fèi)。通過對大慶油田第六采油廠第三油礦部分站庫機(jī)泵能耗高的原因進(jìn)行分析，找出了存在的問題，并采取了相應(yīng)的措施，解決了部分機(jī)泵高耗低效的問題。2010年共實(shí)施大泵換小泵7臺，多級泵減級3臺，單級泵葉輪切削5臺，變頻精細(xì)調(diào)整18臺次，站庫系統(tǒng)耗電3 419×104kW·h，與2009年對比，實(shí)現(xiàn)節(jié)電519×104kW·h，節(jié)電率13.2%。

離心泵 泵效 能耗 節(jié)能措施

D O I:10.3969/j.i ssn.2095-1493.2011.03.019

能源是當(dāng)前和今后相當(dāng)長一個時期內(nèi)，制約社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的突出瓶頸，為緩解能源瓶頸制約，就要千方百計增加供給，但能源資源是有限的，增加供給會受到各種條件的制約，根本出路是堅持開發(fā)與節(jié)約并舉、節(jié)約優(yōu)先的方針，大力推進(jìn)節(jié)能降耗，提高能源利用效率。據(jù)統(tǒng)計，我國驅(qū)動各種泵的電動機(jī)每年所消耗的電量，約占工業(yè)能源消耗量的75%，總能源消耗量的60%。因此，做好機(jī)泵節(jié)能降耗工作，對節(jié)能減排具有十分重要的意義。

1 站庫機(jī)泵能耗分析

1.1 能耗概況

經(jīng)統(tǒng)計，大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠第三油礦近幾年注水、污水、集輸油系統(tǒng)機(jī)泵年耗電為1.55×108kW·h，占年綜合耗電的59%左右，其中注水系統(tǒng)年均耗電為1.13×108kW·h，主要為外輸水耗電；污水系統(tǒng)和集輸油系統(tǒng)年均耗電為0.42×108kW·h，主要包括轉(zhuǎn)油站外輸油、摻水、熱洗耗電，污水站污水處理、外輸耗電，聯(lián)合站脫水及原油外輸耗電。由于注水系統(tǒng)均為強(qiáng)電高壓系統(tǒng)，采油礦無法對其采取有效的節(jié)電措施，因此，重點(diǎn)解決的是污水系統(tǒng)和集輸油系統(tǒng)的耗電。

1.2 集輸油和污水系統(tǒng)能耗分析

第三油礦2007—2009年各系統(tǒng)機(jī)泵耗能情況：集輸油系統(tǒng)年耗電約為2 500×104kW·h，污水系統(tǒng)年耗電約為1 700×104kW·h。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我們對各站之間進(jìn)行了橫向?qū)Ρ?，通過數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，相同系統(tǒng)間不同站庫能耗存在較大差異，如轉(zhuǎn)油站外輸油系統(tǒng)輸液單耗，最高的站輸液單耗為0.46kW·h/t，最低的站輸液單耗僅0.1kW·h/t。經(jīng)過進(jìn)一步現(xiàn)場落實(shí)，認(rèn)為造成部分站庫機(jī)泵能耗高的主要原因有以下幾個方面：

（1）機(jī)泵的排量過大，存在“大馬拉小車”問題，而為了保證正常生產(chǎn)，需控制泵出口閥門，造成機(jī)泵運(yùn)行能耗過高。

（2）機(jī)泵的揚(yáng)程過高，運(yùn)行時泵管壓差較大，第三油礦轉(zhuǎn)油站全部采用摻水泵，最高的站泵管壓差達(dá)到0.7 MPa，造成機(jī)泵能耗浪費(fèi)。

（3）各系統(tǒng)配備的泵大部分為同一規(guī)格型號，適應(yīng)性較差。單泵運(yùn)行的，季節(jié)適應(yīng)性差，如摻水泵由于冬夏摻水量不同，夏季運(yùn)行時就需控制出口閥門；多泵運(yùn)行的，富裕的排量較多，需控制泵出口閥門，造成機(jī)泵運(yùn)行能耗過高，如污水外輸泵。

