前置泵变频技术

前置泵变频技术（精选六篇）

前置泵变频技术 篇1

1 前置泵低压变频调参原理

前置泵低压变频调参技术是实现注水系统参数优化的一个手段, 通过调整前置小泵的出口压力来调节大泵入口压力, 再来调节大泵出口压力, 从而减少或消除大泵出口节流损失。该系统油1台注水泵和1台增加泵、仪表控制系统、转速控制系统、计算机控制系统及保证运行的润滑系统、冷却水系统、供电系统等组成。

当注水泵运行压力大于管压时, 根据泵实际情况拆级后再与单级前置泵串联, 保证注水泵运行在高效区, 并利用计算机控制系统对前置泵实行变频调速优化控制, 以确保注水泵在安全、合理状态下运行, 水泵性能曲线如图所示。

图1中H为扬程, Q为流量; (H—Q) 1、 (H—Q) 2为不同性能泵的特性曲线; (H—Q) 1+2为2台泵串联后的特性曲线;h—Q为2台泵串联后管路特性曲线;M为串联后泵装置的运行工作点。图中2台泵串联后汇交在M点时, 串联总扬程为2台泵所给出的扬程之和, 即:H1+2=H1+H2, 而串联后流量与2个泵泵流量均相等, 即:Q1+2=Q1=Q2, 但若管路特性曲线h—Q与串联后泵性曲线 (H—Q) 1+2交于C点, 这时只有第一台泵单独工作, 第二台泵不起作用, 只消耗功率, 从而使泵装置的总效率降低;若管路特性移到图中 (h—Q) C1位置时, 第二台泵相当于装置的节流器, 增加了阻力, 减少了输送流量, 从而使这时的流量和扬程都小于只有第一台泵单独工作时的流量和扬程, 使串联泵系流效率降低。因此, C点是被限状态, 实际工作时, 只有使泵装置工作点在C点左侧时串联工作才是合理的。因此, 系统工作点控制在一定范围内是串联泵工作的关键所在。

2 前置泵低压变频调参技术研究

前置泵低压变频调参系统是以2泵串联原理为基础, 对前置泵加以变频而实施参数优化的系统, 该系统的应用可降低泵管压差和提高泵效。PCP (Pump Control Pump) 技术基于双泵的串联, 通过对前置泵的变频控制来使注水泵的工作点始终达到最高泵效, 从而使系统效率提高, 达到节能的目的, 也使系统运行参数可以进行智能调节。

油田注水网阻力曲线斜率比较大, 阻力系数偏高, 高压离心泵多工作于低效区。泵的工况点是泵的扬程曲线和管网阻力曲线的交点, 泵的特性曲线由扬程曲线H (Q) 、效率与流量曲线η (Q) 和管网阻力特性曲线场H R (Q) 组成。将最高效率η (Q) m a x的90%作为等效率线相交效率与流量曲线η (Q) 与a、b两点, 对应的流量为Q a、Q b, 扬程为H a、H b;泵的工况点参数在 (Q a, Q b) 、 (H a, H b) 范围内, 称为高效运行区。图中管网阻力特性曲线H R (Q) 与扬程曲线H (Q) 曲线的交点M为工况点。低效运行离心泵的工况点M在高效运行区, 可以采用以下两种方案: (1) 改变H R (Q) 曲线, 即改变管网结构; (2) 采用新泵改变H (Q) 曲线。这两种方案都需要进行较大的投资。

在注水泵之前串联1个具有较宽工作范围的小功率增压附泵, 使得注水系统中功率多级高压离心注水泵始终工作于狭窄的高效工作区, 并调节注水泵站的输出扬程和流量, 提高泵站运行效率。双泵串联系统中, 水流经由增压附泵增压并调节流量送入主注水泵, 多级增压后输出, 因此双泵串联系统的输出特性与增压附泵和主注水泵的特性有关。

