地面工程节能技术措施

李虹霖（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

石油作为不可再生资源，在当今社会发展中发挥着不可替代的作用；石油是工业的血液、国家的命脉，是最重要的战略物资；石油与国家的政治、经济、外交乃至军事密切相关。可以说，石油对国家的能源安全至关重要。随着油田的进一步发展，人们所关注的问题已经不仅仅是产量如何，“节能”这个词语也越来越多地活跃在石油人的日常生活工作中。就地面工程中的设备运行而言，节能的主要措施有两种——变频技术与涂膜技术。

1 变频调速技术原理及特点

针对输油泵、掺水泵排量变化较大的情况，引入变频调速技术，更改泵的特性曲线，使其更加符合生产需求。离心泵的扬程、流量和功率与转速成正比，当转速降低时这些参数也随之降低，尤其是功率变化最为明显；因此，当离心泵额定排量与实际需求不匹配时，降低离心泵的转速是变工况条件下实现节能的最有效方法，节电效果最为明显。

三相异步电动机转速公式为

式中：

f ——电源频率，H z；

p——极对数；

s——转差率。

由式（1）可知，当其他参数一定时，转速与频率成正比。因此，变化频率就成为改变转速的最佳途径。基于这个原理，变频调速电源采用变流元件组成的变频器，如晶闸管等，通过这一方式改变电源频率，以实现转速n 的调节[1]。

目前最常用的变频器主电路一般为交—直—交组成，外部输入工频电源，经三相桥路整流成直流信号，经滤波及大功率晶体管开关元件逆变成所需频率的交流信号。

矩阵式交—交变频是最新的技术，省去了直流的中间环节，继而省去了电解电容这一体积大、价格贵的部件（图1）。

图1 矩阵式交—交变频电路

变频调速技术的特点：可调速的范围较宽，可达20∶1，并且在调速范围之内均有高调速效率，故变频调速技术适用在调速范围宽，且常处于低负荷下的运行状态；调速效率高，属于高效调速方式，只是在变频装置系统中会产生变流损失，以及由于高次谐波影响，电动机损耗累积，效率下降；如变频装置发生故障，可退出运行，改由电网直接供电，泵仍可继续保持运转；机械特性较强，进行自动控制时能高精度地运行，将转速波动率完全控制在0.5%～1%；能兼作启动设备，即实现软启动功能[2]。

该技术适用于波动负载，并可由电动机调速实现节能运行的机组。目前，低压变频技术（380V以下）比较成熟，已成为380V 电动机的主要调速技术。

2 泵涂膜技术原理及特点

喷涂技术是通过表面强化技术在普通材料表面形成涂层，且具有各种特殊的性能，并将其赋予制品表面。通过对运行时间较长的注水泵进行涂膜，可使泵表面光滑，起到阻垢、防垢作用，并且能减少泵内部机件的腐蚀与磨损，提高泵效，降低能耗，延长设备寿命。

涂膜技术特点：通过涂膜技术增加叶轮等泵部件表面光洁度，降低流体阻力，增高泵效；缓解涂膜部位结垢和腐蚀速度。

泵涂膜技术是一种成熟的油田节能技术，适用于长时间运转、老化严重、泵效降低、能耗增大的机泵，可以提高机泵的运行效率。

另外，该项技术能够适应高压、高速、长时间运行的油田运行环境，具有较理想的机械性能和抗腐蚀、气蚀性能，能够延长机泵机件的检修周期，延长机件使用寿命，可广泛应用于外输油泵、掺水泵、热洗泵、老区注水泵的涂膜节能改造中[3]。

2013年2月—2013年11月，对8台涂膜的注水泵进行了涂膜前后数据测试，结果如表1所示。

表1 注水泵涂膜前后数据测试情况

检测结果表明，注水泵涂膜后节能效果明显，平均单耗下降0.24 kW h/m3，注水泵泵效提高2.09% 。按年运行300天计算，可实现年节电691.2×104 kW h，年节约电费411万元。该项工程投资169.6万元，投资回收期0.41年。

在某采油厂11个转油站掺水热洗泵及输油泵应用了泵涂膜技术。由涂膜前后的月运行数据对比可知：改造前平均泵效为50.07%，改造后平均泵效为52.39%，涂膜后泵效提高了2.32%；改造前平均输油单耗为1.43% ，改造后平均输油单耗为1.34%，输油单耗下降了0.09%，平均节电率达6.03%。

3 结论

变频技术和泵涂膜技术是主要的地面工程节能技术，并且具有很好的节能效果，只是仍然存在成本高、施工难度大、耗费时间长等问题。相信随着科学技术的发展这些问题也能得到解决，并且提高其节能效果。

[1]汪耕米.350MW机组一次风机叶片切割引起的思考[J].宝钢技术,1999(5):47.

[2]杨莹.基于变频调速的油田注水微机监控系统的研制与开发[M].北京:北京工业大学出版社,2004.

[3]姜德华.用叶轮切削的方法降低离心泵扬程[J].科技创新导报，2011（23）:22.