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[摘 要]针对目前降低油田生产成本，本文在对喇501中转站外输泵运行现状进行了分析的基础上，进行合理参数优化控制。总结研究出降低中转站外输泵、掺水泵生产能耗的方法和措施，具有一定的可操控性和适用性，确定外输泵、掺水泵的调节方式由变频调节改为手动变频调节节能效果，并且对节能效果、经济效益进行估算。
[关键词]输油泵 变频器调节 节能 降耗 方法
中图分类号：S95 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）10-0259-01
1 引言
第三油矿采油301队501中转站位于喇嘛甸油田北北块，转油站于1983年10月15日投产，2006年11月改造投产，设计规模5000立方米/天，实际处理5790立方米/天，负荷率119.9%。实际输液量远远高于设计输液量，站机泵装机总容量714KW。2009年站耗电171.5万KW 。近几年以成本管理为核心，提高经济效益以成为石油企业管理新课题。因此，开展中转站机泵节能降耗的研究，对于降低油田生产成本，提高油田生产经济效益有重要意义。
中转站生产过程中的电量消耗在机泵和照明两个方面。其中机泵耗电占中转站90%以上，因此在矿领导辅佐下对外输泵、掺水泵进行参数合理调整，取得了很好的节电效果。
2 501站主要机泵电量消耗情况
501中转站设计外输泵3台，掺水泵2台，热洗泵2台，平均日耗电5000 KWh。而实际日常运行外输泵二台平均每天耗电2680KWh 、掺水泵一台平均每天耗电1500KWh、热洗泵一台平均每天耗电540KWh.其中外输泵耗电占机泵耗电57%，掺水泵占机泵耗电32%。
在生产实际运行中，由于外输液量远高于设计液量，为了满足生产输油工艺要求，所以只能运行2台外输泵， 3#外输泵采取控制输油泵出口阀门开度的方法进行节流流量调节。其中1#外输泵变频自动调节，1#掺水泵采用变频自动调节。
传统采取控制输油泵出口阀门开度的方法进行节流调节时，输油泵排量降低，泵压升高，泵管压差增大。造成输油泵出口节流损失增大，降低了机泵的工作效率。同时，由于目前输油泵运行时输油量较小，离心泵的运行工作点偏离高效工作点，输油泵机组效率较低、单耗较高.
离心泵的特性曲线可知，关小泵的出口阀门，管路阻力R增加，管路的特性曲线R—Q变陡，泵的工作点向左移动，排量下降，扬程升高，来达到调节流量的目的。但是，这样运行时，泵机组提供的相当一部分能量消耗在克服泵出口阀门的阻力上，势必产生节流损耗，造成不必要的能耗。
同时，利用节流调节流量的方法，由于离心泵出口阀门控制的较小，泵出口端压力较高，极容易增加输油泵出口端的盘根泄漏量，既影响输油泵效，又造成安全隐患。因此，利用这种方法来控制流量是非常不经济而且不安全的。
3 变频调速器的节能机理
变频器主机的基本工作原理是由可控硅整流模块和高压大容量的电容把工频电源的三相交流电转换成直流电，再由大功率晶体管把直流电转换成频率可调的三相交流电输出。根据三相异步电动机转数公式n=60f1（1--S）/P可知，在电动机结构不变时，即磁极对数P和转差率S不变时，如改變电源的频率f1，则电动机的转数也随之变化。变频器是通过改变电源频率来达到改变所拖动电动机转数的。
改变泵的转速，就是改变泵的特性曲线，当泵的转速由n1降到n2时，流量Q从Q1降到Q2；扬程H由H1降到H2。
又根据离心泵的比例定律可以知道，离心泵的扬程、排量和轴功率均随泵转数的改变而改变。即输油泵转速由n1改变为n2时，若输送的介质性质不变，管路特性不变时。根据相似定律，由于这时几何尺寸的比例常数为1，则在不同转速下相似工况点的对应参数与转速之间应有下列关系：
式中： Q1/Q2=n1/n2 Q1 Q2分别为转速改变前后的流量；
H1/H2=（n1/n2） H1 H2分别为转速改变前后的扬程；
N1/N2=（n1/n2） N1 N2分别为转速改变前后的轴功率。
因此在理论上讲外输泵的耗电量与转速的立方成正比
4 自动变频调节的工作过程是
