降低注水泵能耗的可行性措施

王秀红（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

降低注水泵能耗的可行性措施

王秀红（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

结合大庆油田某采油厂联合站备用注水泵耗电量较高的现状和存在问题，进一步着重研究降低能耗的技术措施。通过分析注水泵耗能高的主要原因，提出了五种降低注水泵耗电量的可行性措施，即选用高性能参数相适合的新型泵、对泵进行减级及车削叶轮外径的技术改造、优选小流量泵、安装高压防垢机械密封装置、强化操作人员的技能培训及技术标准的执行，使注水泵合理控制运行在最佳工况区，注水泵的综合耗电量平均每日降低1.554×104kWh。

注水泵；降低能耗；措施

注水泵是联合站耗电量较高的机泵设备。目前各油田注水量较多，配置的注水泵流量和扬程也较高，因此注水泵耗电量较高。以某联合站为例，共4台注水泵，耗电量占全站总耗电的70%，常运行的型号为DFJ300-150×100的1#注水泵，平均单耗小于6.2 kWh/m3，在油田注水单耗指标范围内。其它备用注水泵的运行单耗平均为8.7 kWh/m3，1#注水泵在检修维护或其它故障停运时就要运行单耗较高的备用注水泵。调查统计1#注水泵平均每年倒泵停运累计时间为80天，当月注水泵综合耗电比其它月高出10.86×104kWh，因此降低备用注水泵的耗电量是急需解决的问题。

1 注水泵耗能高的原因分析

1.1 设备陈旧性能低

对备用注水泵逐一进行查看分析，型号为DFJ250-150×11的2#注水泵单耗平均为8.57 kWh/m3，泵效平均为58.48%。分析其单耗高、泵效低的原因是该泵是运行21年的陈旧老泵，其运转各部件磨损较严重，运行流量为165 m3/h，电流为155 A，配用电动机功率为2000 kW，电动机的配置也偏高。

1.2 泵压高、流量低

对备用的3#注水泵进行调查分析，其型号为DFJ155-170×10，调查发现3#注水泵运行泵效平均为58.67%，运行单耗平均为8.9 kWh/m3。通过调查分析3#注水泵泵效低、单耗高的原因是该注水泵扬程高为1700 m，泵压高为17.9 MPa，由泵的性能曲线可知，当泵压越高时流量就越低。该泵额定流量为155 m3/h，而实际流量只能达到118 m3/h，根据注水泵单耗公式可知，在电压电流不变的情况下，流量越小单耗越高，耗电量就越大。所以该注水泵单耗高的主要原因是由于泵压过高、流量过低所致。

2 采取的措施

2.1 更新机泵设备

更新运行多年且无改造价值的2#注水泵及电动机。根据该泵的性能参数（流量、扬程等）选择满足实际生产需求的高性能匹配泵及电动机。更新后运行3个月，2#注水泵泵效上升了12.29%，单耗下降了2.39 kWh/m3，每天节约电量为9751 kWh（表1）。

2.2 改造泵体

1）减级。从上述的调查原因分析中得知3#注水泵扬程高、泵压高，泵级数为10级，单级扬程为170 m，为减小扬程、降低泵压可采取减级的方法，减掉末级叶轮后的扬程和泵压完全可以满足生产需求[1]。通过减掉末级叶轮，3#注水泵扬程、泵压、电流、单耗均下降，每天节约耗电量为5866 kWh（表2）。

2）车削叶轮外径方法。3#注水泵减级后的泵压为16.2 MPa，对实际生产需求来说仍较高，注水单耗也超出规定的指标数值6.2 kWh/m3，降低耗能仍需挖潜。根据泵的单级扬程数，若再减掉一级叶轮估算泵压将降为14.5 MPa，生产需求是注水压力大于15.0 MPa，则不能满足生产需求，应采取车削叶轮外径的方法来降低扬程，降低泵压。由切割定律[2]公式：，式中：H、H′——切割前、切割后的扬程，m；D2、D2′——切割前、切割后的叶轮外径，mm。具体计算后根据油田生产需求选取泵压为15.3 MPa、扬程为1450 m、叶轮外径为333 mm这组切割后的数据。从表3中可以看出，切割后的3#注水泵扬程、泵压、单耗都下降，泵效有所上升，每天节电量为2850 kWh。

