張弛（大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠）

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永磁調(diào)速技術(shù)在薩中油田摻水泵現(xiàn)場應(yīng)用研究

張弛（大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠）

薩中油田進入特高含水后期，單井摻水量逐步下調(diào)，摻水量存在顯著的季節(jié)性變動，轉(zhuǎn)油站摻水泵的運行匹配很難適應(yīng)實際摻水量的調(diào)整。傳統(tǒng)方法是通過調(diào)節(jié)摻水泵出口閥開度來調(diào)節(jié)流量，但能耗損失較大。針對生產(chǎn)中存在的問題，在薩中油田進行了永磁調(diào)速技術(shù)現(xiàn)場試驗研究。通過2013年和2014年同期參數(shù)對比，得出摻水泵節(jié)電17.89%。節(jié)電效果顯著，具有良好的推廣價值。

薩中油田永磁調(diào)速技術(shù)摻水泵

隨著薩中油田開發(fā)進入特高含水后期，含水率超過90%，單井產(chǎn)液量減少，井口出油溫度升高。集輸技術(shù)參數(shù)進行了相應(yīng)的調(diào)整，單井摻水量由0.8～1.1m3/h逐步下降到目前的0.6m3/h；同時，廣泛開展了單井常溫集油，夏季摻水量顯著減少，摻水量存在顯著的季節(jié)性變動。早期建成的摻水泵排量與生產(chǎn)運行中的實際摻水量相差較大，摻水泵的運行匹配很難適應(yīng)實際摻水量的季節(jié)性調(diào)整。離心泵的流量調(diào)節(jié)，傳統(tǒng)方法是通過調(diào)節(jié)出口閥的開度來實現(xiàn)，由于出口閥節(jié)流，離心泵運行效率較低，能耗損失較大。近年來，薩中油田集輸系統(tǒng)普遍采用變頻調(diào)速技術(shù)控制外輸油泵運行，達到節(jié)能降耗的目的，但摻水泵一直未實施調(diào)速運行，變頻技術(shù)的大量應(yīng)用對油田電網(wǎng)造成諧波污染。因此，開展了永磁調(diào)速技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用研究。

1　工作原理

永磁調(diào)速技術(shù)通過調(diào)節(jié)扭矩來實現(xiàn)速度控制。當(dāng)導(dǎo)體轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，導(dǎo)體轉(zhuǎn)子與永磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生相對運動，交變磁場通過氣隙在導(dǎo)體轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生渦流。同時，渦流產(chǎn)生感應(yīng)磁場與永磁轉(zhuǎn)子相互作用，從而帶動永磁轉(zhuǎn)子沿著與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子相同方向旋轉(zhuǎn)，在負載側(cè)輸出軸上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，從而帶動負載做旋轉(zhuǎn)運動。負載要求扭矩小，電動機輸出扭矩小，相應(yīng)輸出功率也小。當(dāng)永磁調(diào)速驅(qū)動裝置（圖1）接到一個控制信號，如壓力、流量、液位等信號傳到控制器，并對信號進行識別和轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生一個機械操作指令，來調(diào)節(jié)導(dǎo)體和永磁體之間的間隙大小，從而調(diào)節(jié)永磁調(diào)速驅(qū)動裝置輸出端的扭矩大小，獲得可調(diào)整、可控制、可重復(fù)的負載轉(zhuǎn)速，進而實現(xiàn)電動機功率可控，達到節(jié)能的目的［1］。

圖1　永磁調(diào)速驅(qū)動裝置

2　現(xiàn)場應(yīng)用

2014年7月，在采油六礦中604轉(zhuǎn)油站1#摻水泵上安裝永磁調(diào)速裝置，開展永磁調(diào)速技術(shù)用于摻水泵運行的研究，監(jiān)測相關(guān)運行參數(shù)，評價其節(jié)能效果及適應(yīng)性，為薩中地面系統(tǒng)節(jié)能降耗提供依據(jù)。

中605轉(zhuǎn)油站有3臺摻水泵：流量為65m3/h、揚程為200m、電動機功率為75kW。為適應(yīng)單井摻水量變化，摻水泵每年6—9月一用兩備，其余時段兩用一備。上述運行匹配很難適應(yīng)實際摻水量的季節(jié)性調(diào)整，需要通過調(diào)節(jié)出口閥的開度調(diào)節(jié)摻水流量，由于出口閥節(jié)流，離心泵運行效率較低，能耗損失較大。在中604轉(zhuǎn)油站1#摻水泵安裝永磁調(diào)速裝置。由于永磁調(diào)速裝置安裝在電動機與泵之間，將電動機與泵聯(lián)軸器拆開后，向后移動40cm以留出永磁調(diào)速裝置的安裝位置。同時，對設(shè)備基礎(chǔ)進行改造，增加電動機移動后的安裝基礎(chǔ)及永磁調(diào)速驅(qū)動器執(zhí)行器安裝基礎(chǔ)。2014年7月17日設(shè)備投入使用，根據(jù)摻水泵流量，手動給定轉(zhuǎn)速比調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速。

2013年7月17日—9月30日，1#摻水泵連續(xù)運行1824h（只運行1#摻水泵），累計流量10.81×104m3，累計用電13.29×104kWh，單耗1.23kWh/m3；2014年7月17日—9月30日，1#摻水泵連續(xù)運行1824h（同樣只運行1#摻水泵），累計流量10.64× 104m3，累計用電 10.75×104kWh/m3，單耗 1.01 kWh/m3；對比上述兩時段，采用永磁調(diào)速技術(shù)后，1#摻水泵單位流量節(jié)電17.89%。

2014年7月17日—11月13日這一運行時段，永磁調(diào)速裝置發(fā)生機械故障1次，8月23日傳動裝置失靈，8月24日對設(shè)備進行維修，當(dāng)日完成。此后，設(shè)備一直運行良好。

3　效果分析

中604轉(zhuǎn)油站1#摻水泵的現(xiàn)場試驗表明：在特定的摻水流量匹配范圍，永磁調(diào)速技術(shù)可以實現(xiàn)摻水泵單位流量節(jié)電17.89%。永磁調(diào)速裝置（75kW）設(shè)備價格17萬元，中604轉(zhuǎn)油站1#摻水泵采用該技術(shù)后，年節(jié)電5.72×104kWh，年節(jié)約電費2.97萬元，節(jié)電效果顯著，項目投資回收期為5.72年。

通過現(xiàn)場試驗及相應(yīng)的技術(shù)經(jīng)濟評價，永磁調(diào)速技術(shù)能夠適應(yīng)薩中油田轉(zhuǎn)油站摻水泵的節(jié)能運行需要，節(jié)能效果顯著。與變頻調(diào)速技術(shù)相比，電動機不會因調(diào)速產(chǎn)生過熱，永磁調(diào)速技術(shù)不存在諧波干擾，設(shè)備折舊年限較長，在上述幾方面更有優(yōu)勢，具有較好的推廣應(yīng)用前景。

［1］嚴新榮，張東.永磁調(diào)速技術(shù)在火力發(fā)電廠中的節(jié)能應(yīng)用研究［J］.華電技術(shù)，2009（12）：1-2.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.09.005

2015-05-25）

張弛，2011年畢業(yè)于東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，從事地面工程規(guī)劃設(shè)計工作，E-mail：49621561@qq.com.cn，地址：黑龍江省大慶油田有限責(zé)任公司采油一廠規(guī)劃設(shè)計研究所，163000。