保持水泵正常吸水的措施【注水泵节能措施及节能效果调查分析】

　　摘 要:油田注水是油田二次开发保持高产稳产的重要有效措施,也是“三低”油田增产稳产的主要方法。为实现能降耗的目标,经过市场调研,发现采用变频调速装置可对注水泵的电动机实行变转速调节,实现注水泵变水量控制,从而有效的节约电能损耗。
　　关键词:注水泵 变频器 功率 电压
　　中图分类号:TE934 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(a)-0119-01
　　随着注水开发时间的推移,地层的产出和注入量也发生变化,因此单井的配注量要不断的调整。目前镇泾油田注水站都存在额定流量与实际流量不相匹配的问题。由于油田注水压力高、水量大,注水泵动力系统大多采用大功率电动机,且电压、功率恒定,因此电动机长期处于高耗能状态运行,造成电力的大量消耗,增加采油成本给镇泾油田造成了大量的经济损失[1～2]。
　　1 变频控制的节能效果和技术先进性
　　三相异步电动机的转速公式为:
　　n=60f(1-s)/p (1)
　　式中:n为电动机转速;f为供电频率;s为电机的转差率;p为电机的极对数。
　　在该式中,若保持p(极对数)、s(转差率)不变,平滑的改变电机的供电频率,则电机转速n=kf(k为比例系数),即可得到平滑的改变,这就是变频调速的原理。
　　风机、泵类设备均属平方转矩负载,其转速n与流量Q,压力H以及轴功率P具有如下关系:Q∝n,H∝n2,P∝n3;即,流量与转速成正比,压力与转速的平方成正比,轴功率与转速的立方成正比。通过上述分析可以知道,通过改变电动机转速可方便地改变水的流量,保证水压恒定;通过改变电动机转速,在降低水流量的同时,可有效降低系统的电能损耗。节能效果明显。对于泵类负载,用变频控制可以实现大量的节能。根据轴功率P与转速n的关系P∝n3,即功率与转速的三次方成正比。可得
　　P1/P2=(n1/n2)3 (2)
　　由于电机的转差率和极对数是恒定的,则
　　由公式(1)和(2)可得
　　P1/P2=(f1/f2)3 (3)
　　若将目前的频率50Hz降低至44Hz,由公式(3)即得
　　P1/P2=(f1/f2)3=(44/50)3=68%
　　理论节电率为:⊿p=(p1-p2)/p1=(1-68%)=32%。
　　2 变频柜具有的功能
　　(1)注水泵超压报警,超高压停机功能(其值可设定);(2)入口低压报警,超低压停机功能(其值可设定);(3)润滑油高温报警停机(其值可设定);(4)故障停机报警(声音有时间设定,光有复位按钮);(5)具有数据储存功能:电压,电流,输出功率,故障记录;(6)具有完善的电气保护功能:过压,低压,过流,欠载,输入输出缺相,保护值及时限可设定;(7)具有rs-485数据通讯接口;(8)柜体冷却风扇温控设定功能;(9)变频柜面板显示:电压,电流,运行频率,注水压力;(10)设现场主控操作转换开关;(11)配压力变送器4只(具有数值显示)0～25mpa:2只;0～2.5mpa:2只;(12)设工频启动;(13)设现场控制箱,显示频率,注水压力,具有:启动,停止,频率调节按钮。
　　3 变频器系统与原有控制系统的比较
　　(1)采用变频控制方式,其操作方便,无须手动调节进水阀门,极大的减轻了工人的劳动强度,提高了工作效率;(2)启动噪音低,在启动过程中电机从低频开始缓慢加速,经20s后达到设定频率,由于启动电流很小,减小了对电网的冲击,保护了用电设备,延长了电动机的使用寿命,提高了电机的效率,节约维修成本;(3)系统采用一拖二控制方式,采用压力变送器反馈电流信号(4mA～20mA)至变频器中央处理器(CPU),经PID控制组成闭环控制系统。其输出频率的大小由作用处理器控制,使电机的转速自动增加或降低;当压力超过设定的目标值时即(＞5％)其中第一台电机转为工频运行,变频器启动第二台电机变频运行,保持水压恒定。这样不但减小了电动机的无功功率,而且提高了水泵的工作效率,节约了能源。
　　4 现状调查
　　镇泾油田注水现状调查如表1。
　　5 结语
　　根据以上统计分析,镇泾油田注水系统节电空间巨大,考虑实际电机功率消耗和注水泵实际泵效等问题;剩余的节能空间还是很大。因此采用变频调速可以获得实际需要的水流量,不但节约了电能,提高系统自动化运行程度;变频器自动根据需求量调节转速,而且平滑稳定,减少了人员的劳动强度;注水泵的运行参数得以改进,系统效率大为提高。
　　参考文献
　　[1] 李明,王治国,朱蕾,等.桥式偏心分层注水技术现场试验研究[J].石油矿场机械,2010,39(10):66～70.
　　[2] 雷杨,李自力,刘静,等.注水管网拓扑布局优化面临的问题及发展趋势[J].石油矿场机械,2011,40(3):68～71.