油田注水泵站就是典型的多泵系统。在石油开采的中后期,油层压力下降,把原油抽到地面就越来越困难了。为了保持油层压力,就需要往油层注水。在油田生产过程中注水是必需的生产环节,注水用电量占到油田生产总用电量的30%左右。在生产过程中注水量是变化的,因此注水电动机要求调速运行。如果电动机没有安装变频调速装置,在工频下恒速运行,又要满足注水工况的要求,就要采用打回流的方式来调节注水量和压力,这就造成了电能的浪费。
如某一泵站有四台注水泵,注水系统如图5-16所示。图中1为电动机,2为柱塞泵,3为止回阀,4为回流阀。柱塞泵具有压力高、效率高的特点,因此在油田注水中应用较多。图中注水泵均为柱塞泵,其额定转速为1450r/min,额定转速的排量65m3/h,柱塞泵出口压力为5MPa,在额定转速时功率为105kW,柱塞泵额定效率为82.5%。四台电动机的功率均为110kW,额定转速为1460r/min,电动机额定效率为93.5%。
图5-16 多泵注水系统示意
通常情况下,每小时注水量为100m3/h,主干线出口压力为4~5MPa。开一台泵排量不够,开两台泵有30m3/h的余量。设计时电动机没有配置调速装置,当实际注水量小于泵站排量时,通过打回流来满足工况需求。下面计算富裕流量引起的功率消耗。
1)两台电动机的输入功率(www.daowen.com)
2)富裕流量引起的功率消耗所占的比例
也就是说,打回流浪费掉的电功率为51.83kW,占总用电量的23%,可见电能浪费很严重。如果将其中的一台电动机加装变频器,通过降低转速消除过剩流量,就能节约这部分电能。但是变频器本身也要消耗一部分电能,因此总节电率小于23%。在这种情况下可以采用组合变极调速的节能方法。
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