永磁调速技术在萨中油田掺水泵现场应用研究

张弛（大庆油田有限责任公司第一采油厂）



永磁调速技术在萨中油田掺水泵现场应用研究

张弛（大庆油田有限责任公司第一采油厂）

萨中油田进入特高含水后期，单井掺水量逐步下调，掺水量存在显著的季节性变动，转油站掺水泵的运行匹配很难适应实际掺水量的调整。传统方法是通过调节掺水泵出口阀开度来调节流量，但能耗损失较大。针对生产中存在的问题，在萨中油田进行了永磁调速技术现场试验研究。通过2013年和2014年同期参数对比，得出掺水泵节电17.89%。节电效果显著，具有良好的推广价值。

萨中油田永磁调速技术掺水泵

随着萨中油田开发进入特高含水后期，含水率超过90%，单井产液量减少，井口出油温度升高。集输技术参数进行了相应的调整，单井掺水量由0.8～1.1m3/h逐步下降到目前的0.6m3/h；同时，广泛开展了单井常温集油，夏季掺水量显著减少，掺水量存在显著的季节性变动。早期建成的掺水泵排量与生产运行中的实际掺水量相差较大，掺水泵的运行匹配很难适应实际掺水量的季节性调整。离心泵的流量调节，传统方法是通过调节出口阀的开度来实现，由于出口阀节流，离心泵运行效率较低，能耗损失较大。近年来，萨中油田集输系统普遍采用变频调速技术控制外输油泵运行，达到节能降耗的目的，但掺水泵一直未实施调速运行，变频技术的大量应用对油田电网造成谐波污染。因此，开展了永磁调速技术现场应用研究。

1　工作原理

永磁调速技术通过调节扭矩来实现速度控制。当导体转子旋转时，导体转子与永磁转子产生相对运动，交变磁场通过气隙在导体转子上产生涡流。同时，涡流产生感应磁场与永磁转子相互作用，从而带动永磁转子沿着与导体转子相同方向旋转，在负载侧输出轴上产生转矩，从而带动负载做旋转运动。负载要求扭矩小，电动机输出扭矩小，相应输出功率也小。当永磁调速驱动装置（图1）接到一个控制信号，如压力、流量、液位等信号传到控制器，并对信号进行识别和转换后，产生一个机械操作指令，来调节导体和永磁体之间的间隙大小，从而调节永磁调速驱动装置输出端的扭矩大小，获得可调整、可控制、可重复的负载转速，进而实现电动机功率可控，达到节能的目的［1］。

图1　永磁调速驱动装置

2　现场应用

2014年7月，在采油六矿中604转油站1#掺水泵上安装永磁调速装置，开展永磁调速技术用于掺水泵运行的研究，监测相关运行参数，评价其节能效果及适应性，为萨中地面系统节能降耗提供依据。

中605转油站有3台掺水泵：流量为65m3/h、扬程为200m、电动机功率为75kW。为适应单井掺水量变化，掺水泵每年6—9月一用两备，其余时段两用一备。上述运行匹配很难适应实际掺水量的季节性调整，需要通过调节出口阀的开度调节掺水流量，由于出口阀节流，离心泵运行效率较低，能耗损失较大。在中604转油站1#掺水泵安装永磁调速装置。由于永磁调速装置安装在电动机与泵之间，将电动机与泵联轴器拆开后，向后移动40cm以留出永磁调速装置的安装位置。同时，对设备基础进行改造，增加电动机移动后的安装基础及永磁调速驱动器执行器安装基础。2014年7月17日设备投入使用，根据掺水泵流量，手动给定转速比调节电动机转速。

2013年7月17日—9月30日，1#掺水泵连续运行1824h（只运行1#掺水泵），累计流量10.81×104m3，累计用电13.29×104kWh，单耗1.23kWh/m3；2014年7月17日—9月30日，1#掺水泵连续运行1824h（同样只运行1#掺水泵），累计流量10.64× 104m3，累计用电 10.75×104kWh/m3，单耗 1.01 kWh/m3；对比上述两时段，采用永磁调速技术后，1#掺水泵单位流量节电17.89%。

2014年7月17日—11月13日这一运行时段，永磁调速装置发生机械故障1次，8月23日传动装置失灵，8月24日对设备进行维修，当日完成。此后，设备一直运行良好。

3　效果分析

中604转油站1#掺水泵的现场试验表明：在特定的掺水流量匹配范围，永磁调速技术可以实现掺水泵单位流量节电17.89%。永磁调速装置（75kW）设备价格17万元，中604转油站1#掺水泵采用该技术后，年节电5.72×104kWh，年节约电费2.97万元，节电效果显著，项目投资回收期为5.72年。

通过现场试验及相应的技术经济评价，永磁调速技术能够适应萨中油田转油站掺水泵的节能运行需要，节能效果显著。与变频调速技术相比，电动机不会因调速产生过热，永磁调速技术不存在谐波干扰，设备折旧年限较长，在上述几方面更有优势，具有较好的推广应用前景。

［1］严新荣，张东.永磁调速技术在火力发电厂中的节能应用研究［J］.华电技术，2009（12）：1-2.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.09.005

2015-05-25）

张弛，2011年毕业于东北农业大学，从事地面工程规划设计工作，E-mail：49621561@qq.com.cn，地址：黑龙江省大庆油田有限责任公司采油一厂规划设计研究所，163000。