淺談中轉站輸油泵的節(jié)能與應用

方慶蘭

[摘 要]針對目前降低油田生產成本，本文在對喇501中轉站外輸泵運行現狀進行了分析的基礎上，進行合理參數優(yōu)化控制。總結研究出降低中轉站外輸泵、摻水泵生產能耗的方法和措施，具有一定的可操控性和適用性，確定外輸泵、摻水泵的調節(jié)方式由變頻調節(jié)改為手動變頻調節(jié)節(jié)能效果，并且對節(jié)能效果、經濟效益進行估算。

[關鍵詞]輸油泵 變頻器調節(jié) 節(jié)能 降耗 方法

中圖分類號：S95 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）10-0259-01

1 引言

第三油礦采油301隊501中轉站位于喇嘛甸油田北北塊，轉油站于1983年10月15日投產，2006年11月改造投產，設計規(guī)模5000立方米/天，實際處理5790立方米/天，負荷率119.9%。實際輸液量遠遠高于設計輸液量，站機泵裝機總容量714KW。2009年站耗電171.5萬KW 。近幾年以成本管理為核心，提高經濟效益以成為石油企業(yè)管理新課題。因此，開展中轉站機泵節(jié)能降耗的研究，對于降低油田生產成本，提高油田生產經濟效益有重要意義。

中轉站生產過程中的電量消耗在機泵和照明兩個方面。其中機泵耗電占中轉站90%以上，因此在礦領導輔佐下對外輸泵、摻水泵進行參數合理調整，取得了很好的節(jié)電效果。

2 501站主要機泵電量消耗情況

501中轉站設計外輸泵3臺，摻水泵2臺，熱洗泵2臺，平均日耗電5000 KWh。而實際日常運行外輸泵二臺平均每天耗電2680KWh 、摻水泵一臺平均每天耗電1500KWh、熱洗泵一臺平均每天耗電540KWh.其中外輸泵耗電占機泵耗電57%，摻水泵占機泵耗電32%。

在生產實際運行中，由于外輸液量遠高于設計液量，為了滿足生產輸油工藝要求，所以只能運行2臺外輸泵， 3#外輸泵采取控制輸油泵出口閥門開度的方法進行節(jié)流流量調節(jié)。其中1#外輸泵變頻自動調節(jié)，1#摻水泵采用變頻自動調節(jié)。

傳統(tǒng)采取控制輸油泵出口閥門開度的方法進行節(jié)流調節(jié)時，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，降低了機泵的工作效率。同時，由于目前輸油泵運行時輸油量較小，離心泵的運行工作點偏離高效工作點，輸油泵機組效率較低、單耗較高.

離心泵的特性曲線可知，關小泵的出口閥門，管路阻力R增加，管路的特性曲線R—Q變陡，泵的工作點向左移動，排量下降，揚程升高，來達到調節(jié)流量的目的。但是，這樣運行時，泵機組提供的相當一部分能量消耗在克服泵出口閥門的阻力上，勢必產生節(jié)流損耗，造成不必要的能耗。

同時，利用節(jié)流調節(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，利用這種方法來控制流量是非常不經濟而且不安全的。

3 變頻調速器的節(jié)能機理

變頻器主機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換成直流電，再由大功率晶體管把直流電轉換成頻率可調的三相交流電輸出。根據三相異步電動機轉數公式n=60f1（1--S）/P可知，在電動機結構不變時，即磁極對數P和轉差率S不變時，如改變電源的頻率f1，則電動機的轉數也隨之變化。變頻器是通過改變電源頻率來達到改變所拖動電動機轉數的。

改變泵的轉速，就是改變泵的特性曲線，當泵的轉速由n1降到n2時，流量Q從Q1降到Q2；揚程H由H1降到H2。

又根據離心泵的比例定律可以知道，離心泵的揚程、排量和軸功率均隨泵轉數的改變而改變。即輸油泵轉速由n1改變?yōu)閚2時，若輸送的介質性質不變，管路特性不變時。根據相似定律，由于這時幾何尺寸的比例常數為1，則在不同轉速下相似工況點的對應參數與轉速之間應有下列關系：

