2DH型注水泵在埕岛油田节能技术领域的研究与应用

齐宏新

摘要：2DH型注水泵作为埕岛油田注水系统的主要设备，7台安装在埕岛中心三号平台，负责为埕北1区、22区、4区井组平台提供高压注入水，总功率为13200kW。本文着重分析了影响注水泵能耗的各项因素，通过对比各种运行模式，探索得出最优配置方案，实现注水系统的节能降耗。

关键词：2DH型注水泵 节能降耗 优化配置

一、注水泵简介

2DH型海上平台注水泵是海洋大型石油平台常用的一种单壳体节段式多级离心泵，设计在常温高压下运行，其结构包括定子部分、转子部分、轴承部分、平衡机构、轴端密封等，辅助设备有润滑油、电伴热、联轴器、测量仪表等。埕岛中心三号平台注水系统配备5台大排量的2DH-9.02型注水泵，2台小排量的2DH-9.01型注水泵。

2DH-9型注水泵由沈阳沈鼓克莱德联合泵业有限公司生产，配用电机由佳木斯电机股份有限公司生产，其中型号为2DH-9.02型注水泵扬程1450m，额定排量350m3/h，电机功率2000kw，额定电压6000v；型号为2DH-9.01型注水泵扬程1450m，额定排量250m3/h，配用电机功率1600kw，额定电压6000v。

二、2DH-9型注水泵能耗分析

2DH-9型注水泵在埕岛中心三号平台注水系统投产运行两年以来，总体稳定，达到设计要求。由于注水泵机组装机功率较大，单台泵功率在1600kW以上，由此产生的运行电费支出也十分高昂。且在投产初期，注水变频器稳定性较差，无法达到使用要求，更造成电费支出攀升。根据数据记录，注水单耗平均为4.7kWh/m3，处于较高指数，在目前日注水量22800m3/天的情况下，注水泵电费开支达10.7万余元每天。

节流影响

造成节流损失的主要原因是由于注水泵的泵压超过注水干压很多，造成注水泵压头损失过多，能量浪费严重。在实际生产运行中，经常需要根据地层吸水情况合理调节注水量，注水泵在工频运行过程中，只能通过调节出口阀门来调节排量，但调节出口阀门势必会造成泵压的改变，进而影响注水干压，故注水泵需采用变频调速技术合理调节运行参数，在保证注水量的同时降低泵压。中心三号平台2DH-9型4#～7#注水泵共用一台变频器，1#～3#注水泵工频运行，故在运行过程中，工频运行的注水泵泵压相对较高，节流损耗也相对高。若注水变频器发生故障，注水泵全部采用工频运行方式，节流损耗会大幅增加，造成整个注水系统能耗上升。

三、2DH-9型注水泵优化配置

（一）设定目标

评价某套系统运行效果如何，是由其运行效率的高低决定的。在实际生产运行过程中，中心三号注水系统能耗主要由注水泵能耗构成，为明确注水系统优化配置的效果，引入注水单耗概念：即注水系统输出单位污水需消耗的能量，单位为kWh/m3。

（二）约束条件

中心三号平台注水系统与埕岛油田注水环网相通，在注水泵运行过程中需满足以下相应条件：

1、注水泵出口压力约束。

目前平台注水干压按要求不高于9.9MPa，同时不得低于7.5MPa，正常运行情况下注水干压在9.5MPa，调节注水泵出口压力时需保证注水干压在要求范围内。

2、泵排量约束。

根据注水泵性能特性，大排量注水泵工作排量范围在300m3—420m3，运行电流需小于200A；小排量注水泵工作排量范围在180m3—300m3，运行电流需小于160A。

3、注水量约束。根据注水管网系统的特点，注水系统的总注水量应等于注水井组的总注入量与管网流量損失之和。因此目前平台按要求日均注水量22800m3左右。

4、平台现有设备约束。

根据目前平台注水泵运转计划及排量要求，暂时运行3#注水泵（工频）+5#注水泵（工频）+6#注水泵（变频），通过记录运转数据完成后，倒运为3#注水泵（工频）+4#注水泵（变频）+6#注水泵（工频），再记录数据。对比分析2种不同运行模式下的注水单耗。

（三）调整方式及步骤

由于是3台泵同时运行，在调整参数以记录数据时，必须统一调整，当1台泵运行参数改变时，另2台泵必须配合调整以满足注水要求。

（四）数据分析

因注水泵用电量、注水单耗是设备各项运行参数互相影响的综合表现，所以，分析某一项参数与用电量的变化并不确切，需要对主要影响参数与用电量对比，各项参数与用电量的综合对比。

通过对2种不同运行模式的对比分析，我们可以得出以下结论：

（1）泵的运行电流由排量及干压决定，排量提高，电流升高；相同排量下，干压越高，电流越高。

（2）泵干压差影响单耗，单台注水泵的单耗随着泵干压差的降低而降低。

（3）注水系统整体单耗由3台泵整体运行参数决定，通过合理调整，提高工频运行注水泵排量，降低其泵干压差，减少压头损失，变频运行注水泵配合调整，能有效降低注水系统单耗。

（4）当大泵变频运行时，注水系统整体单耗能较小泵变频运行的模式降低0.02 kWh/m3，因为大泵变频运行时，在保证注水系统稳定的前提下，变频器频率能将至40.8Hz，变频运行的注水泵单耗也能降至3.43 kWh/m3。

四、结论

通过注水泵效率与电量探索实验，在平台日注水量22800m3情况下，运行3台2000kW注水泵（1台大泵工频+1台大泵变频+1台小泵工频），通过降低注水泵泵压与干压压差，减少注水泵泵头损失，提高2台工频运行注水泵的排量达到较大的有功功率，降低1台变频运行注水泵的负荷，最终使综合注水单耗下降0.12kWh/m3，注水泵日用电电量减少2736 kWh，预计全年电量将减少99.86×104kWh。通过对注水泵运行模式、调整参数的探索，优化了注水系统运行、达到了提高泵效、降低能耗的作用。

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