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肇慶變頻調(diào)速技術(shù)在油田柱塞式往復(fù)注水泵上的節(jié)能與應(yīng)用

作者:小編 瀏覽量:5055 時間:2024-03-06 00:00:00

信息摘要:

變頻調(diào)速技術(shù)在油田柱塞式往復(fù)注水泵上的節(jié)能與應(yīng)用, 變頻調(diào)速技術(shù)在油田柱塞式往復(fù)注水泵上使用的必要性 油田開發(fā)過程中地層能量不斷衰減,常用注水方式以保持地層能量,進(jìn)行油田開發(fā)。一方面,注水壓力高低是決定油田合理開發(fā)和地面管線及設(shè)備的重要參數(shù)???..

 變頻調(diào)速技術(shù)在油田柱塞式往復(fù)注水泵上使用的必要性
    油田開發(fā)過程中地層能量不斷衰減,常用注水方式以保持地層能量,進(jìn)行油田開發(fā)。一方面,注水壓力高低是決定油田合理開發(fā)和地面管線及設(shè)備的重要參數(shù)??紤]到后期開發(fā)注水井的增多,注水工藝設(shè)計和機(jī)電設(shè)備配置都比較寬裕,加之地質(zhì)情況的變化,開關(guān)井?dāng)?shù)的增減、洗井及供水不足的影響,經(jīng)常引起注水壓力波動,注水量不均勻,不穩(wěn)定。注水壓力低,注水量滿足不了油田開發(fā)的需要,必然會造成油層壓力下降;注水壓力過高,浪費(fèi)動力,也造成超注,導(dǎo)致水淹、水竄;注水壓力控制難度大,也給油田生產(chǎn)帶來諸多不便,因而要求油田注水壓力恒定;另一方面,由于儲油層的壓力及油氣水分布不斷發(fā)生變化,其數(shù)值很難準(zhǔn)確預(yù)測和控制,考慮到油田開發(fā)中的需要,在工藝和機(jī)電設(shè)備配置上都按照油田最大可能的需求來設(shè)計,這一點(diǎn)在注水系統(tǒng)的設(shè)計當(dāng)中顯得尤為突出。一般油田注水泵流程大多采用傳統(tǒng)的水源井深井泵,將水供到儲水大罐,再由喂水泵將水從儲水罐供給注水泵,最后由注水泵將水注入地層。注水泵電動機(jī)大多為大功率電動機(jī),注水泵出口壓力通常是通過調(diào)節(jié)閥門來實(shí)現(xiàn)的,操作人員隨時靠觀察壓力表的壓力來調(diào)節(jié)閥門來實(shí)現(xiàn)的,而注水泵電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速基本保持不變,這樣,對電動機(jī)而言,一般配置功率都較大,啟動沖擊電流大,能耗也大。“大馬拉小車”的現(xiàn)象十分嚴(yán)重,管網(wǎng)水泵較多,流程復(fù)雜,既浪費(fèi)電能,又增加了操作人員的勞動強(qiáng)度。
    油田注水普遍采用柱塞式往復(fù)注水泵,在工頻條件下,由于電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定,柱塞往復(fù)頻率是恒定的,因此,排量也是恒定的。在油田的實(shí)際開發(fā)過程中,對注水量的需求是變化的,在傳統(tǒng)的方式下,為滿足配注要求,主要是通過調(diào)節(jié)注水泵的回流量來實(shí)現(xiàn),泵的無效功耗很大。同時,由于柱塞、閥片長期滿載、高速工作,填料的磨損以及閥片的損壞頻率也很高。回流調(diào)節(jié)閥長期處于半開狀態(tài),受高壓水的沖擊,閥心容易磨損、變形導(dǎo)致關(guān)閉不嚴(yán),給生產(chǎn)帶來不便。
    變頻調(diào)速技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對注水泵電動機(jī)的無級調(diào)速,依據(jù)注水壓力的要求自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù),在用水量變化時保持管網(wǎng)水壓恒定,以滿足注水要求。變頻調(diào)速技術(shù)是先進(jìn)合理的節(jié)能型供水系統(tǒng),實(shí)際應(yīng)用中得到了很大發(fā)展,隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,變頻器的功能也越來越強(qiáng),充分利用變頻器的各種功能,能很好解決注水泵能耗高,維修率高的問題。
    柱塞式往復(fù)注水泵變頻調(diào)速節(jié)能原理
    柱塞式往復(fù)泵電機(jī)安裝變頻后,可通過改變變頻器的頻率來控制注水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速,從公式可知,由于注水泵是衡轉(zhuǎn)矩負(fù)載,功率的變化與轉(zhuǎn)速的變化成一定比例關(guān)系,注水泵安裝變頻調(diào)速裝置后,變頻器運(yùn)行頻率降低,機(jī)泵轉(zhuǎn)速降低,消耗在電機(jī)上的功率降低,從而達(dá)到節(jié)能降降耗的目的。
    p/p0 =(n/n0)³
    式中p0——為額定功率,Kw    p——為實(shí)際功率,Kw