变频器根据差压变送器（DDZⅢ型电动单元组合仪表）所检测到的净化油缓冲罐的液位信号PV（标准直流电流信号4—20mA），与变频器的给定信号（SP）的差值变化进行PID调节运算，通过运算所得结果自动调节外输油泵的转速，实现了净化油缓冲罐液位的闭环自动控制，保证净化油缓冲罐的液位始终稳定在人为设置的高度。当净化油缓冲罐的液位发生变化时，引起差压变送器输出信号随之发生相应的变化，输入变频器处理后，调节输油泵电机电源的频率和电压，从而使电动机转速发生变化，当脱后原油来油量比较稳定时，达到相对静止状态，输油泵的转速保持恒定；当来油量增大，净化油缓冲罐液位较高时，则输油泵转速升高，输油泵出口流量变大；反之，则当来油量减少，净化油缓冲罐液位较低时，则输油泵转速降低，输油泵出口流量变小。使缓冲罐液位始终保持在1.5米左右。
5 调整合理参数
在生产中，产液量因各种因素的影响正常波动，从而使输油泵效率在一定时期很难达到效率。由于我队外输液需要2台外输泵采用一变一工输送，掺水泵变频输送，根据变频器节能机理特点，运行中考虑生产需要，把变频自动调节改为手动调节，技术的应用能够有效解决这一难题，即通过控制变频调速器的输出频率（调频范围为0—50Hz），调节机泵的转速和排量，使机泵始终处于最佳工作状态，减少电机无用功损耗和对流量计冲击，达到节电和平稳外输的目的。
2010年3月份我队对外输泵、掺水泵进行调整合理参数，把3#外输泵泵出口阀们开大，压力由原来1.4MPa降到0.55MPa，1#外输泵自动变频改为手动调节由原来变频功率28-50Hz控制在31.2Hz，同时1#外输泵安装计量电度表，1#掺水泵也由自动变频改为手动变频调节。
因此在输油泵的耗电量与转速的立方成正比，因而，降低转速时，离心泵可以明显的节省能量。如果把节流调节改为变频调速器调节，其耗电量便可按其与转速成立方的比例降低，节能的效果将非常显著。
6 效果评价
半年来，我们总结输油泵节能降耗的方式，经现场使用，取得了较好的经济效益，主要表现以下几个方面：中转站输油泵节能降耗方法及应用，改变了过去中转站机泵传统阀门开度的方法进行节流流量调节，使之经济化，制度化，走上科学化管理道路。节能效果明显每天外输泵节省600KW，年节电21.9万千瓦时，掺水泵每天节省720KW，年节电26.3万千瓦时。
7 几点认识
（1）根据油田生产动态变化及时优化机泵运行参数和泵的变频调速技术，是提高机泵泵效和系统效率，降低机泵生产耗电重要手段。
（2）通过变频器来手动调节输油泵的转数，以达到控制流量的目的，不仅可以大大降低岗位工人的劳动强度、减少电能的消耗，而且可以解决离心泵出口憋压导致出口端泵盘根泄漏量较大的问题，达到消除隐患、保证安全生产的目的。
（3）中转站节能降耗工作以纳入油田日常管理中，并根据油田生产动态变化，不断改进、完善，新节能方法和措施为油田高水平、高效益、可持续发展做贡献。
参考文献
[1] 王学文.齐子刚主编《石油石化节能》.2009年.
[2] 张志国.中转站节能降耗途径.采油一厂，2009年.
[关键词]输油泵 变频器调节 节能 降耗 方法
中图分类号：S95 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）10-0259-01
1 引言
第三油矿采油301队501中转站位于喇嘛甸油田北北块，转油站于1983年10月15日投产，2006年11月改造投产，设计规模5000立方米/天，实际处理5790立方米/天，负荷率119.9%。实际输液量远远高于设计输液量，站机泵装机总容量714KW。2009年站耗电171.5万KW 。近几年以成本管理为核心，提高经济效益以成为石油企业管理新课题。因此，开展中转站机泵节能降耗的研究，对于降低油田生产成本，提高油田生产经济效益有重要意义。
中转站生产过程中的电量消耗在机泵和照明两个方面。其中机泵耗电占中转站90%以上，因此在矿领导辅佐下对外输泵、掺水泵进行参数合理调整，取得了很好的节电效果。
2 501站主要机泵电量消耗情况
501中转站设计外输泵3台，掺水泵2台，热洗泵2台，平均日耗电5000 KWh。而实际日常运行外输泵二台平均每天耗电2680KWh 、掺水泵一台平均每天耗电1500KWh、热洗泵一台平均每天耗电540KWh.其中外输泵耗电占机泵耗电57%，掺水泵占机泵耗电32%。
在生产实际运行中，由于外输液量远高于设计液量，为了满足生产输油工艺要求，所以只能运行2台外输泵， 3#外输泵采取控制输油泵出口阀门开度的方法进行节流流量调节。其中1#外输泵变频自动调节，1#掺水泵采用变频自动调节。
传统采取控制输油泵出口阀门开度的方法进行节流调节时，输油泵排量降低，泵压升高，泵管压差增大。造成输油泵出口节流损失增大，降低了机泵的工作效率。同时，由于目前输油泵运行时输油量较小，离心泵的运行工作点偏离高效工作点，输油泵机组效率较低、单耗较高.
