油田变频调速装置经济运行指标的确定

2015-08-07马强金春玲佟松林

石油石化节能 2015年1期

关键词：柱塞泵抽油机经济运行

马强金春玲佟松林

（1.辽河油田公司质量节能管理部；2.辽河油田公司沈阳采油厂）

近年来，变频设备在油气田生产企业的机采、注水、集输等生产系统中的应用大幅度增加，但由于缺乏节能监测数据的积累，未形成系统的评价方法和指标体系。

1 变频调速装置运行特点

通过对油气田生产企业变频调速装置在抽油机、注水泵、输油泵上运行状况的调研，分析历年的测试数据，总结出油气田生产企业变频调速装置在经济方面的特点：

1）现场操作人员在变频调速装置在使用过程中没有考虑其运行特点，仅依据生产参数进行操作，未考虑设备运行的经济性和合理性；

2）在变频调速装置经济运行方面也没有相关的执行标准和限额指标，现场操作人员缺乏行之有效的参数指导意见，随意性较强；

3）变频调速装置多为组装，无铭牌或铭牌参数不全，而且无运行记录，使用较为混乱[1]。

2 相关参数的关系

2.1 功率因素与频率

从测试结果看，变频调速装置输入、输出端功率因数都与频率有关，当频率降低，功率因数随着降低。变频调速装置输入端功率因数的高低，与变频调速装置自身的设计有直接关系。

2.2 效率与频率

2.2.1 泵输系统

在泵类机组稳定负载下，变频调速装置效率随着频率降低而降低。当频率降低，变频调速装置的自身损耗在输入电能中的比例增大，所以当频率过低时，变频调速装置所带来的节能效果不是最佳。

2.2.2 机采系统

在抽油机变频调速装置测试中，变频调速装置的效率随频率的变化趋势基本与泵类机组一致，但由于抽油机负载的特殊性和复杂性，所以变频调速装置在抽油机运行也具有特殊性[2]。

正常情况下，随着变频调速装置频率增加，变频调速装置的负载率也增加，则其效率就会上升，但在测试中发现有部分井的变频调速装置随着频率的降低，效率反而增加或者呈现不规律的变化。通过对测量时的录波数据进行分析可知：对于无反馈装置的变频调速装置，当抽油机井倒发电严重时，会使变频调速装置效率大幅降低。因此，在平衡较好的抽油机上，随着频率的降低，变频调速装置效率降低。但在某些抽油机平衡度不好的井上，随着变频调速装置频率的变化，发电功率增大，周期性符合波动增加，变频调速装置的损耗也增加，则其效率下降。在变动负载下，变频调速装置的效率变化要视负荷波动系数而定，与频率不呈规律性变化。

因此，变频调速装置的工作频率在调节一次后，应及时测试抽油机的平衡度，若平衡情况较差，应尽快对其进行调整，否则会使变频调速装置效率降低。

2.3 系统效率与频率

2.3.1 输油系统

输油系统多采用离心泵。当频率降低时，由于电动机转速降低、电动机功率利用率下降，导致电动机效率降低。同时，由于泵的转速降低使排量降低，导致泵偏离经济运行区，使得泵效较低。在选择泵的时候，要使泵的流量与扬程落在效率曲线的最高点附近，因此在输油系统中，离心泵机组效率随着频率的降低而降低。

2.3.2 注水系统

注水系统中常用柱塞泵，其流量取决于泵的主要结构参数，与排出压力无关，与输送介质的温度、黏度等无关。柱塞泵的排出压力由泵装置所在管道的特性决定，与流量无关。当频率降低时，电动机转速降低，使柱塞泵每分钟往复次数减少，柱塞泵的流量降低。但柱塞泵在各种排量下都有较高的效率，因此在注水系统中，柱塞泵的机组效率随频率的降低不呈规律性变化。

2.3.3 机采系统

抽油机井随着频率的降低，冲速降低，产量下降，而理论排量的减小使泵排量系数呈增大的趋势，泵效提高，整个抽油机系统的效率呈增加的趋势。