淺析注水泵節(jié)能方式

姚新佳

【摘要】在理想注水條件下，即泵站污水罐水位運(yùn)行平穩(wěn)， 啟用泵注水量和壓力正好滿足注水系統(tǒng)需要， 設(shè)備機(jī)械能損失正常。對(duì)單臺(tái)泵的注水單耗值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可以看出，理想注水狀態(tài)下啟用單耗低的注水泵符合泵站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求， 但通常泵站在運(yùn)行過(guò)程中， 受實(shí)際條件限制和影響， 水量和壓力變化波動(dòng)頻繁，每天的單耗值都是不同的，針對(duì)單臺(tái)泵單耗的變化，進(jìn)行因素分析.來(lái)達(dá)到降低注水單耗消耗的目的。

【關(guān)鍵詞】壓力 日耗電量 注水量

1 影響注水單耗的因素

1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)因素影響

2004年，根據(jù)注水系統(tǒng)水量需求變化，高一聯(lián)合站對(duì)在運(yùn)的四臺(tái)注水泵進(jìn)行了更換調(diào)整。將原來(lái)的DN250泵的內(nèi)部葉輪拆除換為DN300泵的葉輪。其他兩臺(tái)DN100泵與DN155泵作為備用泵。其中年DN300泵屬于高效泵。每臺(tái)泵由于機(jī)械設(shè)計(jì)不同，參數(shù)和性能都存在差異，因而注水單耗本身就有高低差異。在合理只考慮泵效較高的CN300泵。在理想注水條件下，即：泵站污水罐水位運(yùn)行平穩(wěn)，啟用泵注水量和壓力正好滿足注水系統(tǒng)需要（也就是說(shuō)不存在壓負(fù)荷或憋壓的情況），設(shè)備機(jī)械能損失正常。對(duì)單臺(tái)泵的注水單耗值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可以看出，理想注水狀態(tài)下啟用單耗低的注水泵符合泵站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求，但通常泵站在運(yùn)行過(guò)程中，受實(shí)際條件限制和影響，水量和壓力變化波動(dòng)頻繁，每天的單耗值都是不同的，針對(duì)單臺(tái)泵單耗的變化，進(jìn)行因素分析，來(lái)達(dá)到降低注水單耗消耗的目的。

1.2 壓力與單耗關(guān)系

（1）無(wú)壓負(fù)荷時(shí)的單泵單耗從統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，無(wú)壓負(fù)荷的情況下，隨著泵壓的升高，單耗值是隨著上升的，泵壓越高，單耗增長(zhǎng)越大。其中DF300泵在正常運(yùn)行過(guò)程中，一般泵壓值最低在15.4MPa。

（2）壓負(fù)荷時(shí)的單泵單耗。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果可看出，壓負(fù)荷的狀態(tài)下，單泵單耗隨泵壓升高，也就是隨著壓負(fù)荷程度的加深，單耗值上升越快且大于不壓負(fù)荷時(shí)的上升速度。其中，DF300泵一般最高泵壓不超過(guò)16.0MPa。

（3）泵壓影響注水單耗的主要原因。從以上統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，單耗值雖然由耗電量除以注水量得出.但由于泵站泵壓控制可直接影響注水泵的注水量與耗電量，因而也就影響了注水單耗的大小，這樣就可以從分析泵壓變化的原因入手，找到能夠降低注水單耗的方法和途徑。不壓負(fù)荷的情況下，引起泵壓升高的主要原因是運(yùn)行泵的供水量略大于系統(tǒng)所需污水量，干壓偏高，泵壓也隨著升高，但通常泵壓不會(huì)升高太多。壓負(fù)荷泵壓升高的主要原因是：

（1）污水罐水位偏低，注水泵壓負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)；

（2）管線施工，降低干線壓力，壓低負(fù)荷；

（3）啟用注水泵排量大于需求量。從上面的分析可以看出，做好泵站泵壓控制工作，提高設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)質(zhì)量和及時(shí)性是降低注水單耗的有效途徑。因此在實(shí)際工作中，根據(jù)注水泵站生產(chǎn)運(yùn)行特點(diǎn)，采取了一系列措施。

1.3 注水泵維護(hù)保養(yǎng)與單耗的關(guān)系

對(duì)于設(shè)備來(lái)說(shuō)，過(guò)硬的維護(hù)保養(yǎng)也是影響設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)性能的關(guān)鍵因素，因此需統(tǒng)計(jì)設(shè)備保養(yǎng)前后相同壓力條件下的單耗。取設(shè)備二保前后一段時(shí)問不同壓力段的單耗，設(shè)備保養(yǎng)后的單耗值略高于未保養(yǎng)前的，說(shuō)明高質(zhì)量的維護(hù)保養(yǎng)有利于控制注水單耗。

1.4 吸入口壓力與單耗的關(guān)系

注水泵吸入口壓力通常變化不大，但當(dāng)注水泵吸入口濾網(wǎng)堵塞時(shí)，會(huì)造成壓力過(guò)低，泵吸入量不足，泵體聲音異常，震動(dòng)量變大，引發(fā)泵氣蝕。以DF300泵為例，統(tǒng)計(jì)分析了注水泵在吸入壓力變化時(shí)單耗的變化。高一聯(lián)注水站在2006年8月由于管線聯(lián)頭是的污水系統(tǒng)管線停產(chǎn)，是的1000立污水罐液位過(guò)低，吸入壓力下降，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)性能和技術(shù)參數(shù)降低，通過(guò)當(dāng)時(shí)的數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，單耗值隨著吸入壓力的降低大幅度升高，說(shuō)明吸入壓力降低對(duì)注水單耗有直接影響。

