注水泵机组单耗分析

艾秋顺刘红祥梁金昌马晓鹏丁国华侯庆瑞

（1.吐哈油田公司技术监测中心；2.吐哈油田公司石油天然气化工厂；3.吐哈油田公司质量安全环保处；4.独山子石化分公司炼油厂）



注水泵机组单耗分析

艾秋顺1刘红祥1梁金昌2马晓鹏3丁国华1侯庆瑞4

（1.吐哈油田公司技术监测中心；2.吐哈油田公司石油天然气化工厂；3.吐哈油田公司质量安全环保处；4.独山子石化分公司炼油厂）

为了做好注水系统能耗水平对标工作，真实反映注水系统现状，只有准确计算各项参数，才能精确确认标杆值，正确评价注水系统用电情况。目前注水泵机组单耗计算存在一定缺陷，按照该计算方法，出现了泵机组效率高、单耗高，与泵机组效率高、单耗低的原理相矛盾。对注水泵机组单耗的计算进行了分析及改进，提出单耗的计算带入扬程参数新的方法，并对其进行了验证，新的计算方法能准确反映出注水泵的实际运行情况。

注水泵机组效率单耗扬程压差

1　机组效率和单耗的计算

1.1效率

注水泵机组效率按下式计算［1］：

式中：

η——注水泵机组效率，%；

q——注水泵的流量，m3/h；

Pe——注水泵机组输入功率，kW；

Δp——注水泵进出口压力差，MPa；

p1——注水泵进口压力，MPa；

p2——注水泵出口压力，MPa。

1.2单耗

注水泵机组单耗：注水泵机组每输出1m3水的耗电量。用统计方法或测试方法求得注水泵机组的耗电量及注水泵排量，按下式计算［1］：

式中：

DH——注水泵机组单耗，kWh/m3；

W——注水泵机组耗电量，kWh；

V——注水泵输出水量，m3。

根据SY/T5264—2012《油田生产系统能耗测试和计算方法》，2014年对吐哈油田公司各采油厂不同压力等级的注水泵抽样检测，测试结果见表1。

在对标工作中，注水泵的泵机组效率和单耗是2个对标指标。正常情况泵机组效率高的，表明注水泵的能源利用率高，单耗低。2014年初油田公司确定的注水泵机组的效率和单耗指标［2］分别为78%和9.74kWh/m3。从测试结果中可以看出，一些效率高的注水泵机组，单耗也高，与泵机组效率高、单耗低的原理相矛盾。

2　单耗计算方法的改进

2.1问题的原因分析

为了解决上述问题，先从机组效率和单耗的定义及计算公式着手，注水泵机组效率的计算为公式（1），从公式可以看出，效率高低取决于压差、流量和电动机的输入功率，其中效率与压差和流量成正比，与电动机的输入功率成反比；单耗的计算为公式（2），单耗的高低取决于电动机的输入功率和流量，其中单耗与流量成反比，与电动机的输入功率成正比。在公式（1）和（2）中存在以下关系：注水泵的流量q=注水泵输出水量V；注水泵机组输入功率Pe=注水泵机组耗电量W。根据两组数据的关系，可以把公式（1）和（2）合成为公式（3）：

表1　各采油厂注水泵抽样测试结果

从公式（3）可以看出，单耗高低不仅取决于效率，还受压差影响，它们之间的关系是单耗与泵机组的效率成反比，与压差成正比。只有压差一定的情况下，泵机组效率高、单耗低的原理才能成立。在鲁克沁采油厂一工区鲁二站1#注水泵的压差为 24.95MPa，玉西接转站 3#注水泵的压差为31.17MPa，两者的压差不一样，所以出现了泵机组效率高，而单耗也高的现象，通过分析其他类似情况都是因为压差不一样而产生的。

2.2注水泵机组单耗计算方法改进

通过以上分析发现，公式（2）计算出来的单耗不能正面反映出注水泵机组效率高低，即：单耗高不表示效率低，相反单耗低也不表示效率高，因此按照公式（2）计算出来的单耗不够精确，为对标工作带来一定的误区，应加以改进。通过公式（3）可以看出，为了单耗能准确反应泵机组效率的高低，应考虑压差Δp。因此提出两种改进方式［3］。

直接带入压差，其公式为

式中：

DH—注水泵机组单耗，kWh/（MPa·m3）。

把压差转为扬程带入公式，其公式为

式中：

DH—注水泵机组单耗，kWh/（m·m3）；

H—扬程，m。

考虑在节能领域没有过单位kWh/（MPa·m3），因此舍去公式（4），同时由于公式（5）计算出来的值数量级很小，数值都在0.004左右，参照SY/T 6422—2008《石油企业节能产品节能效果测定》中的吨液百米提升高度耗电量概念，提出单位体积百米扬程耗电量的单耗概念，计算公式如下：

式中：

DH—注水泵机组单耗，kWh/（100m·m3）。

按照公式（6）计算出来的数值，是在公式（5）基础上提高了两个数量级，降低误差。

2.3验证公式

按照公式（6），对表1中测试的注水泵机组的单耗重新计算，并按照注水泵机组单耗由低到高排列，结果见表2。

从表2可以看出，按照改进后公式计算得出的单耗由低到高排列，而注水泵机组的效率则由高到低排列，因此按照公式（6）计算出的单耗，可以真实反应出泵机组效率高、单耗低的原理。表2还反映出，改造前计算出的单耗大小毫无规律。通过计算、分析，验证了公式（6）计算出的单耗能准确反映注水泵机组能源利用率的高低。

表2　各采油厂注水泵测试结果

3　结论

针对标准中注水泵机组单耗计算存在缺陷的问题，通过分析和论证，提出了新的计算方法，并对其进行了验证，方法是准确、可行的。根据此计算方法，各采油厂对注水泵机组的单耗重新进行了复核，消除了注水泵机组效率高、单耗高的现象，准确地反映出注水泵的实际运行情况。

［1］徐秀芬，梁士军，王学文，等.SY/T5264—2012油田生产系统能耗测试和计算方法［S］.北京：石油工业出版社，2012.

［2］中国石油天然气集团公司油田节能监测中心.SY/T 6275—2007油田生产系统节能监测规范［S］.北京：石油工业出版社，2007.

［3］中国标准化研究院.GB/T12497—2006三相异步电动机经济运行［S］.北京：中国标准出版社，2006.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.09.019

2015-05-25）

艾秋顺，工程师，2006年毕业于大庆石油学院（电气工程及其自动化），从事节能监测工作，E-mail：guala1982@163. com，地址：新疆鄯善县火车站镇吐哈油田公司技术监测中心节能监测站，838202。