原注水泵单独运行工况点为M/, 位于低效区;双泵串联后的运行工况点为M, 主注水泵的运行工况点为MⅠ, 增压附泵的运行工况点为MⅡ, 均在高效运行区。这样, 在不改变管网结构和现有注水泵结构的基础上, 串联1台小功率的附泵, 就可以实现系统增效运行;同时针对管网变化, 采用中低压变频调速器直接驱动增压附泵, 调节整个泵站的扬程和流量, 实现以增压附泵来控制主注水泵的目的。双泵串联结构中, 流过2个泵的流量相等, 应等于串联后高效运行工况点的流量, 且应在主注水泵的高效区, 流量变化应在 (Qa1, Qb1) 内, 扬程变化应在 (Ha1, Hb1) 内, 结合现场测定的管网阻力曲线和泵参数, 初步选取合适型号的附泵。将初步选取的附泵Ⅱ特性和主注水泵Ⅰ特性及串联特性Ⅲ和管网阻力特性曲线绘在同一坐标图上, 得到工况点M, 可求出主注水泵工况点和附泵工况点, 并校验2个泵效率应满足以下条件:ηIM>0.9ηImax;ηIIM>0.9ηIImax。

如果符合以上条件, 确定初步选择是合适的;如果不符合, 需要重新选择和校验。

3 结论

(1) 对注水泵进行前置泵安装后, 泵管压差的调节作用突出, 注水系统参数得到了优化, 达到了节能降耗的目的。

(2) 在对前置泵进行选择时, 前置泵与注水泵的合理匹配、调速范围是关键, 要求前置泵的高效区与注水泵的排量过盈一些。

前置泵变频技术 篇2

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前置泵变频技术 篇3

[关键词] 变频调速技术 油田柱塞式往复式注水泵 节能与应用

1.变频调速技术在油田柱塞式往复注水泵上使用的必要性

油田开发过程中地层能量不断衰减，常用注水方式以保持地层能量，进行油田开发。一方面，注水压力高低是决定油田合理开发和地面管线及设备的重要参数。考虑到后期开发注水井的增多，注水工艺设计和机电设备配置都比较宽裕，加之地质情况的变化，开关井数的增减、洗井及供水不足的影响，经常引起注水压力波动，注水量不均匀，不稳定。注水压力低，注水量满足不了油田开发的需要，必然会造成油层压力下降；注水压力过高，浪费动力，也造成超注，导致水淹、水窜；注水压力控制难度大，也给油田生产带来诸多不便，因而要求油田注水压力恒定；另一方面，由于储油层的压力及油气水分布不断发生变化，其数值很难准确预测和控制，考虑到油田开发中的需要，在工艺和机电设备配置上都按照油田最大可能的需求来设计，这一点在注水系统的设计当中显得尤为突出。一般油田注水泵流程大多采用传统的水源井深井泵，将水供到储水大罐，再由喂水泵将水从储水罐供给注水泵，最后由注水泵将水注入地层。注水泵电动机大多为大功率电动机，注水泵出口压力通常是通过调节阀门来实现的，操作人员随时靠观察压力表的压力来调节阀门来实现的，而注水泵电动机的额定转速基本保持不变，这样，对电动机而言，一般配置功率都较大，启动冲击电流大，能耗也大。“大马拉小车”的现象十分严重，管网水泵较多，流程复杂，既浪费电能，又增加了操作人员的劳动强度。

油田注水普遍采用柱塞式往复注水泵，在工频条件下，由于电机转速恒定，柱塞往复频率是恒定的，因此，排量也是恒定的。在油田的实际开发过程中，对注水量的需求是变化的，在传统的方式下，为满足配注要求，主要是通过调节注水泵的回流量来实现，泵的无效功耗很大。同时，由于柱塞、阀片长期满载、高速工作，填料的磨损以及阀片的损坏频率也很高。回流调节阀长期处于半开状态，受高压水的冲击，阀心容易磨损、变形导致关闭不严，给生产带来不便。

变频调速技术可以实现对注水泵电动机的无级调速，依据注水压力的要求自动调节系统的运行参数，在用水量变化时保持管网水压恒定，以满足注水要求。变频调速技术是先进合理的节能型供水系统，实际应用中得到了很大发展，随着电力电子技术的飞速发展，变频器的功能也越来越强，充分利用变频器的各种功能，能很好解决注水泵能耗高，维修率高的问题。

2. 柱塞式往复注水泵变频调速节能原理

柱塞式往复泵电机安装变频后，可通过改变变频器的频率来控制注水泵电机的转速，从公式可知，由于注水泵是衡转矩负载，功率的变化与转速的变化成一定比例关系，注水泵安装变频调速装置后，变频器运行频率降低，机泵转速降低，消耗在电机上的功率降低，从而达到节能降降耗的目的。

p/p0 =（n/n0）?