式中： Q1/Q2=n1/n2 Q1 Q2分別為轉速改變前后的流量；

H1/H2=（n1/n2） H1 H2分別為轉速改變前后的揚程；

N1/N2=（n1/n2） N1 N2分別為轉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速的立方成正比

4 自動變頻調節(jié)的工作過程是

變頻器根據差壓變送器（DDZⅢ型電動單元組合儀表）所檢測到的凈化油緩沖罐的液位信號PV（標準直流電流信號4—20mA），與變頻器的給定信號（SP）的差值變化進行PID調節(jié)運算，通過運算所得結果自動調節(jié)外輸油泵的轉速，實現了凈化油緩沖罐液位的閉環(huán)自動控制，保證凈化油緩沖罐的液位始終穩(wěn)定在人為設置的高度。當凈化油緩沖罐的液位發(fā)生變化時，引起差壓變送器輸出信號隨之發(fā)生相應的變化，輸入變頻器處理后，調節(jié)輸油泵電機電源的頻率和電壓，從而使電動機轉速發(fā)生變化，當脫后原油來油量比較穩(wěn)定時，達到相對靜止狀態(tài)，輸油泵的轉速保持恒定；當來油量增大，凈化油緩沖罐液位較高時，則輸油泵轉速升高，輸油泵出口流量變大；反之，則當來油量減少，凈化油緩沖罐液位較低時，則輸油泵轉速降低，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 調整合理參數

在生產中，產液量因各種因素的影響正常波動，從而使輸油泵效率在一定時期很難達到效率。由于我隊外輸液需要2臺外輸泵采用一變一工輸送，摻水泵變頻輸送，根據變頻器節(jié)能機理特點，運行中考慮生產需要，把變頻自動調節(jié)改為手動調節(jié)，技術的應用能夠有效解決這一難題，即通過控制變頻調速器的輸出頻率（調頻范圍為0—50Hz），調節(jié)機泵的轉速和排量，使機泵始終處于最佳工作狀態(tài)，減少電機無用功損耗和對流量計沖擊，達到節(jié)電和平穩(wěn)外輸的目的。

2010年3月份我隊對外輸泵、摻水泵進行調整合理參數，把3#外輸泵泵出口閥們開大，壓力由原來1.4MPa降到0.55MPa，1#外輸泵自動變頻改為手動調節(jié)由原來變頻功率28-50Hz控制在31.2Hz，同時1#外輸泵安裝計量電度表，1#摻水泵也由自動變頻改為手動變頻調節(jié)。

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

6 效果評價

半年來，我們總結輸油泵節(jié)能降耗的方式，經現場使用，取得了較好的經濟效益，主要表現以下幾個方面：中轉站輸油泵節(jié)能降耗方法及應用，改變了過去中轉站機泵傳統(tǒng)閥門開度的方法進行節(jié)流流量調節(jié)，使之經濟化，制度化，走上科學化管理道路。節(jié)能效果明顯每天外輸泵節(jié)省600KW，年節(jié)電21.9萬千瓦時，摻水泵每天節(jié)省720KW，年節(jié)電26.3萬千瓦時。

7 幾點認識

（1）根據油田生產動態(tài)變化及時優(yōu)化機泵運行參數和泵的變頻調速技術，是提高機泵泵效和系統(tǒng)效率，降低機泵生產耗電重要手段。

（2）通過變頻器來手動調節(jié)輸油泵的轉數，以達到控制流量的目的，不僅可以大大降低崗位工人的勞動強度、減少電能的消耗，而且可以解決離心泵出口憋壓導致出口端泵盤根泄漏量較大的問題，達到消除隱患、保證安全生產的目的。

（3）中轉站節(jié)能降耗工作以納入油田日常管理中，并根據油田生產動態(tài)變化，不斷改進、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。

參考文獻

[1] 王學文.齊子剛主編《石油石化節(jié)能》.2009年.

[2] 張志國.中轉站節(jié)能降耗途徑.采油一廠，2009年.