注水采油是油田提高采收率的主要方法,注水可弥补采出后所造成的地下亏空,保持合理的地层压力。油田注水泵是油田注水系统中的重要设备,是油田注水生产系统的动力之源。A厂油田开发生产已进入中、后期,注水量和注水压力持续上升,采出水回注量持续增加,造成原有注水泵维修频次高、泵效低、能耗高。面对油价持续低迷、生产成本大幅削减严重形势,积极引进并应用注水泵节能降耗技术,优化注水泵运行参数,不仅有效提高了注水泵机组效率,全面提升了注水生产系统效率,大幅度降低注水系统用电能耗,对油田生产“有质量、有效益、可持续”发展具有重要意义。
注水泵能耗损失较高的主要原因有四个方面,一是采出水对注水泵液力端泵阀腐蚀严重,造成原设计为清水的注水泵液力端维修频次高、泵效低;二是注水泵和站点注水量不匹配,使高压水打回流,造成电能浪费;三是站点配注量变化后,注水泵的运行方式没有及时结合配注量进行调整,无法使注水泵在状态下运行。四是注水泵电机不符合《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》(GB13-2012)要求,电机自身能耗较高。
高耗能油田注水泵注水泵电机更换
高效电机的定义:高效电机指达到或优于《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》(GB13-2012)标准中节能评价值的电机。高效电机通过降低电动机定子绕组电阻损失、电动机转子绕组电阻损失、电动机铁耗损失、电动机杂散损失、电动机摩擦损失及流动损失,提高电动机效率。我国目前广泛应用的Y系列电动机效率平均值为87.3%;高效电动机的效率平均值为90.3%,**高效电动机其效率平均值为91.7%。
A厂2017年通过对 91台Y系列注水泵电机(总功率为19590KW)更换为 2级的高效节能电机后,有效提高了注水泵电机效率。
改造后电机效率提高3%,按照平均负载率80%,利用率0.7计算,每年可节约电量=19590×24×365×3%×80%×0.7=288.3万kW·h,节约电费=288.3×0.=184.52万元。
二、油田注水泵常见故障的频谱特征
曲轴轴向窜动量过大
夏季气温高,电动机和泵也产生大量的热,导致泵的温度偏高。为此,采用增大曲轴两端圆锥滚子轴承轴向间隙的方法,以降低泵的发热量。若调整不当,过大的轴向间隙也产生很大的振动,振幅甚至**过11.2mm/s,表现在频谱上,主要是曲轴转速的4 倍频,即24.4hz。因此,在泵上测得主导频率24.4hz,并且振幅较大时,往往对应泵曲轴两端轴承轴向间隙过大的故障。这种故障出现多次,由于泵振动剧烈,与之连接的高压管线也随之振动,危害甚大。
如果在电动机和泵的频谱上,主导频率是胶带的振动频率,电动机的振幅在正常范围内,而泵的振幅过高,**过11.2mm/s。这种情况不是胶带轮的偏斜故障,而是大胶带轮轴向摆动引起的。
4、曲轴轴瓦间隙偏大
曲轴轴瓦磨损导致间隙增大,在频谱上主要出现曲轴转频的 3、4、5、6、7 倍频,有时3 倍频是主导频率,有时5倍频是主导频率,其它倍频分量的幅值一般较低。可以通过比较3个测点振幅及主导频率幅值确定哪个轴瓦间隙大。由于泵的质量大,振幅一般7.1mm/和11.2mm/s之间,不会太大。
注水泵是油田注水的主力设备,其特点是:压力高,数量多,便于维护,但维护工作量大。因此,如何减少注水泵的故障,**注水泵的安全平稳运行,是设备管理人员面**个亟待解决的课题。使用便携式振动数据采集仪对注水泵进行多年的监测诊断,探索和总结出注水泵常见故障的频谱特征。
一、测点布置及特征频率计算参数
2、特征频率计算参数
电动机转速:1482r/min;
泵转速:370r/min;
小胶带轮直径:320mm;
