2DH型注水泵在埕島油田節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用

齊宏新

摘要：2DH型注水泵作為埕島油田注水系統(tǒng)的主要設(shè)備，7臺安裝在埕島中心三號平臺，負(fù)責(zé)為埕北1區(qū)、22區(qū)、4區(qū)井組平臺提供高壓注入水，總功率為13200kW。本文著重分析了影響注水泵能耗的各項因素，通過對比各種運行模式，探索得出最優(yōu)配置方案，實現(xiàn)注水系統(tǒng)的節(jié)能降耗。

關(guān)鍵詞：2DH型注水泵 節(jié)能降耗 優(yōu)化配置

一、注水泵簡介

2DH型海上平臺注水泵是海洋大型石油平臺常用的一種單殼體節(jié)段式多級離心泵，設(shè)計在常溫高壓下運行，其結(jié)構(gòu)包括定子部分、轉(zhuǎn)子部分、軸承部分、平衡機構(gòu)、軸端密封等，輔助設(shè)備有潤滑油、電伴熱、聯(lián)軸器、測量儀表等。埕島中心三號平臺注水系統(tǒng)配備5臺大排量的2DH-9.02型注水泵，2臺小排量的2DH-9.01型注水泵。

2DH-9型注水泵由沈陽沈鼓克萊德聯(lián)合泵業(yè)有限公司生產(chǎn)，配用電機由佳木斯電機股份有限公司生產(chǎn)，其中型號為2DH-9.02型注水泵揚程1450m，額定排量350m3/h，電機功率2000kw，額定電壓6000v；型號為2DH-9.01型注水泵揚程1450m，額定排量250m3/h，配用電機功率1600kw，額定電壓6000v。

二、2DH-9型注水泵能耗分析

2DH-9型注水泵在埕島中心三號平臺注水系統(tǒng)投產(chǎn)運行兩年以來，總體穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計要求。由于注水泵機組裝機功率較大，單臺泵功率在1600kW以上，由此產(chǎn)生的運行電費支出也十分高昂。且在投產(chǎn)初期，注水變頻器穩(wěn)定性較差，無法達(dá)到使用要求，更造成電費支出攀升。根據(jù)數(shù)據(jù)記錄，注水單耗平均為4.7kWh/m3，處于較高指數(shù)，在目前日注水量22800m3/天的情況下，注水泵電費開支達(dá)10.7萬余元每天。

節(jié)流影響

造成節(jié)流損失的主要原因是由于注水泵的泵壓超過注水干壓很多，造成注水泵壓頭損失過多，能量浪費嚴(yán)重。在實際生產(chǎn)運行中，經(jīng)常需要根據(jù)地層吸水情況合理調(diào)節(jié)注水量，注水泵在工頻運行過程中，只能通過調(diào)節(jié)出口閥門來調(diào)節(jié)排量，但調(diào)節(jié)出口閥門勢必會造成泵壓的改變，進(jìn)而影響注水干壓，故注水泵需采用變頻調(diào)速技術(shù)合理調(diào)節(jié)運行參數(shù)，在保證注水量的同時降低泵壓。中心三號平臺2DH-9型4#～7#注水泵共用一臺變頻器，1#～3#注水泵工頻運行，故在運行過程中，工頻運行的注水泵泵壓相對較高，節(jié)流損耗也相對高。若注水變頻器發(fā)生故障，注水泵全部采用工頻運行方式，節(jié)流損耗會大幅增加，造成整個注水系統(tǒng)能耗上升。

三、2DH-9型注水泵優(yōu)化配置

（一）設(shè)定目標(biāo)

評價某套系統(tǒng)運行效果如何，是由其運行效率的高低決定的。在實際生產(chǎn)運行過程中，中心三號注水系統(tǒng)能耗主要由注水泵能耗構(gòu)成，為明確注水系統(tǒng)優(yōu)化配置的效果，引入注水單耗概念：即注水系統(tǒng)輸出單位污水需消耗的能量，單位為kWh/m3。