式中p0——为额定功率，Kw p——为实际功率，Kw

n0——为额定转速，r/min n——为实际转速，r/min

假如转速降了一半，即n/n0=1/2时，则p/p0=1/8，可见降低转速能大大降低轴功率达到节能的目的。降低了转速，流量就不再用关小出口阀来控制，出口阀始终处于全开状态，避免了由于关小阀门引起的水力损失增加，也避免了总效率下降，确保了能源的充分利用。

3.注水系统变频调速工作原理

当注水系统安装变频调速装置后，可通过已设定的注水管网压力来控制注水泵的开启，确保稳压、高压注水。在注水泵出口管网上安装一只压力变送器来控制注水泵变频器的运行，控制变频器输出频率的大小，从而改变水泵的转速，达到控制管网压力恒定的目的、当实际管网压力小于给定压力值时，变频器输出频率上升，电动机转速加快，管网压力开始升高；反之，变频器输出频率降低，电动机转速下降，管网压力降低，系统通过自动调节，使实际压力围绕设定压力保持管网压力恒定。变频器控制系统在水泵运行过程中形成可控参数闭环控制，实行恒压供水，保持注水系统和用量处于平衡状态，实现自动控制。

4.柱塞式往复注水泵使用变频控制技术的原因

1、实现了电机软启动、自由停车。电机均通过变频器从0～50Hz作缓慢加速启动，可减少机泵因突然高速启动所带来的影响，减少了直接启动时启动电流对电网和机械设备的冲击。

2、提高了功率因数，改善了电机电源质量，电机功率与实际负荷相配，系统达到节能运行的目的。

3、消除了泵的喘振现象，使泵运行处于最佳工况状态。

4、实现压力自动控制，使调节量得到更平稳的调节、增强了系的稳定性和可靠性。

5、应用变频调速技术，对注水设备的电机转速进行调节，达到稳压、稳流注水。

6、不会造成管网压力、流量、流速的剧烈变化，不需要阀门截流或回流调节，因此对防止汽蚀、水击、喘振极为有利，可以延长管网、泵、阀门的维修周期和使用寿命。

7、通过改变电动机转速来调节流量的，能有效抑制机泵运行中存在的大马拉小车现象，减少用电设备的损耗。这样既减轻了操作者的劳动强度，还能节省电能，延长设备使用寿命，而且还能简化供水流程，提高工作效率。

5.变频调速技术在油田柱塞式往复注水泵上应用

目前在长庆油田大展中，在滞后注水、同步注水，尤其在超低渗透油田采用超前注水，变频调速技术得到了广泛的应用，不仅调速效果显著，而且产生了可观的经济效益，应用前景非常广阔。

6.结束语

变频调速技术在油田柱塞式往复注水泵的应用中，是根据实际情况设定管网水压自动调节水泵电动机的转速，使注水管网中的压力保持在给定值，以求最大限度的节约电能，并且系统能处于可靠运行状态，实现恒压供水、注水，系统水压、水量的任何变化均能使管网中的压力保持恒定，大大提高了注水质量，同时也解决了电动机大马拉小车，操作员工操作复杂、工作强度大等问题，变频器故障维修期间，仍能使用工频拖动，保证注水工作的进行，具有一定的先进性。

参考文献

[1] 董砚 孙鹤旭编著·变频器的使用与维护·北京·化学工业出版社·2009

高压注水泵的泵控泵变频技术 篇4

1 注水站工艺简介

大庆油田北Ⅱ-3注水站投产于1977年10月, 经1983、1997、2002及2007年4次改造, 目前装机能力为31 920 m3/d, 含油污水运行能力为12 000 m3/d, 深度污水运行能力为7200 m3/d。站内现有供水站4座 (2801含油污水处理站、北Ⅱ-1含油污水处理站、北十三联聚合物污水处理站、北十三联深度污水处理站) 。高压水输送至北二区一排、北二区三排、北三区四排、北二区五排、北二区新五排、北二区新一排、萨北2801注入站。由于大部分注水井采用分层注水, 存在注入高压水压力不平稳、注水量不达标等问题, 同时又由于高压注水泵泵压较高, 运行时磨损较大, 耗电量较高, 造成电能的浪费。