离心泵的特性曲线可知，关小泵的出口阀门，管路阻力R增加，管路的特性曲线R—Q变陡，泵的工作点向左移动，排量下降，扬程升高，来达到调节流量的目的。但是，这样运行时，泵机组提供的相当一部分能量消耗在克服泵出口阀门的阻力上，势必产生节流损耗，造成不必要的能耗。
同时，利用节流调节流量的方法，由于离心泵出口阀门控制的较小，泵出口端压力较高，极容易增加输油泵出口端的盘根泄漏量，既影响输油泵效，又造成安全隐患。因此，利用这种方法来控制流量是非常不经济而且不安全的。
3 变频调速器的节能机理
变频器主机的基本工作原理是由可控硅整流模块和高压大容量的电容把工频电源的三相交流电转换成直流电，再由大功率晶体管把直流电转换成频率可调的三相交流电输出。根据三相异步电动机转数公式n=60f1（1--S）/P可知，在电动机结构不变时，即磁极对数P和转差率S不变时，如改變电源的频率f1，则电动机的转数也随之变化。变频器是通过改变电源频率来达到改变所拖动电动机转数的。
改变泵的转速，就是改变泵的特性曲线，当泵的转速由n1降到n2时，流量Q从Q1降到Q2；扬程H由H1降到H2。
又根据离心泵的比例定律可以知道，离心泵的扬程、排量和轴功率均随泵转数的改变而改变。即输油泵转速由n1改变为n2时，若输送的介质性质不变，管路特性不变时。根据相似定律，由于这时几何尺寸的比例常数为1，则在不同转速下相似工况点的对应参数与转速之间应有下列关系：
式中： Q1/Q2=n1/n2 Q1 Q2分别为转速改变前后的流量；
H1/H2=（n1/n2） H1 H2分别为转速改变前后的扬程；
N1/N2=（n1/n2） N1 N2分别为转速改变前后的轴功率。
因此在理论上讲外输泵的耗电量与转速的立方成正比
4 自动变频调节的工作过程是
变频器根据差压变送器（DDZⅢ型电动单元组合仪表）所检测到的净化油缓冲罐的液位信号PV（标准直流电流信号4—20mA），与变频器的给定信号（SP）的差值变化进行PID调节运算，通过运算所得结果自动调节外输油泵的转速，实现了净化油缓冲罐液位的闭环自动控制，保证净化油缓冲罐的液位始终稳定在人为设置的高度。当净化油缓冲罐的液位发生变化时，引起差压变送器输出信号随之发生相应的变化，输入变频器处理后，调节输油泵电机电源的频率和电压，从而使电动机转速发生变化，当脱后原油来油量比较稳定时，达到相对静止状态，输油泵的转速保持恒定；当来油量增大，净化油缓冲罐液位较高时，则输油泵转速升高，输油泵出口流量变大；反之，则当来油量减少，净化油缓冲罐液位较低时，则输油泵转速降低，输油泵出口流量变小。使缓冲罐液位始终保持在1.5米左右。
5 调整合理参数
在生产中，产液量因各种因素的影响正常波动，从而使输油泵效率在一定时期很难达到效率。由于我队外输液需要2台外输泵采用一变一工输送，掺水泵变频输送，根据变频器节能机理特点，运行中考虑生产需要，把变频自动调节改为手动调节，技术的应用能够有效解决这一难题，即通过控制变频调速器的输出频率（调频范围为0—50Hz），调节机泵的转速和排量，使机泵始终处于最佳工作状态，减少电机无用功损耗和对流量计冲击，达到节电和平稳外输的目的。
2010年3月份我队对外输泵、掺水泵进行调整合理参数，把3#外输泵泵出口阀们开大，压力由原来1.4MPa降到0.55MPa，1#外输泵自动变频改为手动调节由原来变频功率28-50Hz控制在31.2Hz，同时1#外输泵安装计量电度表，1#掺水泵也由自动变频改为手动变频调节。
因此在输油泵的耗电量与转速的立方成正比，因而，降低转速时，离心泵可以明显的节省能量。如果把节流调节改为变频调速器调节，其耗电量便可按其与转速成立方的比例降低，节能的效果将非常显著。
6 效果评价
半年来，我们总结输油泵节能降耗的方式，经现场使用，取得了较好的经济效益，主要表现以下几个方面：中转站输油泵节能降耗方法及应用，改变了过去中转站机泵传统阀门开度的方法进行节流流量调节，使之经济化，制度化，走上科学化管理道路。节能效果明显每天外输泵节省600KW，年节电21.9万千瓦时，掺水泵每天节省720KW，年节电26.3万千瓦时。
7 几点认识
（1）根据油田生产动态变化及时优化机泵运行参数和泵的变频调速技术，是提高机泵泵效和系统效率，降低机泵生产耗电重要手段。
（2）通过变频器来手动调节输油泵的转数，以达到控制流量的目的，不仅可以大大降低岗位工人的劳动强度、减少电能的消耗，而且可以解决离心泵出口憋压导致出口端泵盘根泄漏量较大的问题，达到消除隐患、保证安全生产的目的。
（3）中转站节能降耗工作以纳入油田日常管理中，并根据油田生产动态变化，不断改进、完善，新节能方法和措施为油田高水平、高效益、可持续发展做贡献。
参考文献
[1] 王学文.齐子刚主编《石油石化节能》.2009年.
[2] 张志国.中转站节能降耗途径.采油一厂，2009年.