艾秋順劉紅祥梁金昌馬曉鵬丁國華侯慶瑞

（1.吐哈油田公司技術(shù)監(jiān)測中心；2.吐哈油田公司石油天然氣化工廠；3.吐哈油田公司質(zhì)量安全環(huán)保處；4.獨(dú)山子石化分公司煉油廠）

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注水泵機(jī)組單耗分析

艾秋順1劉紅祥1梁金昌2馬曉鵬3丁國華1侯慶瑞4

（1.吐哈油田公司技術(shù)監(jiān)測中心；2.吐哈油田公司石油天然氣化工廠；3.吐哈油田公司質(zhì)量安全環(huán)保處；4.獨(dú)山子石化分公司煉油廠）

為了做好注水系統(tǒng)能耗水平對標(biāo)工作，真實(shí)反映注水系統(tǒng)現(xiàn)狀，只有準(zhǔn)確計(jì)算各項(xiàng)參數(shù)，才能精確確認(rèn)標(biāo)桿值，正確評價(jià)注水系統(tǒng)用電情況。目前注水泵機(jī)組單耗計(jì)算存在一定缺陷，按照該計(jì)算方法，出現(xiàn)了泵機(jī)組效率高、單耗高，與泵機(jī)組效率高、單耗低的原理相矛盾。對注水泵機(jī)組單耗的計(jì)算進(jìn)行了分析及改進(jìn)，提出單耗的計(jì)算帶入揚(yáng)程參數(shù)新的方法，并對其進(jìn)行了驗(yàn)證，新的計(jì)算方法能準(zhǔn)確反映出注水泵的實(shí)際運(yùn)行情況。

注水泵機(jī)組效率單耗揚(yáng)程壓差

1　機(jī)組效率和單耗的計(jì)算

1.1效率

注水泵機(jī)組效率按下式計(jì)算［1］：

式中：

η——注水泵機(jī)組效率，%；

q——注水泵的流量，m3/h；

Pe——注水泵機(jī)組輸入功率，kW；

Δp——注水泵進(jìn)出口壓力差，MPa；

p1——注水泵進(jìn)口壓力，MPa；

p2——注水泵出口壓力，MPa。

1.2單耗

注水泵機(jī)組單耗：注水泵機(jī)組每輸出1m3水的耗電量。用統(tǒng)計(jì)方法或測試方法求得注水泵機(jī)組的耗電量及注水泵排量，按下式計(jì)算［1］：

式中：

DH——注水泵機(jī)組單耗，kWh/m3；

W——注水泵機(jī)組耗電量，kWh；

V——注水泵輸出水量，m3。

根據(jù)SY/T5264—2012《油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測試和計(jì)算方法》，2014年對吐哈油田公司各采油廠不同壓力等級的注水泵抽樣檢測，測試結(jié)果見表1。

在對標(biāo)工作中，注水泵的泵機(jī)組效率和單耗是2個(gè)對標(biāo)指標(biāo)。正常情況泵機(jī)組效率高的，表明注水泵的能源利用率高，單耗低。2014年初油田公司確定的注水泵機(jī)組的效率和單耗指標(biāo)［2］分別為78%和9.74kWh/m3。從測試結(jié)果中可以看出，一些效率高的注水泵機(jī)組，單耗也高，與泵機(jī)組效率高、單耗低的原理相矛盾。

2　單耗計(jì)算方法的改進(jìn)

2.1問題的原因分析

為了解決上述問題，先從機(jī)組效率和單耗的定義及計(jì)算公式著手，注水泵機(jī)組效率的計(jì)算為公式（1），從公式可以看出，效率高低取決于壓差、流量和電動機(jī)的輸入功率，其中效率與壓差和流量成正比，與電動機(jī)的輸入功率成反比；單耗的計(jì)算為公式（2），單耗的高低取決于電動機(jī)的輸入功率和流量，其中單耗與流量成反比，與電動機(jī)的輸入功率成正比。在公式（1）和（2）中存在以下關(guān)系：注水泵的流量q=注水泵輸出水量V；注水泵機(jī)組輸入功率Pe=注水泵機(jī)組耗電量W。根據(jù)兩組數(shù)據(jù)的關(guān)系，可以把公式（1）和（2）合成為公式（3）：