2 泵控泵变频技术

泵控泵变频控制装置是由1台低压单级离心泵及1台与低压离心泵匹配的低压变频器组成。通过变频器的频率变化达到无级调节增压泵转数、控制增压泵出口压力和流量的目的。高压注水泵安装泵控泵变频装置, 需将高压注水泵进行减级, 增压泵安装在高压注水泵的进口位置, 增压泵将低压水加压后供给高压注水泵。增压泵采用变频控制, 其控制调节范围宽, 投资较低, 在工艺上改造简单, 操作方便[2]。

泵控泵变频技术是无级调速, 2008年北Ⅱ-3注水站结合生产实际情况, 在5#高压注水机组进行现场应用。高压注水泵型号为D280-160A, 高压电动机型号为YKOS2240-2/990, 高压注水泵为11级, 电动机功率为2240 k W, 运行时泵、管压差达1.3 MPa以上, 因此在5#注水泵安装泵控泵变频装置, 高压注水泵共11级, 泵压每级1.5 MPa, 因此将叶轮由11级减为10级, 注水泵扬程降低至15 MPa左右, 在注水泵进口前加装增压泵, 通过变频器对增压泵进行无级变频调节, 提高高压注水泵进口压力。

3 应用效果

2007年北Ⅱ-3注水站改造后, 2008年10月15日投产, 采用泵控泵变频调速技术后的5# (D280-160A) 注水泵试运行, 运行平稳, 高压注水泵出口压力由17.1 MPa降低到16.3 MPa, 下降0.8 MPa, 泵管压差也降低了0.8 MPa, 达到公司要求的泵管压差0.5 MPa以下的标准, 高压注水电动机运行电流由22.3 A降为19.6 A, 降低2.7 A, 注水单耗降低了0.9 k Wh/m3。高压注水泵日用电量由4.23×104k Wh减少到3.67×104k Wh, 日节电5580 k Wh。增压泵日耗电量1900 k Wh, 日节电可达到3680 k Wh。采用此技术后既满足了注水量需求, 也确保了地层压力。北Ⅱ-3注水站5#注水泵采用泵控泵变频技术前后数据对比, 见表1。

运行泵控泵变频控制可日节电5580 k Wh, 每度电以0.5元计算, 每年如运行200天, 年可节省55.8万元。如果将增压泵耗电考虑到注水机组耗电中来, 日节电3680 k Wh, 年可节省36.8万元。

摘要：大庆萨北油田老区注水系统耗电量占油田总体开发耗电量的40%, 随着各种先进开采技术的投入使用, 开发成本也逐年增高。为了控制注水泵耗电量的上升、降低原油开采成本, 已把注水单耗、注水泵效等经济指标作为评判机泵高效运行的依据。目前均采用6 k V高压电动机来拖动油田注水泵, 因此注水电动机节电是节能降耗的主要环节。通过对北Ⅱ-3注水站注水泵采用泵控泵变频技术优化减级, 调节注水泵出口压力、降低泵管压差, 达到降低电能的节能效果。

关键词：注水泵,泵控泵变频技术,节能降耗

参考文献

[1]陆涛平, 胡静邦.石油工程[M].北京:石油工业出版社, 2002:355-374.

关于输油泵变频节能技术的应用 篇5

1 输油系统的能耗现状

伴随着油田的长期开采, 目前含水量都比较高, 随着含水的上升, 产油量的减少, 输油泵的实际输油量越来越小, 输送的大部分都是水, 并且输油量存在不稳定性, 输油泵很难控制在最佳的工作点上运行。因此, 为了实现输油泵的高效经济平稳运行, 在提高输油泵的效率、降低摩阻以及进行合理有效的调度基础上, 采用变频调速技术是更加有效、直接的办法, 它的主要优势就在于可以提高输油泵和整个集输系统的工作效率, 降低能耗。

2 输油泵变频调速节能技术原理

变频调速技术之所以是一种高效的节能技术, 是因为它是将现代电子技术和计算机技术集于一身。随着计算技术和集成电路技术的迅猛发展, 变频调速技术已经日益完善, 得到了更加广泛的应用。它的基本原理如下:

输油泵作为原油运输的桥梁, 它的主要作用是原油在低压内循环的条件下, 向喷油泵输送足够压力和数量的燃油, 这一工作主要由输油泵中的离心泵来完成。离心泵主要依靠旋转叶轮对液体的作用把原动机的机械能传递给液体这一工作原理, 输油泵的变频调速正是依据了离心泵的这一工作特性, 对进入和排出输油泵的原油流量进行调节。通常运用两种方法进行调节, 一种是对离心泵内部的叶轮转速进行调节, 原油流量随着叶轮转速的增加而增大, 反之则减小。另一种是对离心泵出口的开口阀门大小进行调节, 原油流量随着阀门开口的增大而变大, 反之则变小, 这种方法的优点是操作简单, 简便易行, 缺点是由于要不断对阀门进行开关操作, 需要消耗大量的能源, 会造成对资源的浪费, 这和目前我们倡导的节能环保的宗旨不符, 因此在实际运用中的应用并不广泛。相反, 输油泵的变频调速是通过对泵内叶轮的转速进行调节来完成的, 即输油泵输油量的调节是通过对输油泵的电机进行变频改造来完成, 最终达到节能的目的, 因此这对技术改造、节能减排来说是可行的。

3 输油泵变频调速的影响因素

改变电机定子的电压频率可以改变电机的转速, 进而改变电机的频率, 达到调节输油泵内叶轮转速的目的。由交流电动机工作原理中的转速关系式:n=60f (1-s) /p, 其中f, p, s分别代表输油泵电机的电源频率、电机极对数和转差率, 由上式可知, 要想使电机的输入功率升高, 就要使轴功率相应升高, 升高轴功率可以通过升高电动机转速实现, 最终通过匀速改变电机的电源频率来改变转速。当电机转速降低时, 轴功率降低, 输入功率降低, 这样就实现了输油泵的变频调速节能。影响变频调速的因素主要有以下几点:

3.1 调速变频的范围受输油泵的工况影响, 只有在适宜的情况下才适用调速变频来节能。例如当输油泵的转速过低, 导致功率明显下降, 这时采油调速变频对效率的影响也会变小, 此种情况下采用调频并不能获得满意的效果。

3.2 调速范围还受电机的工作效率影响, 在理想的情况下, 轴功率会随着电机转速的下降而下降, 但是当电机出现故障, 造成输出功率与额定功率出现偏离, 且偏离幅度较大时, 就会使整个输油泵的工作效率因为电机效率的下降而造成不利的影响。

3.3 定速泵的影响, 在实际的工作中, 因为工作的需要, 定速泵和调速泵需要同时工作, 不能随时对输油泵进行全部的调速控制, 这时就要关注定速泵与调速泵的工作状况, 要保证他们都在高效区运行且达到系统最优, 因此, 定速泵和调速泵共同运行时, 它必然会对调速范围产生影响, 也是我们需要关注的。

3.4 不同输油管路的特性曲线不尽相同, 不同的特性曲线也会对调速节能产生影响。

4 输油泵变频调速节能效果分析

我们以TDCG-200 变频器为例, 来对输油泵的变频节能效果进行分析, 它的特点是可以带动外输油泵, 并能实现对输油泵进行变频调速。在运行的过程中, 变频器为输油泵的电动机提供可以调节频率的电源, 对电机实现无极调速, 进而使管网的油压发生变化。通过对管网压力的监测可以得出, 设定的压力单元内可以为用户提供符合要求的压力和流量。当变频器收到设定信号和反馈信号时, 内部的分析程序就会对信号数据进行分析计算, 并以转速控制信号输出。变频器收到信号后, 就会启动输油泵, 使管网压力上升, 达到预定值后, 变频器的输出功率同时上升, 达到峰值后, 变频器通过控制转速达到生产的预设值。通过对启动为50Hz、转速为1980r/min、输出量为150m3/h、额定功率为185k W的输油泵安装TDCG-200变频器后进行节能分析, 一年可以节电66×104k W·h以上, 节能效果显著。

5 结语

输油泵变频节能主要通过对离心泵的转速调节, 进而对整个机组进行工况控制。利用变频调速可以有效改善输油泵的工作效能, 节能效果显著。在满足了生产需要、节能降耗的前提下, 还延长了输油泵的使用寿命, 提高了企业的经济效益。

参考文献

[1]张承惠.交流电机变频调速及其应用.机械工业出版社, 2008.9.

