机泵节能技术的应用

黄栋祥  ,高硕远  ,钟兴伟

西南油气田分公司川东北气矿 635000

摘要：机泵设备作为天然气开采生产现场常用的装置设备，所表现出的可行性价值以及重要性价值相对突出。其中，对于气田开采现场而言，机泵设备使用频率相对较高且耗能问题比较明显，需要相关人员采取切实可行的节能方式手段，针对机泵系统结构进行节能优化，以满足可持续发展以及高质量生产要求。针对于此，本文主要立足于机泵系统节能发展背景，对节能技术应用发展的重要性、能耗问题成因以及技术应用措施进行研究分析，以供参考。

关键词：机泵设备；节能降耗；节能技术；应用分析

引言：机泵设备作为我国生产生活基础设备的重要组成部分，目前广泛应用于石油气田、冶金等重要领域当中。结合相关数据显示，机泵设备用电量可占据我国工业用电总量的60%，所表现出的耗能量较大。然而从节能角度上来看，与国外发达国家相比，我国机泵系统应用效率相对较低，在节能效益表现方面并不是很高。近些年来，为响应国家节能降耗政策要求，工业生产企业主动引入新技术以及新理念，对机泵系统节能降耗问题进行深度研究与分析。在此基础上，通过健全完善基本系统节能技术应用体系以及相关流程内容，对传统机泵设备运行使用过程中所存在的能耗问题进行充分解决，助力石化企业实现低碳绿色发展目标。

1 机泵节能发展背景及重要性分析

1.1 发展背景

机泵设备作为石油气田装置中普及使用的设备系统，其运行情况在一定程度上会对生产过程以及产品质量产生重要影响。从运行优化角度上来看，机泵作为重要的驱动设备，在日常运行过程中可视为被拖动负载的动力源。然而从高效运行角度上来看，天然气企业所使用的机泵系统在运行过程中所表现出的运行效率相对较低且能耗问题较大，容易给天然气开采企业造成严重的经济亏损[1]。

以某气田采气厂近两年的耗电情况来看，运行系统机泵年耗电量可占据总耗电量的57%左右，所存在的能源浪费问题十分明显。目前，为满足国家双碳目标落实要求，气田采气厂应该立足于低碳绿色发展角度，积极采取节能技术手段实现对机泵设备运行过程的节能优化处理。

1.2 重要性分析

天然气开采企业生产期间通过科学运用机泵节能技术除了可以化机泵运行参数之外，还可以大幅度减少能源耗费问题，利于保障生产过程的稳定性与高效性。最重要的是，通过科学应用机泵节能技术可以大幅度降低企业生产成本，所表现出的可行性价值较强。在节能优化过程中，技术人员可通过配置相应传感器设备以及先进技术内容增强机泵运行过程的灵敏性与高效性。

通过科学控制机泵运行参数，保障生产作业过程安全高效。除此之外，天然气开采企业生产环节通常处于高温高压状态，因此对于节能技术优化的实施要求相对严格。针对于此，建议相关技术人员应该结合国内外先进技术经验对机构节能技术设计体系进行更新优化，并通过引进应用新型材料与设备满足机泵复杂运行要求。

2 机泵能耗问题的形成原因分析

机泵在集气站中的应用频率相对较高，在运行使用过程中通常会消耗使用大量电能资源。如果运转效率不高，可能就会造成大量电能浪费现象。从成因角度上来看，造成机泵能耗问题的形成原因主要如下：

一方面，泵排量与工作要求存在不匹配问题。当气田处于开采初期阶段时，产液量水平相对较高。然而随着开采力度的不断加大，其产量会不断降低。此时集气站的集输工艺与实际使用情况将会出现不匹配问题。主要集中表现在泵排量较大但实际排量较小，或者泵的工作功率与额定功率相比较低，很容易引发重的能耗问题。另一方面，设备与机泵存在不匹配问题。部分企业为提高机泵运行效率，可能并未完全考虑企业实际生产情况而引进应用先进技术以及相关设备，在使用过程中可能会存在设备与基本不匹配的现象问题，导致所匹配的设备运转效率难以得到有效提升，最终导致电能浪费问题出现[2]。

