李江（大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠）

杏北油田集輸系統(tǒng)節(jié)電潛力分析

李江（大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠）

杏北油田在油水井?dāng)?shù)不斷上升的情況下，能耗得到有效控制。但隨著節(jié)能措施的大量應(yīng)用，節(jié)能空間越來越小，節(jié)能形勢(shì)非常嚴(yán)峻。杏北油田通過對(duì)集輸系統(tǒng)的外輸泵、摻水泵及污水泵等主要耗電設(shè)備，從單耗、負(fù)荷率和節(jié)能技術(shù)應(yīng)用情況等幾方面進(jìn)行了深入分析，從而在節(jié)能技術(shù)應(yīng)用、合理匹配及工藝改造等方面給出了相應(yīng)的節(jié)電措施，并量化了各種措施的節(jié)能效果，確保杏北油田地面集輸系統(tǒng)能耗形勢(shì)平穩(wěn)。

油田集輸系統(tǒng) 能耗 分析 挖潛措施

1 集輸系統(tǒng)地面建設(shè)及能耗現(xiàn)狀

變工況運(yùn)行的離心泵實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，是經(jīng)濟(jì)合理 的 運(yùn) 行 方 式[1]。 目 前 ， 采 油 四 廠 共 建 成 轉(zhuǎn) 油 （放水）站 50 座、脫水站 7座，安裝變頻調(diào)速裝置 79套 （運(yùn)行 62套）、磁力耦合調(diào)速裝置 1套，2010 年集輸系統(tǒng)耗電 1.9756×108kWh （表1）。

表1 集輸系統(tǒng)能耗

2 集輸系統(tǒng)設(shè)備能耗情況

地面集輸系統(tǒng)耗電設(shè)備有摻水泵、外輸泵、污水泵、電脫水器及各類泵等，其中主要耗電設(shè)備為摻水泵、外輸泵和污水泵，因此，對(duì)全廠各站運(yùn)行的這三類泵的能耗情況進(jìn)行分析。

2.1轉(zhuǎn)油站摻水泵能耗

分析全廠 50座轉(zhuǎn)油站摻水泵運(yùn)行情況，通過對(duì)各站設(shè)備的單耗、負(fù)荷率和節(jié)能技術(shù)應(yīng)用情況等幾方面進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如下：

1）應(yīng)用變頻調(diào)速裝置的摻水泵平均單耗較低（1.02kWh/m3）。 目 前 ， 全 廠 50 座 轉(zhuǎn) 油 站 有 21 座 轉(zhuǎn)油站摻水系統(tǒng)安裝變頻調(diào)速裝置 （有14座轉(zhuǎn)油站的摻水變頻調(diào)速裝置運(yùn)行，7臺(tái)調(diào)速設(shè)備停運(yùn)）。

從圖1可以看出，C、D、H轉(zhuǎn)油站雖然安裝調(diào)速裝置，但是摻水單耗仍高于平均值，分析原因是：由于C、D轉(zhuǎn)油站的摻水變頻裝置未實(shí)現(xiàn)閉環(huán)，變頻裝置工頻運(yùn)行，變頻器參數(shù)未能進(jìn)行同步設(shè) 置 ，“ 大 馬 拉 小 車 ”（負(fù) 荷 率 分 別 為 58.7% 和72.9%）導(dǎo)致單耗較高。而 H 轉(zhuǎn)油站由于摻水量較大，需 同時(shí)運(yùn)行 2 臺(tái) 排量為 80m3/h 的摻水泵， 但只有1臺(tái)摻水泵安裝變頻調(diào)速裝置，因此導(dǎo)致單耗升高。

圖1 應(yīng)用變頻調(diào)速裝置摻水泵單耗

2）摻水泵負(fù)荷率在 90%以上的轉(zhuǎn)油站摻水單耗較低 （圖2），平均為 1.06kWh/m3。

圖2 負(fù)荷率 90%以上摻水泵單耗

3）余下 19 座轉(zhuǎn)油站 （其中有 4 座為安裝變頻未運(yùn)站），由于未安裝（停運(yùn)）節(jié)電設(shè)備，且平均負(fù)荷率僅為 62.2%，因此摻水單耗較高，平均單耗為 1.43kWh/m3。