    n0——為額定轉(zhuǎn)速,r/min     n——為實(shí)際轉(zhuǎn)速,r/min
    假如轉(zhuǎn)速降了一半,即
n/n0=1/2時,則p/p0=1/8,可見降低轉(zhuǎn)速能大大降低軸功率達(dá)到節(jié)能的目的。降低了轉(zhuǎn)速,流量就不再用關(guān)小出口閥來控制,出口閥始終處于全開狀態(tài),避免了由于關(guān)小閥門引起的水力損失增加,也避免了總效率下降,確保了能源的充分利用。
    注水系統(tǒng)變頻調(diào)速工作原理
    當(dāng)注水系統(tǒng)安裝變頻調(diào)速裝置后,可通過已設(shè)定的注水管網(wǎng)壓力來控制注水泵的開啟,確保穩(wěn)壓、高壓注水。在注水泵出口管網(wǎng)上安裝一只壓力變送器來控制注水泵變頻器的運(yùn)行,控制變頻器輸出頻率的大小,從而改變水泵的轉(zhuǎn)速,達(dá)到控制管網(wǎng)壓力恒定的目的、當(dāng)實(shí)際管網(wǎng)壓力小于給定壓力值時,變頻器輸出頻率上升,電動機(jī)轉(zhuǎn)速加快,管網(wǎng)壓力開始升高;反之,變頻器輸出頻率降低,電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降,管網(wǎng)壓力降低,系統(tǒng)通過自動調(diào)節(jié),使實(shí)際壓力圍繞設(shè)定壓力保持管網(wǎng)壓力恒定。變頻器控制系統(tǒng)在水泵運(yùn)行過程中形成可控參數(shù)閉環(huán)控制,實(shí)行恒壓供水,保持注水系統(tǒng)和用量處于平衡狀態(tài),實(shí)現(xiàn)自動控制。
    柱塞式往復(fù)注水泵使用變頻控制技術(shù)的原因
    1、實(shí)現(xiàn)了電機(jī)軟啟動、自由停車。電機(jī)均通過變頻器從0~50Hz作緩慢加速啟動,可減少機(jī)泵因突然高速啟動所帶來的影響,減少了直接啟動時啟動電流對電網(wǎng)和機(jī)械設(shè)備的沖擊。
    2、提高了功率因數(shù),改善了電機(jī)電源質(zhì)量,電機(jī)功率與實(shí)際負(fù)荷相配,系統(tǒng)達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的。
    3、消除了泵的喘振現(xiàn)象,使泵運(yùn)行處于最佳工況狀態(tài)。
    4、實(shí)現(xiàn)壓力自動控制,使調(diào)節(jié)量得到更平穩(wěn)的調(diào)節(jié)、增強(qiáng)了系的穩(wěn)定性和可靠性。
    5、應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù),對注水設(shè)備的電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié),達(dá)到穩(wěn)壓、穩(wěn)流注水。
    6、不會造成管網(wǎng)壓力、流量、流速的劇烈變化,不需要閥門截流或回流調(diào)節(jié),因此對防止汽蝕、水擊、喘振極為有利,可以延長管網(wǎng)、泵、閥門的維修周期和使用壽命。
    7、通過改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量的,能有效抑制機(jī)泵運(yùn)行中存在的大馬拉小車現(xiàn)象,減少用電設(shè)備的損耗。這樣既減輕了操作者的勞動強(qiáng)度,還能節(jié)省電能,延長設(shè)備使用壽命,而且還能簡化供水流程,提高工作效率。
    變頻調(diào)速技術(shù)在油田柱塞式往復(fù)注水泵上應(yīng)用
    目前在長慶油田大展中,在滯后注水、同步注水,尤其在超低滲透油田采用超前注水,變頻調(diào)速技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用,不僅調(diào)速效果顯著,而且產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益,應(yīng)用前景非常廣闊。

    變頻調(diào)速技術(shù)在油田柱塞式往復(fù)注水泵的應(yīng)用中,是根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定管網(wǎng)水壓自動調(diào)節(jié)水泵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速,使注水管網(wǎng)中的壓力保持在給定值,以求最大限度的節(jié)約電能,并且系統(tǒng)能處于可靠運(yùn)行狀態(tài),實(shí)現(xiàn)恒壓供水、注水,系統(tǒng)水壓、水量的任何變化均能使管網(wǎng)中的壓力保持恒定,大大提高了注水質(zhì)量,同時也解決了電動機(jī)大馬拉小車,操作員工操作復(fù)雜、工作強(qiáng)度大等問題,變頻器故障維修期間,仍能使用工頻拖動,保證注水工作的進(jìn)行,具有一定的先進(jìn)性。
 

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