（二）約束條件

中心三號平臺注水系統(tǒng)與埕島油田注水環(huán)網(wǎng)相通，在注水泵運行過程中需滿足以下相應(yīng)條件：

1、注水泵出口壓力約束。

目前平臺注水干壓按要求不高于9.9MPa，同時不得低于7.5MPa，正常運行情況下注水干壓在9.5MPa，調(diào)節(jié)注水泵出口壓力時需保證注水干壓在要求范圍內(nèi)。

2、泵排量約束。

根據(jù)注水泵性能特性，大排量注水泵工作排量范圍在300m3—420m3，運行電流需小于200A；小排量注水泵工作排量范圍在180m3—300m3，運行電流需小于160A。

3、注水量約束。根據(jù)注水管網(wǎng)系統(tǒng)的特點，注水系統(tǒng)的總注水量應(yīng)等于注水井組的總注入量與管網(wǎng)流量損失之和。因此目前平臺按要求日均注水量22800m3左右。

4、平臺現(xiàn)有設(shè)備約束。

根據(jù)目前平臺注水泵運轉(zhuǎn)計劃及排量要求，暫時運行3#注水泵（工頻）+5#注水泵（工頻）+6#注水泵（變頻），通過記錄運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)完成后，倒運為3#注水泵（工頻）+4#注水泵（變頻）+6#注水泵（工頻），再記錄數(shù)據(jù)。對比分析2種不同運行模式下的注水單耗。

（三）調(diào)整方式及步驟

由于是3臺泵同時運行，在調(diào)整參數(shù)以記錄數(shù)據(jù)時，必須統(tǒng)一調(diào)整，當(dāng)1臺泵運行參數(shù)改變時，另2臺泵必須配合調(diào)整以滿足注水要求。

（四）數(shù)據(jù)分析

因注水泵用電量、注水單耗是設(shè)備各項運行參數(shù)互相影響的綜合表現(xiàn)，所以，分析某一項參數(shù)與用電量的變化并不確切，需要對主要影響參數(shù)與用電量對比，各項參數(shù)與用電量的綜合對比。

通過對2種不同運行模式的對比分析，我們可以得出以下結(jié)論：

（1）泵的運行電流由排量及干壓決定，排量提高，電流升高；相同排量下，干壓越高，電流越高。

（2）泵干壓差影響單耗，單臺注水泵的單耗隨著泵干壓差的降低而降低。

（3）注水系統(tǒng)整體單耗由3臺泵整體運行參數(shù)決定，通過合理調(diào)整，提高工頻運行注水泵排量，降低其泵干壓差，減少壓頭損失，變頻運行注水泵配合調(diào)整，能有效降低注水系統(tǒng)單耗。

（4）當(dāng)大泵變頻運行時，注水系統(tǒng)整體單耗能較小泵變頻運行的模式降低0.02 kWh/m3，因為大泵變頻運行時，在保證注水系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，變頻器頻率能將至40.8Hz，變頻運行的注水泵單耗也能降至3.43 kWh/m3。

四、結(jié)論

通過注水泵效率與電量探索實驗，在平臺日注水量22800m3情況下，運行3臺2000kW注水泵（1臺大泵工頻+1臺大泵變頻+1臺小泵工頻），通過降低注水泵泵壓與干壓壓差，減少注水泵泵頭損失，提高2臺工頻運行注水泵的排量達(dá)到較大的有功功率，降低1臺變頻運行注水泵的負(fù)荷，最終使綜合注水單耗下降0.12kWh/m3，注水泵日用電電量減少2736 kWh，預(yù)計全年電量將減少99.86×104kWh。通過對注水泵運行模式、調(diào)整參數(shù)的探索，優(yōu)化了注水系統(tǒng)運行、達(dá)到了提高泵效、降低能耗的作用。

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