3 机泵节能技术的应用措施分析

机泵运行效率低是引发能耗问题的重要原因，而机泵运行效率通常是由泵运行工况点所决定的，也就是我们平常所说的泵的流量。因此在节能优化过程中，应该针对泵的流量问题进行重点研究与分析。一般来说，关于泵的流量的理解主要可以视为扬程与管路特性曲线的交点，可随着流量以及扬程的变化而发生变化。按照理论来讲，如果泵的运行工况是实际所需的扬程，那么泵运行效率将会达到理想状态。而一旦相反，泵的运行效率会大幅度降低。针对此种问题，本文主要以离心泵为研究重点（工作原理如图1所示），通过改变机泵性能曲线以及管路特性，实现机泵节能运行目标。

（图1：离心泵工作原理简图）

3.1 精准确定机泵型号，实现梯级匹配

    大多数采气厂所使用的基本型号大体相同，受到季节生产等因素影响，如果长时间使用同一种类型的基本则难以满足生产实际需求。因此需要根据企业实际需求对机泵类型进行合理确定，以实现梯级匹配目标。如部分生产企业生产过程中需要使用控制阀门，通过更换为小型机泵设施，降低整体排量。其中，扬程保持不变。这样一来，既可以满足日常生产需求，也可以实现节能运行目标，节电效果相对突出

[3]。

3.2 适当运用机泵设备变频节能技术，提高整体运作效率

变频节能技术作为新时期天然气开采企业常用的节能生产技术，将其应于基本设备运行体系当中可以实现对其转动速度的控制管理。在具体处理过程中，可通过适当改变电压与频率的直接比例以及利用变频调速设备改变电机电源频率等方式，达到良好的节能运行效果。

需要注意的是，在选择控制方法的过程中，可采取单回路控制与双回路控制两种方法实现变频调速节能运行目标。不同的是，单回路控制方法需要通过提前掌握变频调速完成对控制系统调节设备输出信号的控制管理，以确保变频设备输送控制效率得以全面提升。而双回路控制方法则需要通过适当调节主控制回路保障输送过程的稳定性与高效性。下图为工频运行与变频运行的波形对比图。

（图2：工频运行与变频运行的波形对比图）

3.3 注重细节节能优化问题，满足低能耗运行要求

在节能改造基本设备系统的过程中，相关人员可以对原有基本进行减级改造，可根据泵实际需要的扬程进行减级改造。举例而言，某站外输泵原有排量为160m3/h、扬程为130m、泵压0.6MPa，日均耗电为680kW·h，通过实施减级改造耗电量大幅度降低，降低至360kW·h。

此外，也可以通过利用切削叶轮外径的方式，适当降低扬程，实现节能运行目标。如某站外输泵扬程数值已经超过实际需求，且日均耗电量较大，通过切削叶轮的方式，将扬程控制在合理数值范围内，基本上可以满足生产需求，且耗电量明显降低[4]。

结论：总而言之，为满足双碳目标政策发展，天然气开采企业应该坚持将低耗能以及高效率运行生产作为推进生产实践的重要动力。其中，对于当前机泵设备所存在的能耗问题，建议相关人员应该结合机泵设备耗能问题成因以及具体表现，从多个方面针对机泵运行问题进行调整优化。如可以通过适当调整机构运行参数以及应用节能技术措施，确保机泵设备始终处于高效稳定的运行状态。除此之外，为进一步提高机泵设备节能运行水平，相关人员还可以主动引入应用先进技术以及设备系统，深层次改变气田开发过程中所存在的能耗问题。

参考文献：

[1]李志奇.浅析石油泵节能技术和管道泄漏监测[J].中国石油和化工标准与质量,2022,42(12):57-59.

[2]张莹莹.转油站机泵的节能降耗[J].化学工程与装备,2021(03):25-26.

[3]王萌萌.转油站机泵节能技术的应用[J].化学工程与装备,2021(02):96-97.

[4]侯云鹏,崔军峰,付红星,李朋.气田机泵设备变频节能技术应用现状及发展趋势分析[J].中国设备工程,2019(23):206-207.