2 機(jī)泵的節(jié)能措施

機(jī)泵能耗高是由機(jī)泵運(yùn)行效率低引起的，機(jī)泵的運(yùn)行效率是由泵的運(yùn)行工況點(diǎn)所決定的。所謂泵的運(yùn)行工況點(diǎn)從理論上講是由離心泵的流量——揚(yáng)程曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)，它隨著泵的流量和揚(yáng)程的變化而變化，而管路特性曲線在給定的管路系統(tǒng)中其所需的揚(yáng)程基本不變。如果泵的運(yùn)行工況點(diǎn)正好是泵能提供的揚(yáng)程與管路所需揚(yáng)程，那么此時泵運(yùn)行效率最高；如果泵運(yùn)行工況點(diǎn)偏離了額定工況點(diǎn)，泵的運(yùn)行效率就會變低。

離心泵運(yùn)行的工況點(diǎn)決定了泵運(yùn)行效率的高低，而要提高離心泵運(yùn)行效率就要用技術(shù)的手段調(diào)整離心泵的工況點(diǎn)，使離心泵工況點(diǎn)在高效區(qū)運(yùn)行。從理論上講，調(diào)整離心泵的工況點(diǎn)的方法有兩種：一是改變管路特性；二是改變離心泵性能曲線。由于在已建的系統(tǒng)中，管路特性曲線一般無法改變（改變管路特性曲線投資高），因此廣泛采用的是改變離心泵性能曲線的方法。根據(jù)第三油礦各系統(tǒng)機(jī)泵存在的主要問題，采取了具體措施加以解決。

2.1 合理確定泵的型號，實(shí)現(xiàn)梯級匹配

由于站庫各系統(tǒng)所配備的機(jī)泵均為同一型號，而冬夏生產(chǎn)運(yùn)行模式不同，機(jī)泵已不適應(yīng)生產(chǎn)需求，因此我們根據(jù)各站庫的實(shí)際生產(chǎn)情況，選擇合理的泵型進(jìn)行更換，實(shí)現(xiàn)泵大小的梯級匹配，滿足不同生產(chǎn)需求。如喇661中轉(zhuǎn)站原摻水泵型號為DYGZ100-50×4，排量100m3/h，揚(yáng)程200m，日均摻水耗電2 340kW·h。由于摻水泵排量較高，日常生產(chǎn)需控制閥門，根據(jù)該站所轄井?dāng)?shù)等實(shí)際情況，我們選擇更換DY65-50×4型摻水泵，更換后排量65 m3/h，揚(yáng)程仍為200 m，滿足了日常生產(chǎn)需要。由于選擇泵型合理，摻水耗電大幅降低，由更換前的2 340kW·h下降到1 280kW·h，日均實(shí)現(xiàn)節(jié)電1 060kW·h，見到較好的節(jié)電效果。

2.2 合理降低泵的揚(yáng)程，實(shí)現(xiàn)降壓運(yùn)行

2.2.1 離心泵減級[1]

根據(jù)水泵所需揚(yáng)程，對原泵進(jìn)行減級改造。如喇551轉(zhuǎn)油站1#外輸泵型號150D-30A×4，排量150m3/h，揚(yáng)程122.8m，運(yùn)行時泵壓0.5MPa，管壓0.4 MPa，日耗電550kW·h,輸液單耗為0.19kW·h/t。2010年4月對該泵實(shí)施減級，由四級減為三級，減級后泵壓降至0.4MPa，管壓為0.35 MPa，泵管壓差進(jìn)一步降低，耗電量由減級前的550kW·h降至350kW·h，輸液單耗由0.19kW·h/t下降至0.13kW·h/t，日均節(jié)電200kW·h。