2.2轉(zhuǎn)油站外輸泵能耗

全廠50座轉(zhuǎn)油站外輸泵均安裝變頻調(diào)速裝置（其中運(yùn)行 40臺(tái)，停運(yùn) 10臺(tái)），通過對(duì)各站設(shè)備的類型、單耗、負(fù)荷率和節(jié)能技術(shù)應(yīng)用情況等幾方面進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如下：

1）應(yīng)用節(jié)能設(shè)備變頻調(diào)速裝置的外輸泵平均單 耗 較 低 （0.26kWh/m3）。 目 前 ， 全 廠 50 座 轉(zhuǎn) 油 站均安裝變頻調(diào)速裝置 （有 40座轉(zhuǎn)油站的輸油變頻調(diào)速裝置運(yùn)行，10座轉(zhuǎn)油站調(diào)速設(shè)備由于各類問題停運(yùn)），其中運(yùn)行 1臺(tái)外輸泵的轉(zhuǎn)油站有 34座，平均 單 耗 為 0.23kWh/m3（圖3）。 但 變 頻 調(diào) 節(jié) 也 存 在一定的局限性，轉(zhuǎn)速提高一般不能超過額定轉(zhuǎn)速的10% ， 否 則泵效率 太 低 ， 甚 至無法工 作[2]。

圖3 34座轉(zhuǎn)油站外輸泵單耗

運(yùn)行2臺(tái)以上外輸泵的轉(zhuǎn)油站有6座，平均單耗 為 0.41kWh/m3， 能 耗 相 對(duì) 較 高 ， 分 析 原 因 是 ：由于多泵運(yùn)行時(shí)，變頻調(diào)速裝置僅能控制單臺(tái)泵的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，其余泵只能工頻運(yùn)行，故導(dǎo)致能耗升高。而以這種模式運(yùn)行的6座轉(zhuǎn)油站中僅 C和D轉(zhuǎn)油站單耗為 0.41kWh/m3，其他 4 座轉(zhuǎn)油站平均單耗僅為 0.32kWh/m3（圖4）。查找原因得出 4 座轉(zhuǎn)油站運(yùn)行的外輸泵均為螺桿泵，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行分析，螺桿泵與離心泵比較在不應(yīng)用變頻調(diào)速裝置的前提下，同排量的螺桿泵比離心泵節(jié)電45%，因此4座轉(zhuǎn)油站的單耗較低。

圖4 多泵運(yùn)行轉(zhuǎn)油站外輸泵單耗

2）變頻調(diào)速 裝 置 未 運(yùn) 行 的 轉(zhuǎn)油站目前 有 10座，外輸泵負(fù)荷率在90%以上的轉(zhuǎn)油站輸油單耗較低 （圖5），平均為 0.31kWh/m3（有 5 座轉(zhuǎn)油站）。

圖5 變頻裝置未運(yùn)行轉(zhuǎn)油站外輸泵單耗

2.3脫水站外輸泵能耗

全廠7座脫水站均運(yùn)行1臺(tái)外輸泵，且變頻調(diào)速裝置都處于運(yùn)行狀態(tài)，平均單耗為 0.23kWh/m3。

圖6 脫水站輸油泵單耗

從圖6可以看出，A聯(lián)合站平均輸油單耗為0.43kWh/m3，明顯高于其他脫水站輸油單耗，分析原因?yàn)椋篈聯(lián)合站變頻器參數(shù)設(shè)置未能與外輸量同步，即液位降低時(shí)，變頻器控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不下降，電動(dòng)機(jī)仍高轉(zhuǎn)速運(yùn)行，導(dǎo)致單耗較高。

