提高高压大功率泵站的系统效率

摘要：胜利油田河口采油厂现有高压大功率注水泵站6座，担负河口采油厂主要区块的集中注水任务。注水是油田生产的基础，高压大功率注水泵机组是油田注水最常用的设备，是保证注够水、注好水的关键设备，同时又是油田耗能大户。确保注水泵机组的安全高效运行、提高注水泵站的系统效率是油田生产和设备管理的首要目标，也是节能降耗的最大潜力所在。

Abstract: Hekou oil extraction plant of Shengli oilfield has six high-voltage power water pumping stations，which responsible for concentration water injection in the main block of Hekou oil extraction plant. Water injection is the basis of oil production，high-pressure injection pump power unit is the most commonly used water injection equipment，which is the key equipment to ensure enough water ， also is large energy-consumption of oil field. To ensure the safety injection pump unit running efficiently and improve the efficiency of water injection pump station system is the primary objective of oilfield production and equipment management，also is the greatest potential for energy saving.

关键词：高压大功率；泵站；变频器

Key words: high-voltage and high- power；pump station；converter

中图分类号：TE35 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）12-0044-01

1 情况简介

1.1 河口采油厂共有高压大功率注水泵站6座，其耗电量占全厂总用电量的三分之一以上，各站系统效率的高低直接影响到我厂的用电总量。以我厂采油二矿义一注水站为例：该站日常开泵2台，泵干压差为2.6MPa，平均日注水量约为4523.1m3，注水平均单耗为6.89kWh/m3，注水泵平均效率为48.95%，注水系统效率为38.5%。各项参数均未达到我厂规定的生产运行指标（注水系统效率50%，注水泵效率70%，注水用电单耗6.75kWh/m3，泵干压差≤2.5Mpa）。严重影响了正常注水，同时耗能居高不下。

1.2 由于我厂各高压大功率泵站建站时间较早，机泵长时间持续运行磨损严重，同时机泵运行管理保护手段落后，导致故障发现不及时，故障发生率高。

2 现状调查

河口采油厂采油二矿义一注水站拥有注水泵机组3台，离心泵为DF120-150×10型，适配原电机为YKSY1000-2型6000V、1000kW高压电动机。离心泵主要技术参数为：额定流量120m3/h，扬程1500m，转速2950r/min，额定泵效70％。该站为满足注水需要，必须开2台泵同时运行，为了将汇管干压控制在12～13MPa之间，通过调节各泵的出口电动阀开度控制泵出口排量控制干压，造成泵压力在15MPa左右。

3 原因分析

3.1 汇管压力不易控制：控制汇管压力方法落后，排量与压力成反比，造成不易控制汇管压力。

3.2 传统的电机控制模式：电机只能工频运行，是机组系统效率低下的主要原因。

3.3 泵、干压差大：传统的控制方式造成泵压、干压差大，耗能居高不下。

3.4 缺乏报警、保护措施：现有的机组保护主要是通过操作人员巡视观测。

4 制定对策

针对4条主要因素，我们展开讨论，制定了如下对策：

4.1 汇管压力不易控制：推广应用PLC自动化控制技术，加装汇管压力自动跟踪装置。根据压力变化自动调节机组运行，实现汇管压力的稳定。

4.2 传统的电机控制模式：推广应用高压变频调速技术（VVVF技术）。实现机组的软启动、变频运行，注水泵效率提高到75%。

4.3 泵、干压差大：变频运行时调节电动阀开度至100%，消除泵、干压差。实现泵、干压差基本平衡，平均注水单耗减少25%。

4.4 缺乏报警保护措施：推广应用DCS自动化监控和故障诊断技术，对机组运行情况、液位、压力等关键部位加装自动化信息采集装置。实施机组运行自动监控和数据的自动采集传输，实现故障自动诊断、自动保护。

5 实施对策

5.1 加装GEN Ⅲ高压变频器。我们对采油二矿义一注水站的3台6000V、1000kW电机加装了GEN Ⅲ高压变频器。系统采用一控三的控制方式，当电机变频运行时，自动以恒转矩、零频率启动，解决了原电机工频运行时系统效率低的问题。

5.2 应用PLC自动化控制技术。在安装GEN Ⅲ高压变频器的同时，我们应用了PLC自动化控制技术。通过应用PLC自动化控制技术，我们可以控制GEN Ⅲ高压变频器按照预先设定的汇管压力实现自动稳压运行。从而彻底解决了汇管压力不易控制的问题。

5.3 建设高压大功率泵站DCS自动化监控系统。面对目前高压大功率泵站缺乏报警、保护措施现状，我们推广应用DCS自动化监控和故障诊断技术，对大功率机组运行情况、液位、压力等关键部位加装自动化信息采集装置。高压大功率泵站DCS自动化监控工作站的建立，实现了机组运行自动监控；实现了数据的自动采集和传输；提高了注水时率和自动化管理水平。从而有效的解决了注水泵站缺乏报警、保护措施的问题。

5.4 建立自动化操作规程和管理制度。由于采用了DCS自动化监控技术和高压变频调速技术等新技术，我们建立了一套与之相适应的自动化操作规程和管理制度，要求现场操作人员严格按照操作和管理制度进行日常操作和管理。

6 效果检查

通过对影响高压大功率注水泵站系统效率的原因进行深入细致的分析和研究，实施相应的措施后取得了明显的效果。实现了各项运行参数的实时采集显示和电机的变频控制，同时运用图形实时动态模拟显示、动画仿真功能，在DCS自动化监控系统工作站上直观地显示机组设备的工作状态、相关参数值和机泵的运行特性、工况点、泵效监测趋势图、轴承温度、定子温度变化曲线等功能。实现了高压大功率机组的变频调速运行，消除系统泵干压差，全面提高了高压大功率泵站的系统效率和站内管理水平，提高了站内设备完好率，消除人为因素影响，从而综合提高高压大功率注水泵站的系统效率。措施实施后，注水平均单耗由措施前的6.89kWh/m3降低为4.44kwh/m3，站内注水系统效率由措施前的38.5%提高到75.7％。

7 结束语

本次改造，丰富了我厂应用变频调速技术的经验，为今后进一步提高应用水平和规模提供了依据。下一步随着油田自动化技术的发展，我们将对高压大功率注水泵站目前存在的问题继续开展研究，不断提高高压大功率注水泵站的系统效率和自动化设备的稳定性。