地面瓦斯泵站瓦斯泵变频器应用技术 篇6

关键词：水环式真空泵,变频器,瓦斯利用

前言

张集矿煤矿中央区地面瓦斯抽采泵站有两台2BE1-605型水环式真空泵, 主要用于向矿井电厂供高浓度瓦斯气体, 用于发电。这两台水环式真空泵电机功率为220Kw, 电机额定电压380V, 电流427A, 泵体极限真空度160h Pa, 泵体转速为236转/min, 最大气量192 m3/min。而泵体在运转过程中, 实际流量为80~100 m3/min。

张集矿电站现有两台TBG620V16K型发电设备, 单台电机功率为1360Kw, 两台机组同时开启, 每分钟利用纯瓦斯量约为15m3/min, 每小时可利用纯瓦斯907m 3。

发电供气时, 混合气体流量基本在90m3/min, 瓦斯浓度为35%左右, 实际每小时对电站供气纯瓦斯为1800m3, 远远大于电厂所需气量。这不但造成了瓦斯资源的浪费, 同时, 多余的气体排入大气中, 造成环境污染。

为了避免瓦斯资源的浪费和减少环境污染, 对泵站进行改造, 通过安装变频器, 实现了对瓦斯泵的流量进行调整, 达到了泵站和电站之间的供需平衡。

1. 变频器的应用

1.1 变频器结构

矿井使用的为特制TX-BPG-04-320变频器开关柜, 其结构如图1所示。通过变频启动和变频停止按钮控制变频器的开启和停止;变频加速和变频减速用来控制瓦斯泵电机的运转频率, 从而实现对泵体转速的控制, 达到预期的泵体负压和流量;变频操作键盘可以直接输入想要的电机运转频率, 更加便捷、方便地对泵体进行控制。

1.2 变频器应用结构

通过置换电源和瓦斯泵电机之间的低压开关柜 (见变频器开关柜未使用前瓦斯泵供电图2和变频器开关柜使用后瓦斯泵供电图3) , 使用变频器调频, 实现对瓦斯抽采泵电机运转频率的控制。

原来的低压开关柜主要用于降低电机的启动电压, 从而对设备起到保护作用。更换后的变频器开关柜, 在启动过程中, 启动电流是逐步增加的, 从而避免了启动电流过高 (设备的启动电流通常为额定电流的几倍) 对设备造成危害。此外, 最重要的是, 通过变频器的变频, 可以调整瓦斯泵电机的频率, 达到我们所需的流量。

2. 变频器使用效果考察

2010年3月19日, TX-BPG-04-320变频器开关柜与泵体连接调试运转, 并投入运转, 通过变频器, 成功地实现了对瓦斯泵各参数的调整。详见2BE1-605型水环式真空泵运转参数对比表1。

从表1中可以看出, 通过变频器变频, 有效降低了瓦斯泵的负压和电机电流。同时, 通过对瓦斯泵的运转速度的调整, 使泵体的流量减小, 使采空区内高浓度瓦斯能够“细水长流”。经试验观察, 采空区的供气周期提高了一倍 (1个采空区供气时间由原来的每次1天提高到每次2天) 。

2010年, 张集矿中央区前三个月发电供气量为59.4万m 3, TX-BPG-04-320变频器开关柜使用后, 2010年4月份, 矿井发电供气31.79万m3。

3. 结语

目前, 该设备已经在中央区地面瓦斯泵站进行应用, 通过试验运行, 效果良好。

1) 有效解决了高浓度瓦斯在发电供气时的浪费, 将瓦斯供气利用由“无计划供给”转变为“按需分配”, 实现了供、需平衡, 节省了资源。

2) 变频器应用后, 大大延长了供气发电的时间, 提高瓦斯利用率, 增加了瓦斯发电量。

3) 在提高瓦斯利用率的同时, 有效减少了高浓瓦斯向大气的排放量, 降低了对环境的污染。