2.4脫水站污水泵能耗

對(duì)7座脫水站污水泵單耗進(jìn)行分析，全廠污水泵平均單 耗為 0.19kWh/m3。從圖7 可以 看出 ，F(xiàn) 聯(lián)污 水 泵 單 耗 為 0.38kWh/m3， 在 7 座 脫 水 站 中 最 高 ，分析原因是：F 聯(lián) 平 均 外 輸 污 水 量 為 491m3/h， 外輸污水泵3臺(tái)，按照目前外輸水量啟動(dòng)1臺(tái)排量486m3/h 的泵便可 以滿 足生產(chǎn)，但 實(shí)際 運(yùn)行中只啟動(dòng) 1 臺(tái) 2#泵，因電流過大、負(fù)荷偏高，導(dǎo)致值班室配電盤過熱；因此需要同時(shí)運(yùn)行 2#、3#污水泵，由于運(yùn)行2臺(tái)污水泵排量過大，為控制排量泵出口閘門不能完全打開，導(dǎo)致F聯(lián)外輸單耗過高。

在運(yùn)行的6座脫水站中E聯(lián)和G聯(lián)由于應(yīng)用了調(diào)速裝置，所以單耗為6座脫水站中最低，特別是E聯(lián)脫水站2套污水泵系統(tǒng)分別采用變頻調(diào)速（深度）和磁力耦合（三元）裝置節(jié)電效果最好。而D聯(lián)由于油系統(tǒng)污水沉降罐改造，采用自壓流程，污水泵停運(yùn)，所以單耗為零。全廠脫水站污水泵運(yùn)行情況見表2。

表2 全廠脫水站污水泵運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)

表3 集輸系統(tǒng)應(yīng)用節(jié)能設(shè)備節(jié)電潛力統(tǒng)計(jì)

圖7 脫水站污水泵單耗

3 集輸系統(tǒng)節(jié)能潛力分析

3.1應(yīng)用節(jié)能設(shè)備的潛力

從集輸系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀可以得出，應(yīng)用節(jié)能設(shè)備和匹配合理的機(jī)泵節(jié)電效果明顯高于其他機(jī)泵，但由于產(chǎn)液量不斷波動(dòng)很難達(dá)到液量與泵排量的實(shí)時(shí)匹配，因此，目前最為有效的節(jié)能辦法便是應(yīng)用節(jié)能設(shè)備，對(duì)各節(jié)能設(shè)備的節(jié)電情況的分析見表3。

3.2工藝改造的節(jié)能潛力

從D聯(lián)污水泵停運(yùn)的節(jié)電效果可以看出，在工藝設(shè)計(jì)上采用自壓流程生產(chǎn)是未來脫水站污水泵節(jié)電的最大潛力。今后可以根據(jù)生產(chǎn)需要進(jìn)行改造，如果杏北油田5座脫水站（C、G聯(lián)脫水站站內(nèi)無污水站，改造難度較大）的污水泵全部停運(yùn)，預(yù)計(jì)可節(jié)電 664.1×104kWh/a。

4 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)及結(jié)論

集輸系統(tǒng)的節(jié)電潛力主要有三個(gè)方面：

1）對(duì)負(fù)荷率低于 85%的泵，恢復(fù)變頻、實(shí)現(xiàn)閉環(huán)和新建調(diào)速裝置，該措施實(shí)施后，預(yù)計(jì)可節(jié)電609.2× 104kWh/a， 年 節(jié) 約 生 產(chǎn)成本 362.23 萬元 。

2）將離心泵更換為螺桿泵，此項(xiàng)改造后，預(yù)計(jì) 可 節(jié) 電 1505.6 × 104kWh/a， 年 節(jié) 約 生 產(chǎn) 成 本895.23 萬元。

3）對(duì)脫水站污水泵采用超越流程改造，該項(xiàng)工藝 實(shí) 施 后 ， 預(yù) 計(jì) 可 節(jié)電 664.1× 104kWh/a， 年 節(jié)約生產(chǎn)成本 394.87 萬元。

[1]何平.離心泵變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用效果[J].應(yīng)用能源技術(shù) ,2004（2）:42-43.

[2]石樹明.離心泵的幾種節(jié)能途徑探析[J].石油石化節(jié)能 ,2013（3）:26-29.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.008.004

2013-03-20）

李江，2004年畢業(yè)于西安石油大學(xué) （油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)），從事油田生產(chǎn)管理工作，E-mail：dqlijiang@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠油田管理部，163511。