周忠军 朱继峰 周砚凯

（大港油田公司第四采油厂 天津 300280）

一、应用变频设备应确定的三个原则

1、确定系统压力的工作点

变频装置在注水系统中运用，首先要确定一个工作点，即注水系统中的压力稳定点。这个压力点如何设定？设定过高浪费能量，设定过低完不成注水任务，应在注水系统设计压力下，根据各配注单井的实际情况，以能完成单井中压力最高井的配注压力为工作点，其他各井通过流量调节完成配注。这个工作点要围绕着能完成压力最高井的配注这个中心上下调节，以保证注水系统在最佳工作状态下运行。

例如：在变频装置投入前，板四注水站注水系统压力为25Mpa左右，变频装置投入时压力也设定在25Mpa，由于变频的精确恒压作用，发现每口井都需要调节流量，我们观察板824-2井的压力最高，随即把系统压力设定在24.1Mpa，也可完成该井配注，且进口闸门也不需节流。这样，设备运行电流降低了5A可减少3kW的功率损耗。

其要点：这个工作点要随着配注的变化而变化；注水压力越低耗能越低；压力分布不合理时可采取局部增压的办法降低总能耗。

2、确定注水泵的排量

采油四厂注水系统中使用的柱塞泵为容积式泵，其改变排量的方式为：更换不同直径的柱塞、改变冲程、改变冲次。泵生产定型后冲程不可改变，只有更换不同直径的柱塞和改变冲次两种方式，现场最常用的是改变柱塞直径的办法。

即更换不同直径的柱塞可得到不同的排量和泵所能打的最高压力，柱塞直径越大，泵输出的排量越大，而所能输出的压力越小，因此，柱塞泵的排量只能形成单一的排量。

5ZB12/42柱塞泵的参数

1）柱塞泵的特点：

一台泵的柱塞直径确定了，泵的排量既确定了，而配注量与泵的排量是有差别的，泵的排量小于配注量完不成注水任务，大于配注量将打回流，从而造成电能的浪费。变频设备的投入使用可弥补其中的不足。通过三相交流电输入频率的改变，改变电机的转速，改变柱塞泵的冲次，从而改变柱塞泵的排量，这样，可以形成一定范围的连续排量。只要配注量在变频调节流量的范围内，就可消除打回流的现象。

2）计算变频调节流量的范围：

单台泵注水变频调节流量范围的计算方法（近似计算值）：

频率设定上限值＝理论排量×泵的效率

频率设定下限值＝理论排量×泵的效率×（频率调节下限频率÷50）

多台注水泵应用变频调节范围 ：

频率上限值＝注水泵总排量×泵的效率 ；

频率下降值＝定量泵的排量＋变频泵的排量×泵的效率×（频率的调节下限频率÷50）

例如：5ZB12/42Z柱塞泵选51毫米注塞时使用变频的流量调节范围：

上限645m3/天，下限 335m3/天。

运行38mm和35mm泵的流量调节范围：

上限590m3/天，下限 420m3/天。

3）根据配注进行合理的机泵组合

板四注水站在变频设备投入使用前，日配注是540 m3/天，运转的是两台五柱塞泵，柱塞直径分别是35毫米、38毫米，合计排量是610 m3/天，泵效95%，实际排量590 m3/天。每天打回流40 m3，注水单耗9kWh/m3。投入变频后，变频控制3#泵(38毫米柱塞的泵)，变频下限26Hz，流量调节范围是590 m3/天至420 m3/天，消除了打回流现象，注水单耗下降至8.4kWh/m3，压力24.1MPa，整个系统运行平稳。当配注降至430 m3/天，运转2#、3#泵，频率降至29Hz，运行中我们发现，虽然也不打回流，注水单耗仍然很高，达9kWh/m3以上，选用45mm柱塞排出压力也能达到要求，流量调节范围为490-255 m3，我们及时把3#泵更换为45mm柱塞，这样就只启运一台3#泵，压力设定为24.1Mpa，运行频率43-44hz，注水单耗降至 6.4kWh/m3。

3、确定机泵运行的频率

运行机泵的排量确定后需计算出机泵运行的基本频率，机泵运行的实际频率要及时与确定的基本频率进行对比及时做好五验证工作。

在今年一季度配注降至110m3/天，板四注水站运行的泵已经是35mm柱塞（该型号注水泵所配备的最小柱塞），其流量调节范围是280-150 m3/d，每天打回流40m3，只运行几天2#泵回流闸门就损坏，注水单耗达13kWh/m3，通过以下方法改进有效降低了单耗。首先是对柱塞进行了减级，即去掉了两个柱塞的吸入阀片，使泵的两个柱塞失效，这样泵的流量调节范围168-90 m3/d，但运行时由于曲轴力矩不平衡很容易造成电路故障停机，试验不成功；通过测算将原来直径33cm的皮带轮更换为直径19cm的皮带轮，加工费用只需900元左右，在实施过程中又克服了皮带轮与电机轴的配合间隙的问题，通过运行试验消除了打回流的现象，系统压力平稳，运行频率30hz左右，变频流量调节范围160-83 m3/d，注水单耗降至8.8kWh/m3左右，通过三个多月的运行，减少电费支出1万余元，试验获得了较满意的效果。

二、监测频率的变化延伸变频设备的功能

频率的变化是很直观的，而频率的变化所反映的信息是泵的排量发生了变化，这样，我们每次巡回检查，设备的运行频率是必须检查的内容。频率发生较大变化必须验证以下内容：单井的注水量、压力是否变化（调整注水量或流量计显示不准）；注水干线发生穿孔或回流有漏失的现象（及时补漏）；注水泵的阀座阀片损坏，造成泵效降低或进口压力过低，引起泵效降低（及时进行设备维修倒泵或提高进口压力）；这样可在最快的时间内发现问题及时解决，为提高注水质量，降低注水单耗提供有力的综合保障。

三、使用变频设备还需注意的问题

1、保持回流闸门的严密、不打回流（包括停运泵的回流）；2、确保泵的高效运转（泵的排量效率）；3、确保计量的准确性；4、确保注水干线的严密性；5、确保各单井严格执行配注。

这些信息都会反映在频率的变化上（频率的变化要验证以上4条）

四、用好变频可获得的效益

1、消除柱塞泵的打回流现象降低注水单耗；2、有效的减少回流闸门的损坏（延长回流闸门的使用周期)3、有效的降低注水泵磨损，延长设备的大修期。