表1　各采油廠注水泵抽樣測試結(jié)果

從公式（3）可以看出，單耗高低不僅取決于效率，還受壓差影響，它們之間的關(guān)系是單耗與泵機(jī)組的效率成反比，與壓差成正比。只有壓差一定的情況下，泵機(jī)組效率高、單耗低的原理才能成立。在魯克沁采油廠一工區(qū)魯二站1#注水泵的壓差為 24.95MPa，玉西接轉(zhuǎn)站 3#注水泵的壓差為31.17MPa，兩者的壓差不一樣，所以出現(xiàn)了泵機(jī)組效率高，而單耗也高的現(xiàn)象，通過分析其他類似情況都是因?yàn)閴翰畈灰粯佣a(chǎn)生的。

2.2注水泵機(jī)組單耗計(jì)算方法改進(jìn)

通過以上分析發(fā)現(xiàn)，公式（2）計(jì)算出來的單耗不能正面反映出注水泵機(jī)組效率高低，即：單耗高不表示效率低，相反單耗低也不表示效率高，因此按照公式（2）計(jì)算出來的單耗不夠精確，為對標(biāo)工作帶來一定的誤區(qū)，應(yīng)加以改進(jìn)。通過公式（3）可以看出，為了單耗能準(zhǔn)確反應(yīng)泵機(jī)組效率的高低，應(yīng)考慮壓差Δp。因此提出兩種改進(jìn)方式［3］。

直接帶入壓差，其公式為

式中：

DH—注水泵機(jī)組單耗，kWh/（MPa·m3）。

把壓差轉(zhuǎn)為揚(yáng)程帶入公式，其公式為

式中：

DH—注水泵機(jī)組單耗，kWh/（m·m3）；

H—揚(yáng)程，m。

考慮在節(jié)能領(lǐng)域沒有過單位kWh/（MPa·m3），因此舍去公式（4），同時(shí)由于公式（5）計(jì)算出來的值數(shù)量級很小，數(shù)值都在0.004左右，參照SY/T 6422—2008《石油企業(yè)節(jié)能產(chǎn)品節(jié)能效果測定》中的噸液百米提升高度耗電量概念，提出單位體積百米揚(yáng)程耗電量的單耗概念，計(jì)算公式如下：

式中：

DH—注水泵機(jī)組單耗，kWh/（100m·m3）。

按照公式（6）計(jì)算出來的數(shù)值，是在公式（5）基礎(chǔ)上提高了兩個(gè)數(shù)量級，降低誤差。

2.3驗(yàn)證公式

按照公式（6），對表1中測試的注水泵機(jī)組的單耗重新計(jì)算，并按照注水泵機(jī)組單耗由低到高排列，結(jié)果見表2。

從表2可以看出，按照改進(jìn)后公式計(jì)算得出的單耗由低到高排列，而注水泵機(jī)組的效率則由高到低排列，因此按照公式（6）計(jì)算出的單耗，可以真實(shí)反應(yīng)出泵機(jī)組效率高、單耗低的原理。表2還反映出，改造前計(jì)算出的單耗大小毫無規(guī)律。通過計(jì)算、分析，驗(yàn)證了公式（6）計(jì)算出的單耗能準(zhǔn)確反映注水泵機(jī)組能源利用率的高低。

表2　各采油廠注水泵測試結(jié)果

3　結(jié)論

針對標(biāo)準(zhǔn)中注水泵機(jī)組單耗計(jì)算存在缺陷的問題，通過分析和論證，提出了新的計(jì)算方法，并對其進(jìn)行了驗(yàn)證，方法是準(zhǔn)確、可行的。根據(jù)此計(jì)算方法，各采油廠對注水泵機(jī)組的單耗重新進(jìn)行了復(fù)核，消除了注水泵機(jī)組效率高、單耗高的現(xiàn)象，準(zhǔn)確地反映出注水泵的實(shí)際運(yùn)行情況。

［1］徐秀芬，梁士軍，王學(xué)文，等.SY/T5264—2012油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測試和計(jì)算方法［S］.北京：石油工業(yè)出版社，2012.

［2］中國石油天然氣集團(tuán)公司油田節(jié)能監(jiān)測中心.SY/T 6275—2007油田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測規(guī)范［S］.北京：石油工業(yè)出版社，2007.

［3］中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院.GB/T12497—2006三相異步電動機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.09.019

2015-05-25）

艾秋順，工程師，2006年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院（電氣工程及其自動化），從事節(jié)能監(jiān)測工作，E-mail：guala1982@163. com，地址：新疆鄯善縣火車站鎮(zhèn)吐哈油田公司技術(shù)監(jiān)測中心節(jié)能監(jiān)測站，838202。