表1 2#注水泵更新前后运行情况对比

表2 3#注水泵减级前后运行效果对比

表3 3#注水泵车削叶轮外径前后运行效果对比

2.3 优选小流量泵

若使用小流量泵运行即可满足生产实际需求，则首选小流量泵，可节约部分电能。在已有性能参数合适的小流量泵时，更适合对注水泵进行调换，例如注水在实行清污分注时，至少需运行2台泵，根据生产需要就可以换成小流量的泵进行分注。对4#注水泵进行调换，由原型号为DFJ155-170×10调换为型号DF100-150×10，同时调配与之相匹配的电动机。4#注水泵换小流量泵后，泵效上升13.21%，注水单耗下降了2.42 kWh/m3，达到指标要求，更换小流量泵每日节电量为4762 kWh。

2.4 安装高压防垢机械密封装置

该注水站的注水泵均为填料密封，因填料密封性能较差，工人维护工作量较大，又可导致泵耗能高。将常用的2台注水泵安装高压防垢机械密封装置，安装后的注水泵运行电流得到下降，如2#注水泵，在流量不变的情况下，电流降低了2 A，单耗下降了0.13 kWh/m3，日节约电量为530 kWh。安装高压防垢机械密封装置运行6个月，泵密封状态运行稳定无泄漏，摩擦功率小，耗电量下降[3]。

2.5 加强技术管理

加强注水、污水、清水三水岗位人员的技能培训，强化三水岗位之间的紧密配合。进行理论与现场实际操作培训考核，严格执行各项技术标准，严格控制闸门的稳定，实行平稳注水，加强注水泵机组的保养维护力度，降低注水泵的各种能量损失，保证泵运行在最佳工况区。

3 效益分析

1）经济效益。通过对备用泵采取不同的节能措施，2#、3#、4#注水泵总平均单耗下降2.59 kWh，注水量按平均每天6000 m3计算，日节约电量为1.554×104kWh，每年备用泵平均运行时间为80天，年节约电量为 124.32×104kWh，电价按0.625元/kWh计算，节约77.7万元，更新调换的机泵都是采油厂内已有设备的调换不算做投入费用，去掉其它投入费用4万元，则年创经济效益为73.7万元。

2）社会效益。通过安装高压防垢机械密封装置，减轻了维修及管理人员的劳动强度和管理难度，提高了工作效率。

4 结论

通过对备用注水泵进行更新、技术改造等措施，保证泵平稳控制运行在最佳工况区，使其在满足生产需求的情况下耗电量最小，解决了注水泵单耗指标超标问题，全面降低了注水泵的综合耗电量。据统计，通过对备用注水泵采取不同机泵不同的节能措施，注水泵综合耗电量显著下降，年节约电量可达124.32×104kWh，同时取得较好的社会效益，达到了理想的节能降耗效果。

[1]李建.浅谈如何搞好联合站节能降耗[J].科技论坛，2009（1）：6.

[2]汪云瑛，张湘亚.泵和压缩机[M].北京：石油工业出版社，1985：189-190.

[3]秦忠，魏厚瑶.油田高压注水泵机械密封新技术[J].科技创新导报，2011（8）：13.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.01.013

2016-08-12

（编辑 张馨怡）

王秀红，工程师，2006年毕业于大庆石油学院（石油工程专业），从事油田地面工程管理工作，E-mail：wxiuhong@petrochina. com.cn，地址：黑龙江省大庆市第五采油厂第五油矿，163513。