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探究當前油田節能應用的新發(fā)展措施能源論文
摘要：通常在設計油田供水系統中的泵站時(shí)，一般都會(huì )對油田的用水量和實(shí)際所需水量做自己的考察、統計和分析，在充分考慮各種因素的基礎上，來(lái)確定在泵站中所安裝的水泵的型號、大小規模等，有針對性的選曲合適的水泵設備。比如，某中心泵站有六臺臥式離心泵，其中有三臺機是250S65A型號的，還有三臺是350S75B型號的，通常白天運行一臺350S75B型號的離心泵，晚上運行的則是一臺250S65A型號的離心泵，在沒(méi)有使用變頻節能技術(shù)前由于頻繁的切換水泵，使得電機水泵在啟動(dòng)時(shí)受到較大的沖擊，知識水泵和電動(dòng)機在運轉中經(jīng)常出現故障需要維修，加大了維系人員的勞動(dòng)負擔，同時(shí)縮減了設備的使用年限，加快了資產(chǎn)折舊的速度，增加了供水系統運轉的成本。而隨著(zhù)變頻調速器的投入，大大的減少了油田供水系統中水泵等設備的切換次數，減少了設備應頻繁切換而造成的損失，延長(cháng)了設備的使用時(shí)間，從側面減少了油田供水所花費的成本。
關(guān)鍵詞：節能技術(shù),工業(yè)設計,能源
變頻調速器除了具備過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)載、過(guò)熱等保護功能，其自身還自帶軟啟動(dòng)功能。在未使用變頻節能技術(shù)時(shí)，油田供水系統中的電動(dòng)機一般都是以直接啟動(dòng)的方式加入系統的運轉之中，然而這樣的方式卻會(huì )產(chǎn)生強大的電流沖擊以及轉矩沖擊，這些都會(huì )對電動(dòng)機本身的運轉以及由其負載的水泵帶來(lái)十分不利的影響，會(huì )增大電動(dòng)機和管網(wǎng)的損耗。而變頻調節技術(shù)具備的相對比較全面的保護功能，在其軟啟動(dòng)功能的保護下，其電動(dòng)機啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的啟動(dòng)電流僅為試運行電流的1-3倍，其在啟動(dòng)過(guò)程中所受到的沖擊遠小于直接啟動(dòng)所受到的沖擊，電動(dòng)機和管網(wǎng)因沖擊而產(chǎn)生的折損明顯縮小，機泵、管網(wǎng)等設備的使用壽命得以延長(cháng)。此外，在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，變頻節能技術(shù)能夠有效降低油田供水系統的用電量。將兩臺同類(lèi)型的設備放在一起，一臺使用工頻設備，另一臺使用變頻設備，在同等的工作時(shí)間下，在經(jīng)過(guò)研究對比后發(fā)現，使用變頻設備平均每年可節約工業(yè)用電費用至少20多萬(wàn)元，在燒煤發(fā)電的形式下，平均每年減少燒煤量近40噸，這還只是一臺機器的每年所減少的能耗。如果是一個(gè)頗具規模的油田生產(chǎn)基地，變頻節能技術(shù)的運用，每年為其所省去的相關(guān)生產(chǎn)成本將是不可估量的。
變頻節能技術(shù)所設計的內容較廣，對促進(jìn)我國的油田供水和相關(guān)的生產(chǎn)工作有著(zhù)非凡的意義，其在油田供水系統的具體應用和優(yōu)勢絕不止上述文中所提到的內容，筆者僅是對該技術(shù)做了初步的探索。但筆者有一點(diǎn)可以確定的就是，隨著(zhù)該項技術(shù)在我國油田供水系統應用的逐漸成熟，必將使油田工作的環(huán)境得到極大的改善，并且為我國的節能減排事業(yè)的不斷推進(jìn)做出貢獻。