大胶带轮直径:1280mm;
胶带长度:5080mm;
电动机转速频率:24.7hz;
泵转速频率:6.17hz;
曲轴振动频率:30.8hz;
单根胶带的振动频率:4.88hz 组胶带(8根)的振动频率为39hz。
注水泵是油田注水的主力设备,其特点是:压力高,数量多,便于维护,但维护工作量大。因此,如何减少注水泵的故障,**注水泵的安全平稳运行,是设备管理人员面**个亟待解决的课题。使用便携式振动数据采集仪对注水泵进行多年的监测诊断,探索和总结出注水泵常见故障的频谱特征。
二、油田注水泵常见故障的频谱特征
2、两胶带轮偏斜
电动机和泵的两个胶带轮出现偏斜,是出现频次较多的一种故障,主导频率是单根胶带频率的4、6、7、8, 倍频,即19、,28、33、38hz。频谱图上显示的胶带频率可能比计算的频率稍低,这是受胶带滑差率的影响。有时是某一倍频的胶带频率占主导,或许会伴随一些其它倍频的胶带频率。出现这种故障的原因主要是:在检修时,两个胶带轮达到四点*,胶带的张紧力也符合要求。然而胶带在运行一段时间后,出现了松弛现象,为了保证胶带的张紧力,就调整电动机基座两端的两条**丝。这时胶带张紧力达到了要求,而两胶带轮出现了偏斜。如果调整胶带张紧力时,保证两胶带轮达到四点*,按现在的调整方法,就需要把胶带轮的罩子拆卸下来。而采用仪器,则不用拆卸胶带轮护罩,直接卡在胶带轮槽内,用激光束进行调整,快捷、易用、精度高,易于在现场推广使用。
然而,在电动机的振动频谱上出现主导频率是胶带的振动频率,主要故障并非一定是胶带轮偏斜。如果电动机的振幅**过18mm/s,而泵的振幅在 7.1mm/s左右,这很可能是电动机橇座支撑不够稳固,使胶带轮偏差增大所致,仅仅调整胶带轮对正是无法降低电动机振幅的。
油田注水泵
适用范围:油田及矿场注水泵、**高压泵、喷射泵,除鳞泵、高压清洗泵,加湿泵,泵,流程泵、稠浆泵、泥浆泵、液态二氧化碳泵、洗涤剂料浆泵、化工泵、液压泵、输油泵,海水泵等专业用泵。 特 点:该泵吸收国内泵业之精华,设计先进、结构紧凑、体积小、泵效高、运行平稳、安全可靠、操作简便、产品制作精良、外形美观。每个品种的泵都有安全调压阀,泵压可以任意调节,并有油温、压力、自动保护。 结构型式:固定式、式 泵体结构:卧式、立式 传动型式:电机或柴油机,变速型式:皮带、齿轮、电磁调速、变频速、 主要零部件:机座(材料HT250);泵体(材料:316、1Cr18Ni9Ti、2Cr13、 碳钢化镀镍-磷合金防腐层)经热处理,避免疲劳破裂;曲轴(材料:35CrMo、42CrMo)经调质硬氮化处理、强度大、硬度高、耐磨耐用;柱塞(材料:**性陶瓷、喷焊镍合金Ni60耐磨耐腐层);盘根密封(采用进口芳纶或碳素纤维)。 阀组型式:锥阀、平板阀、组合阀等。经特殊处理,耐磨耐用。
油田注水泵节能降耗技术
主要应用的技术
节能高效油田注水泵的应用
由于注采出水过程中受水质腐蚀、含颗粒物等因素影响,造成注水泵液力端配件机械磨损严重、维修频繁,排量下降、泵机组效率低于节能监测限定值,普通分体式阀组无法适应注采出水要求,出现液力端主要配件使用寿命不足120小时,远低于设计寿命720小时的要求。
通过研究并引进节能液力端,该液力端采用“T”字型结构液力端结构,T型孔较十字孔能大幅度缓解工作腔内倒角及其附近的应力集中现象;螺旋导向复合密封锥形组合阀组,金属阀板锥面上结合非金属密封材料,改善了密封性能;阀芯导向翼从直线型过渡到带一定角度型,可使阀芯在上下运动时360°稍有转动,使阀结合面均匀磨损,自行修复,提高阀的寿命;柱塞自动调心技术、柱塞填料密封同步隔离技术、蓄能器的改进、改性密封组件等技术,延长液力端主要配件使用寿命达到2800小时以上,有效提高了注水泵泵效,降低了注水泵液力端维修频次。