自动调控在线监测技术在高压注水泵站中的应用

河口采油厂埕东油田有三座大型注水泵站，主要设备为DF400-150 x 9/YK2000型高压大功率离心泵，平均每天运行15台泵，日均注水9万m³。由于注水泵功率大，耗能高，年耗电费在4000万元左右，故寻求合理的运行参数，提高其整体运行效率，降低注水用电量，是油田节能降耗的一项重要工作。2001年5月13日，在两站成功安装MCS型集散调控在线监测系统并投产运行，一年多来取得了较好效果。
        一、MCS集散调控系统的构成
        MCS型集散调控在线监测系统构成框图见图1。

图1  自动调控在线监测系统构成框图

        自动调控在线监测系统通过传感器组(HIQ)采集注水泵站的温度、压力、液位等信号，经数据总线传输给可编程控制器(PLC），由控制中心（PID）进行数据计算处理，然后分四路传送到相应的子系统（每个子系统又由一系列任务模块组成），进行水泵运行状态的实时监测与保护；控制泵出口阀门，调节各台泵的排量；对泵的实际参数值与期望值进行比较，自动对该泵进行调控。
        二、自动调控在线监测系统功能
        1.运行参数自动调节。可对泵的功率、流量、干压期望值进行设置并自动调节，使其始终在高效区运转，提高单台泵泵效。同时使用变频器进行泵期望值的自动调节，使注水系统各台泵的相互影响降到最低，达到整个系统节能降耗的目的。
        2.运行参数自动监视。泵压、泵和电机的轴承温度、冷却水的温度和压力、大罐液位等主要参数可通过控制室的计算机集中显示，对整个系统进行多画面切换监控，可监测全站设备动态，察看各台泵的趋势图如泵效、扬程、功率、流量等，同时设有年度曲线，显示各台泵全年运行情况。
        3.运行参数自动记录。
        4.自动报警保护。可设置和修改PLC报警限值，如机泵润滑油压力高、低限值、停机极限值、电机电流高限报警值等，机泵数据达到停机极限值时自动保护停机，同时可察看所有报警时的信息，如时间、数据、报警值、应答情况等。
        5.启停机泵。可在控制室进行操作，解决现场启停机泵时参数观测、调节不及时，噪声污染大等问题。
        6.数据远程传输与监控。通过局域网对各注水泵运行情况进行在线监测，直接与微机联网输出数据，并可实现多机通信，实现设备管理的信息化。
        三、应用效果
        1.注水泵站运行参数自动监测调控
        自动调控在线监测系统安装运行以来，各站运行状况良好。图2所示为埕三注4号泵采用自动调控在线监测系统前后的泵干压差变化情况。

图2  埕三注4号泵应用前后泵干压差对比曲线图

        从图中可以看出，在采用前，10个月内泵干压差范围为0.54一0.71MPa，变化幅度为0.17MPa，平均值为0.617MPa。采用后，10个月内泵干压差范围为0.31-0.47MPa，变化幅度为0.16MPa,平均值为0.39MPa。应用自动调控系统后，泵干压差10个月平均值由0.617MPa下降到0.39MPa，下降了36.85%，且波动趋于平缓。
       表1为埕三注4号泵应用自动调控系统前后运行参数对比。从表中可以看出，采用自动调控系统后，①泵干压差明显下降，②泵的排量提高，③泵效提高，④能量单耗降低。
        其它注水泵应用自动调控系统前后的运行参数变化情况与4号泵类似，这说明自动调控系统对注水泵的运行进行了有效调控。

    表1  埕三注4号泵主要运行参数对比表