1.5 注水泵管壓差與單耗的關(guān)系

由于正常運(yùn)行時(shí)高臺(tái)子油田每日的水井注水量固定，所以需要保證注水管網(wǎng)壓力穩(wěn)定，當(dāng)泵壓過(guò)高時(shí)勢(shì)必引起管壓升高，這是就需要關(guān)小注水泵出口閥門使得管壓保持穩(wěn)定，這樣就會(huì)造成能量的浪費(fèi)。很顯然泵管壓差越大單耗就越高。

2 降低注水單耗的措施

對(duì)于泵站來(lái)說(shuō)，降低要注水單耗必須要保證注水泵運(yùn)行的平穩(wěn)，同時(shí)要啟運(yùn)單耗低的注水泵。泵站的注水單耗肯定低，但很多時(shí)候高臺(tái)子油田的注水量及管網(wǎng)壓力需求并不固定，而使用固定注水泵額定排量固定，存在一定的局限性，因此可能由于注水量的變化使得原來(lái)的高效泵效率降低單耗升高。為了解決這一問題我們采取了如下的一些措施。

2.1 控制大罐液位，平穩(wěn)吸入壓力

根據(jù)實(shí)際情況的需求我們要求操作工日常將注水1000立罐控制在5.5m到7米左右使得注水泵入口壓力平穩(wěn)。

2.2 提高設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)質(zhì)量

在規(guī)定的保養(yǎng)時(shí)問內(nèi)，嚴(yán)格按照操作規(guī)范進(jìn)行設(shè)備保養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)存在問題，例如：震動(dòng)量變大、溫度升高和聲音異常等情況及時(shí)上報(bào)、及時(shí)解決。

2.3 潤(rùn)滑油中添加耐磨劑，提高潤(rùn)滑油潤(rùn)滑效果和使用壽命。

2.4 加強(qiáng)運(yùn)行機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)監(jiān)測(cè)

為及時(shí)掌握注水泵機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，給泵站配備了紅外線測(cè)溫儀和震動(dòng)測(cè)試儀，要求每天對(duì)運(yùn)行機(jī)組的軸瓦溫度、軸瓦震動(dòng)量及底座震動(dòng)量等有關(guān)參數(shù)進(jìn)行2次檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。

2.5 使用新式的泵控泵變頻控制系統(tǒng)

2010年為了優(yōu)化注水系統(tǒng)，降低注水單耗我們投產(chǎn)了一一套前置泵控泵變頻控制注水系統(tǒng)。前置泵低壓變頻調(diào)速技術(shù)是基于雙泵的串聯(lián)，通過(guò)對(duì)前置泵的變頻控制來(lái)是注水泵的工作點(diǎn)始終達(dá)到最高泵效，從而使系統(tǒng)效率最高，達(dá)到節(jié)能的目的，也使系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)可以進(jìn)行智能調(diào)節(jié)。注水泵與增壓泵串接，通過(guò)小變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)小功率增壓泵，實(shí)現(xiàn)對(duì)大功率注水泵的調(diào)節(jié)和控制；它實(shí)質(zhì)上是信號(hào)放大的功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)壓力、流量可調(diào). 該系統(tǒng)由一臺(tái)注水泵和一臺(tái)增壓泵，注水泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)，增壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)及保證運(yùn)行的潤(rùn)滑系統(tǒng)，水冷卻系統(tǒng)，供電系統(tǒng)，儀表測(cè)控系統(tǒng)，低壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等組成。小功率增壓泵為注水泵提供吸入壓力，使兩泵恰當(dāng)匹配；并通過(guò)計(jì)算機(jī)、儀表系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)使高效區(qū)行范圍很窄的注水泵工作在高效區(qū)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控，依注水工藝要求（地層情況）實(shí)現(xiàn)大閉環(huán)優(yōu)化運(yùn)行；實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)效率提高。由于主泵一部分功能由小泵（增壓泵）來(lái)負(fù)擔(dān)，由于高壓泵（大泵）和一個(gè)中低壓泵（小泵）在同一流量下，中低壓泵的功耗要小很多，特別是主泵拆級(jí)后，節(jié)能更為顯著。也就是說(shuō)大泵（注水泵）節(jié)下來(lái)的能量用于小泵還有富余，實(shí)現(xiàn)能耗降低

3 措施效果

通過(guò)泵站管理過(guò)程中采取的降低注水單耗的措施，注水站的注水單耗一直在計(jì)劃內(nèi)運(yùn)行。特別是投產(chǎn)運(yùn)行了前置泵控制系統(tǒng)后，由于主泵一部分功能由小泵（增壓泵）來(lái)負(fù)擔(dān)，由于高壓泵（大泵）和一個(gè)中低壓泵（小泵）在同一流量下，中低壓泵的功耗要小很多，特別是主泵拆級(jí)后，節(jié)能更為顯著。也就是說(shuō)大泵（注水泵）節(jié)下來(lái)的能量用于小泵還有富余，實(shí)現(xiàn)能耗降低，注水單耗由原來(lái)的5.8降為5.2kwh/m3。大大降低了注水耗電。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚杰，著.低壓變頻技術(shù)在油田注水中的應(yīng)用