2.2.2 葉輪切削

通過對離心泵葉輪外徑進(jìn)行切削，合理降低離心泵的揚(yáng)程，同時使其排量也得到有效降低，滿足生產(chǎn)需求，達(dá)到節(jié)能目的。如喇560一段污水外輸系統(tǒng)，平時運(yùn)行兩臺污水外輸泵，一臺型號為300DFSY58，排量792m3/h，揚(yáng)程58m，另一臺型號為200SS59，排量533m3/h，揚(yáng)程60m，日均外輸污水30 500m3左右，日均耗電6 500kW·h?？紤]到兩臺泵揚(yáng)程不匹配，且排量有富余，我們對型號為200SS59的污水外輸泵葉輪進(jìn)行了切削，切削后泵排量降為490m3/h，揚(yáng)程為52m，切削后仍運(yùn)行兩臺泵，雖然總體排量有所下降，但仍能滿足生產(chǎn)需要，在外輸污水總量不變的情況下，耗電量由切削前的6 500kW·h下降至5 760kW·h，日均實(shí)現(xiàn)節(jié)電740kW·h。

2.3 合理運(yùn)用變頻裝置，實(shí)行降速運(yùn)行

變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，較好地解決了控制閥門生產(chǎn)的難題，合理的優(yōu)化調(diào)整，解決了裝置對機(jī)泵設(shè)備的沖擊損壞。通過對各系統(tǒng)安裝的變頻拖動裝置的不斷優(yōu)化，也使各系統(tǒng)耗電進(jìn)一步降低，見到較好的節(jié)電效果。如喇601轉(zhuǎn)油站日均外輸為3 850t，未安裝變頻時，需控制閥門進(jìn)行生產(chǎn)，日均外輸耗電1 550 kW·h，輸液單耗為0.4 kW·h/t。安裝變頻器后，通過優(yōu)化調(diào)整，外輸泵泵壓大幅降低，由安裝變頻器前的1.5 MPa下降至0.5 MPa左右，變頻器運(yùn)行頻率僅為33Hz，由于頻率降低，外輸泵轉(zhuǎn)速明顯降低，耗電量由安裝前的1 550 kW·h下降至900kW·h，輸液單耗由0.4kW·h/t下降至0.24kW·h/t，日均節(jié)電650kW·h。

3 應(yīng)用效果評價

2010年，第三油礦在站庫各系統(tǒng)機(jī)泵共實(shí)施大泵換小泵7臺、多級泵減級3臺、單級泵葉輪切削5臺、變頻精細(xì)調(diào)整18臺次。通過對第三油礦站庫系統(tǒng)能耗高的機(jī)泵采取一系列的措施，2010年第三油礦站庫系統(tǒng)耗電3 419×104kW·h，與2009年耗電3 938×104kW·h相比，實(shí)現(xiàn)節(jié)電519×104kW·h，節(jié)電率13.2%，見到了較好的節(jié)電效果。

4 結(jié)束語

機(jī)泵的綜合單位能耗取決于機(jī)泵運(yùn)行效率的高低，在油田實(shí)際生產(chǎn)中，采取什么樣的降耗增效措施要考慮操作成本等因素，需結(jié)合現(xiàn)場條件和實(shí)際情況靈活應(yīng)用，前提條件是滿足生產(chǎn)所需。

（1）對給定泵裝置降低單位能耗的方法很多，但投資少、收效快的最好辦法是對葉輪進(jìn)行改造，使其提供的揚(yáng)程接近泵所在系統(tǒng)的管路所需揚(yáng)程和流量，滿足生產(chǎn)要求。

（2）對于可控制總量的系統(tǒng)，可以通過合理的機(jī)泵梯次匹配來實(shí)現(xiàn)。

（3）對于變頻拖動的機(jī)泵要合理調(diào)整運(yùn)行頻率，運(yùn)行頻率在額定頻率50%以下時，機(jī)泵節(jié)能效果明顯降低，且易損壞機(jī)泵裝置，應(yīng)采取換泵措施。

[1]姬忠禮,鄧志安,趙會軍.泵和壓縮機(jī)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2009.

林達(dá)，2010年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，現(xiàn)從事油田生產(chǎn)管理工作，E-mail：liuhui7@petrochina.com.cn，地址：大慶油田第六采油廠第三油礦，163154。

2011-03-18）