集輸系統(tǒng)節(jié)電措施的綜合應(yīng)用

關(guān)天勢（遼河油田公司質(zhì)量節(jié)能管理部）

錦州采油廠集輸系統(tǒng)有歡三聯(lián)、錦一聯(lián)、新三聯(lián)3 座聯(lián)合站，年消耗電量占錦州采油廠24%，而集輸系統(tǒng)的用電成本占全年成本的36%～45%，因此集輸系統(tǒng)節(jié)電對錦州采油廠的運行成本具有實質(zhì)性的意義和作用。集輸系統(tǒng)用電機(jī)泵設(shè)備共有264臺，設(shè)備新度系數(shù)0.36；常年運行設(shè)備98 臺。用電消耗變化分為冬季與夏季，冬季日消耗電量約13×104kWh，夏季消耗電量約7×104kWh。主要分注水系統(tǒng)、外輸系統(tǒng)、低壓設(shè)備系統(tǒng)、電熱帶系統(tǒng)、日常用電系統(tǒng)。

1 用電消耗高原因分析

用電消耗高的原因主要包括3 方面：生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜，造成中間環(huán)節(jié)消耗電量多，從而導(dǎo)致用電量大；機(jī)泵設(shè)計工況與實際運行工況相差較大，能量損失在管道阻力上；精細(xì)化管理不到位，部分電能無效消耗。

1.1 生產(chǎn)工藝流程

集輸系統(tǒng)工藝流程的設(shè)計滿足多種生產(chǎn)情況需要，從安全、可靠生產(chǎn)角度來講是合理的，但從生產(chǎn)能力、生產(chǎn)的實際情況出發(fā)，沿用老一套的工藝持續(xù)生產(chǎn)只能造成各種能耗的巨大浪費。

外輸油系統(tǒng)包括三座聯(lián)合站外輸商品油，采取的是三座聯(lián)合站共同外輸，啟用2 臺高壓（355 kW、6000 V）離心泵、1 臺55 kW 的低壓離心泵，每日耗電量9000 kWh，而且高壓設(shè)備需定期保養(yǎng)。

新三聯(lián)進(jìn)站液經(jīng)過一次沉降罐后進(jìn)入陶粒電脫水器，停留時間12 h 以上，2 h 巡檢1 次，4 h 放水1次，然后進(jìn)入二次沉降罐，由于溫度的損失沉降后含水仍偏高，底水泵排量較大，耗電量大。

錦一聯(lián)有一套單獨的污水處理工藝，即污水從一次沉降罐后需經(jīng)核桃殼過濾器二級過濾，經(jīng)深度精濾器精濾后外輸。而錦一聯(lián)污水處理系統(tǒng)核桃殼過濾器、精濾器長期運行，內(nèi)部濾料未及時更換，多次的水質(zhì)監(jiān)測出現(xiàn)過濾后水比濾前水質(zhì)差。

污水處理系統(tǒng)有兩套空氣壓縮系統(tǒng)，確保2 座污水站氣動閥的正常使用，均不能在滿負(fù)荷運行，一方面低負(fù)荷運行無效能耗大，另一方面多臺運行維修費用高。

1.2 機(jī)泵工況

機(jī)泵設(shè)計工況與實際運行工況相差較大，生產(chǎn)流量需要通過閥門來控制，造成機(jī)泵運行效率低下，單耗偏高，耗電量大；部分機(jī)泵長期運行磨損嚴(yán)重，產(chǎn)生機(jī)械損失，包含葉輪圓盤粗糙與液體之間產(chǎn)生的輪阻損失、泵軸與填料密封裝置之間的摩擦損失，以及軸與軸承之間的摩擦損失。

注水系統(tǒng)注水泵屬于高壓設(shè)備，在運行中一直采取穩(wěn)定連續(xù)運行的方式，注水量的變化在變頻設(shè)備不完善的情況下只能通過閥門來調(diào)整，而且注水泵設(shè)計排量均偏大，導(dǎo)致整體注水單耗在7.0 kWh/m3左右，日消耗電量占整個集輸系統(tǒng)電量的50%以上，最高可達(dá)65%。

集輸系統(tǒng)有3 臺摻油泵，功率90 kW，排量均在120 m3/h，而摻油在夏季的量只有45 m3/h，通過近幾年耗電量核算，單耗已升至設(shè)計單耗值的兩倍，是典型的高能耗設(shè)備。同樣投產(chǎn)時間長、能耗高的機(jī)泵有脫水泵、錦一聯(lián)外輸油泵。錦一聯(lián)外輸油泵是離心泵，用于輸油，介質(zhì)不合，磨損大、能耗高、效率低。

多臺泵并聯(lián)運行存在諸多問題，如計量不完善，機(jī)泵流量匹配不合理，機(jī)泵不能處于工作點的高效區(qū)。

1.3 管理粗放

生產(chǎn)過程中用電的精細(xì)管理也是控制用電的一個有效措施。結(jié)合精細(xì)管理，對集輸系統(tǒng)的耗電點進(jìn)行了全面的排查，問題逐一顯露出來。

