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油田高压注水泵,变水量变频控制,节能案例

时间:2012-08-22 19:20 点击:
油田注水是中国很多油田保持原油高产稳产的重要有效措施。把水注人地下,把地层中散布的
        油田注水是中国很多油田保持原油高产稳产的重要有效措施。把水注人地下,把地层中散布的油集中到油井中,再打上来,取得较好的经济效益。
        油田注水由于压力高、水量大,所用注水电机都是大功率电动机,如额定电压6000V,额定功率900一950kW,乃至2000kW,额定扬程1650ni,流量为140时/h。由于油田属于断裂区块油田,每个区块注水范围小,注水量随开采状况的变化,需要经常调整,大部分注水站都存在额定泵流量与实际注水量不相匹配的问题。采用中电压(3一10kV )、中大功率变频调速装置对油田注水泵用电动机实行变转速调节,从而实现注水泵变水量控制是一项非常有效的节能措施。
        常规情况下油田高压注水不允许长时间小排量运行,否则泵内温度升高造成汽蚀和机件烧毁等问题,过去被迫采用大回流方法降低温升,造成电力自自消耗,给油田造成了大量的能源损失。鉴于变频调速技术在油田输油输水泵上的广泛应用为解决高压离心注水泵耗电大的问题提供了借鉴思路。
1997年某油田从美国引进了一台大功率变频一调速装置,并于1998年3月在油田某注水站安装完成,控制两台DF140一150/11型输水泵,经过一年多的运行,取得了显著的节电效益。该装置是采用GTO为逆变开关器件的电流源型大功率变频器。在用变频调速替代传统的阀门一调节运行中:
        ①避免了无效的节流损耗。
        ②避免了排放回流所做的无用功。
        ③降速运行减少了机械摩擦的能量损失和泵内回流脱流损失,电机本身的铜损也相对减少,因而提高了机泵运行效率。
        高压注水泵应用大功率变频调速装置运行,泵特性与实际需要相差越大,节能效果越明显。本实例中的某注水站实际流量仅为额定流量的35.7%,泵管压差高达2.7MPa,占泵额定值的15.4%,所以节电潜力巨大。采用变频调速装置,还提高系统的自动化水平,降低了噪声,改善了工作环境,减轻了工人的劳动强度。但是高压大功率变频调速装置需要高水平的技术、管理人员和检修技术装备,价格也比较高,即使在节电效益较好的泵站也需2~3年才能收回投资,所以必须进行认真的论证。
(1)变频调速用于油田注水泵系统控制的效果
        ①调速运行前的运行状况。该站调速运行前,常开一台DF140-150/11泵工频运行,电动机型号为TK2一900一2,电机额定电压6000V、电流108A功率900kW、转速2975rad/nun。实际运行参数为泵前压力0.16MPa、泵压17.5MPa、管线压力15.5MPa、泵流量98.74m3 /h、注水量49.54时/h、放回流49.2ni /h,电机输人功率721.264kW、机泵效率65.74%,系统效率29.27%(系统效率为实际注水系统效率,已将放回流损失计算在内)。
        ②变频调速运行状况。调速运行是应用变频装置带动一台DF140-150/11注水泵降速运行,降速运行参数为泵前压力0.16MPa、泵压14.8MPa、管线压力14.8MPa、泵流量49.36时/l1、无回流,电机输人功率455.072kW、机泵效率44.11%,系统效率44.11%。
        两种运行状况的有关数据列入下表。由表中数据可以得出,采用变频调速代替常规的阀门控制,系统效率提高了一半。这对于大功率系统来说,节电效果十分可观。
 
DF 140一150111泵不同工况运行测试参数表
(2)结论
        采用变频调速后,通过实际测量,其结果比起工频运行阀门调节的老方案来,在注水量相同(49.36砰/h左右)的条件下,系统的输人功率减少264.55kW,降低37%,扬程减少276m,还避免放回流49.2m3/h的能量损失和相应机泵损失。按年运行300天计,每年可节电200万千瓦时。
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