在輸水泵工頻運轉維持在一定速度的情況下，通過(guò)改變泵出口閥門(mén)來(lái)控制泵的運轉，降低電機的負荷。假設水泵本是在點(diǎn)A運行的，在出口閥門(mén)全開(kāi)的情況下，其出水量達到QA，揚程為HA。如今為了減少注水量，想要將流量降至QB，如果沒(méi)有使用調速裝置，那只能是通過(guò)關(guān)閉閥門(mén)的方式來(lái)對出水量進(jìn)行調解，這種方法在出口閥門(mén)上就需作出QAx(HA-HB)的功，能耗較大，且出現故障的可能性較高，會(huì )縮短相關(guān)設備和設施的使用壽命。而變頻調速系統，則是將AB視作泵的性能曲線(xiàn)，結合曲線(xiàn)QA計算在既定流量下所產(chǎn)生的相應的壓力，在A(yíng)點(diǎn)的水泵達到最高效率時(shí)，關(guān)閉閥門(mén)，而多出來(lái)的能耗則作為熱量損失被流動(dòng)的物質(zhì)帶走，從而實(shí)現對出水量的有效控制。而變頻調速器，在這個(gè)過(guò)程中所承擔的任務(wù)就是在任何的流量條件下，都能匹配出與之相應的泵的特性曲線(xiàn)，并且隨著(zhù)流量的減小，電機的運轉速度也要相應的減慢，同時(shí)由于改變水流而產(chǎn)生的壓差也需與電機的運轉速度的平方呈正相關(guān)。進(jìn)而根據實(shí)際的注水和出水變化來(lái)及時(shí)準確的調節水泵的揚程，有效降低能耗，實(shí)現節能減排的作用。
在油田注水的過(guò)程中，注水站是滿(mǎn)足油田注水系統的源頭，且輸水泵需要持續的變動(dòng)外輸泵的運轉形式，來(lái)應對供水過(guò)程中輸水量和壓力的改變。在沒(méi)有使用變頻調速技術(shù)時(shí)，人們多數是通過(guò)對開(kāi)泵臺數和人工調節閥門(mén)的方式來(lái)控制水的流量，注水系統的負擔較重，同時(shí)工作效率偏低。而在現實(shí)的生產(chǎn)工作中，一個(gè)承擔著(zhù)15座注水站的供水以及調節相關(guān)地區的供水平衡的供水站，假設其平均日供水在9000-10000m3之間，且擁有4臺型號為L(cháng)zA200-630D外輸供水泵，平均每臺的裝機容量達132kW，日常工作中只運轉其中的2臺，其余兩臺備用。由于在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，外圍注水站的注水量直接與供水系統的日供水量向掛鉤，假設油田供水系統的水壓為1.1MPa，受外圍注水量減小的影響，供水系統的供水壓強增加，這時(shí)為了對水量進(jìn)行高效的控制，人們采用變頻調速器，通過(guò)實(shí)際的情況，來(lái)對正在運動(dòng)的水泵進(jìn)行變頻調速，使之與實(shí)際的注水和輸水相匹配。有研究報告曾表示在使用變頻節能技術(shù)進(jìn)行控制之前，我國油田供水系統的工作效率不足30%，而在使用變頻節能技術(shù)后，效率提升了5個(gè)百分點(diǎn)，同時(shí)在供水過(guò)程的耗能遠低于之前供需水的消耗。
恒壓變量給水是油田供水系統中變頻節能技術(shù)所常用的一種措施，即為了使水泵出水口的壓力維持在一個(gè)恒定的水平，將壓力傳感器設置在水泵機組的出水口，并將該壓力值設為最不利于水泵出水所需的值。一旦管網(wǎng)出口的壓力超出傳感器上所設定的壓力值，那么壓力傳感器就會(huì )將實(shí)際檢測到的壓力值傳給PID調節器，由PID調節器對高于或者低于設定值的數據進(jìn)行處理，將處理結果交給變頻器，再由變頻器對來(lái)改變電動(dòng)機的運轉速度，通過(guò)這樣一個(gè)過(guò)程來(lái)達到恒壓的目的。管網(wǎng)壓力越趨于穩定，其在工作過(guò)程中所出現的壓力失恒現象也就越少，同時(shí)由于管網(wǎng)壓力過(guò)高而造成管網(wǎng)穿孔和補漏的次數也將明顯降低，有研究者曾對此作出相關(guān)的統計和分析，發(fā)現使用變頻調速技術(shù)而產(chǎn)生管網(wǎng)穿孔的概率僅為不適用變頻調速技術(shù)的一半，換句話(huà)說(shuō)即使用變頻調速技術(shù)，管網(wǎng)穿孔的可能性將降低50%。管網(wǎng)穿孔的次數降低了相應的由此而產(chǎn)生的補漏的次數也必然會(huì )隨著(zhù)降低，減輕了維修人員工作負擔，節約了維修成本，同時(shí)延長(cháng)了管網(wǎng)等設備的使用壽命，有效的控制了油田供水系統的運轉成本，提高了其工作效率。
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