首先是電熱帶的使用。每年冬季10月至次年4月，集輸系統(tǒng)生產(chǎn)流程使用電熱帶防止管線等凍堵，日增加用電量2×104kWh，全年消耗420×104kWh，占整個集輸系統(tǒng)冬季用電的20%左右，耗電量非常大。

生產(chǎn)調(diào)控環(huán)節(jié)無效消耗電量多。一是聯(lián)合站底水泵運行時間長、處理底水量大；二是三座聯(lián)合站的輸油泵隨著外輸油罐位的變化，消耗電量變化較大，老三聯(lián)的外輸油泵在罐位高與低耗電差值達(dá)700 kWh；三是由于工藝環(huán)節(jié)不完善、閥門關(guān)不嚴(yán)等問題，導(dǎo)致產(chǎn)生大量的回流量，無效消耗部分電量，如注水泵回流閥不嚴(yán)導(dǎo)致每日多消耗電量1.7×104kWh。

存在部分機(jī)泵帶“病”運行，帶“病”運行機(jī)泵產(chǎn)生的機(jī)械損失、容積損失等都會導(dǎo)致耗電量增加。節(jié)能設(shè)施不能達(dá)到使用率100%也是電量消耗大的一個原因，由于工藝限制、變頻器自身問題、生產(chǎn)處理量需要，以及機(jī)泵待修等，經(jīng)調(diào)查變頻器的使用率僅75%，僅此一項日增加的耗電量至少5000 kWh。

值班室照明、站區(qū)照明、冬季空調(diào)的使用電量雖然不到整個集輸系統(tǒng)耗電的1%，但積少成多也會造成整個用電量的上升。值班室照明、站區(qū)照明、冬季空調(diào)使用全年用電累計221×104kWh。

2 節(jié)電措施的綜合應(yīng)用

針對集輸系統(tǒng)用電能耗存在的問題，本著經(jīng)濟(jì)性、實用性、安全性的原則，盡量節(jié)省投資，在盡可能少改動工藝流程、不更換現(xiàn)有設(shè)備的情況下，著重管理性改造，實現(xiàn)節(jié)電的目標(biāo)。

2.1 優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程

優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程是在原有工藝流程的基礎(chǔ)上進(jìn)行簡化，達(dá)到節(jié)電的目的。

2.1.1 優(yōu)化外輸油工藝流程

原有外輸油工藝流程是新三聯(lián)、老三聯(lián)外輸油泵共同外輸，同時至少啟用2 臺6000 V、355 kW 的離心泵，日消耗電量至少9400 kWh，同時至少增加1 臺高壓泵的維護(hù)費用，人員的勞動強(qiáng)度增加，存在安全隱患。對外輸油系統(tǒng)進(jìn)行工藝簡化，利用新三聯(lián)摻油泵直接外輸至老三聯(lián)，由老三聯(lián)統(tǒng)一外輸。優(yōu)化新三聯(lián)一臺高壓外輸泵的同時提高新三聯(lián)摻油泵的泵效，盡量靠近最佳工況點運行?？傆秒娏咳諟p少5200 kWh，見圖1。

圖1 外輸油工藝改造前后對比

2.1.2 優(yōu)化新三聯(lián)脫水系統(tǒng)

新三聯(lián)脫水系統(tǒng)經(jīng)一次沉降、陶粒電脫水器、二次沉降，需要多次的放水，且經(jīng)過的脫水環(huán)節(jié)多，中間溫度損失大，到二次沉降罐處效果差，生產(chǎn)管理中難度大，尤其是中間的陶粒電脫水器，需要隨時觀察脫水器內(nèi)水位的高度、含水情況，底水泵、脫水泵的負(fù)荷也大，電消耗多。對每段生產(chǎn)參數(shù)分析并結(jié)合化驗室脫水溫度的拐點圖，停運陶粒電脫水器，提高二次沉降溫度，提高沉降效果的同時降低脫水量、底水量及耗電量。

改造后二次沉降罐出口含水降低10%～15%，脫水量降低200 m3/d，后段的底水量降低70 m3/d。每天可節(jié)電170 kWh，見圖2。

圖2 新三聯(lián)脫水系統(tǒng)改造前后對比

2.1.3 優(yōu)化錦一聯(lián)污水系統(tǒng)

錦一聯(lián)污水系統(tǒng)中過濾器長期運行，內(nèi)部濾料長期未更換，已失去過濾作用，且經(jīng)常出現(xiàn)濾后水指標(biāo)高于濾前水指標(biāo)。污水系統(tǒng)中設(shè)備較多，管理難度較大，效果極差，針對此問題，結(jié)合歡三聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)，對錦一聯(lián)的污水系統(tǒng)進(jìn)行改造。

停運錦一聯(lián)污水崗，沉降罐污水直接進(jìn)入污水罐，利用輸油崗以前停運的污水泵把污水輸至污水站。共停運污水崗各種設(shè)備20 余臺，其中機(jī)泵總功率195 kW（日常運行，不算備用），日節(jié)電1700 kWh。

流程改造后水質(zhì)的控制通過調(diào)整界面而藥劑量不變，完全滿足水質(zhì)指標(biāo)要求。利用錦一聯(lián)停運的污水泵并合理調(diào)配歡三聯(lián)閑置的變頻器，日消耗電量2300 kWh，比改造前日消耗4000 kWh 電量減少1700 kWh，同時減少該崗位10 名人員，補(bǔ)充至其他缺員的崗位。

2.1.4 優(yōu)化污水站空壓機(jī)系統(tǒng)

常規(guī)污水站投產(chǎn)，新投運2 臺空壓機(jī)，滿足儀表控制要求。投產(chǎn)的深度站空壓機(jī)是低效活塞壓縮機(jī)，耗電量偏大，且經(jīng)常出現(xiàn)故障。停運深度站的2 臺壓縮機(jī)，共同使用常規(guī)站的壓縮機(jī)可滿足污水設(shè)備氣動閥等的需要。日節(jié)電330 kWh。

2.2 精細(xì)生產(chǎn)過程管理，逐項、逐點降低集輸系統(tǒng)耗電

2.2.1 全面排查生產(chǎn)系統(tǒng)冬季用電熱帶

冬季電熱帶運行182 d，日消耗電量2×104kWh，占冬季日用電的20%。電熱帶全面積的定時啟運、定時停運造成冬季耗電量上升幅度大，且沒有系統(tǒng)的管理方式及運行方式。針對耗電量大的實際情況，從夏季開始對站內(nèi)所有的電熱帶進(jìn)行了逐一排查，歷時3 個月，查明所有需使用的電熱帶的用途，整改混亂連接電熱帶20 余條。結(jié)合電熱帶的用途與生產(chǎn)實際情況啟運電熱帶，既要保證生產(chǎn)安全運行，又要杜絕全面定時啟運情況。電熱帶日最高耗電量1.6×104kWh，平均日耗電量1.2×104kWh。

2.2.2 調(diào)控生產(chǎn)過程控制，降低用電量

三座聯(lián)合站底水泵的運行時間與二次沉降罐、好油罐內(nèi)的底水量相關(guān)，最初在老三聯(lián)實施動態(tài)沉降工藝后，底水量大幅度減少，日可節(jié)電170 kWh。隨之新三聯(lián)、錦一聯(lián)均采取了動態(tài)沉降工藝，使二次沉降罐溢流含水控制在2%以下，底水由以前的2 d 抽取1 次降低為一個月甚至更長時間抽取1 次。該項措施日降低用電400 kWh。

在同樣的生產(chǎn)環(huán)境中，機(jī)泵效率低也是耗電量高的一個原因，對機(jī)泵進(jìn)行調(diào)整實施起來困難較大，而通過生產(chǎn)工藝控制方式的調(diào)整，同樣可達(dá)到提高泵效、降低耗電量的目的。三座聯(lián)合站的外輸油量是根據(jù)需要定的，調(diào)控的范圍小，通過分析后降低機(jī)泵做功能耗，可有效降低機(jī)泵的耗電量。該方法是通過輸油罐低進(jìn)高出動態(tài)輸油的方式降低機(jī)泵在同排量下的無效能耗。

消除生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的漏洞，降低用電。在工藝流程中，需控制流量的工藝都設(shè)計有回流流程，而回流閥的滲漏是機(jī)泵能耗無效消耗的重要原因。注水系統(tǒng)耗電量超出正常單耗，而問題所在正是回流閥不嚴(yán)導(dǎo)致每日有3000 m3的水進(jìn)行循環(huán)處理，日多消耗電量1.7×104kWh；外輸油系統(tǒng)存在回流是因為螺桿泵運行方式及配套的變頻器在維修中，每日多消耗電量2000 kWh。

2.2.3 提高機(jī)泵的運行效率，提高變頻器的運行率

集輸系統(tǒng)機(jī)泵老化嚴(yán)重，在很大程度上制約機(jī)泵的高效經(jīng)濟(jì)運行，而節(jié)能設(shè)施變頻器受機(jī)泵維修的影響運行率不能達(dá)到90%以上，造成電能的浪費嚴(yán)重。

針對集輸系統(tǒng)機(jī)泵老化嚴(yán)重、外委維修困難的情況，開展內(nèi)部自主維修維護(hù)，例如機(jī)泵各種配件的更換、低壓機(jī)泵的定期調(diào)試、變頻器合理調(diào)配等。通過機(jī)泵維修、變頻器調(diào)配等工作，確保了變頻器的運行率達(dá)到97%，機(jī)泵運行的完好率100%。該項節(jié)電可達(dá)5%。

3 結(jié)論

錦州采油廠集輸系統(tǒng)通過對工藝流程、設(shè)備管理、參數(shù)配比等方面的深入分析，查找出用電能耗的關(guān)鍵點，隨后合理地調(diào)整工藝流程、設(shè)備匹配、參數(shù)設(shè)置，使用電能耗不斷降低。集輸系統(tǒng)連續(xù)5年實施節(jié)電措施，實現(xiàn)50%以上的節(jié)電量，為節(jié)能降耗做出巨大貢獻(xiàn)。累計節(jié)電4446×104kWh，節(jié)省電費2480 萬元。