节能基础知识

节能基本知识 提纲 二 节能管理工作要点 一 能源监测的基本概念 三 几项节能技术介绍 一 能源监测的基本概念 目前采油厂常用的几个效率测试有以下6个方面 1 机械采油井系统效率测试2 油田注水地面系统效率测试3 原油集输系统效率测试4 油田电力质量测试5 锅炉燃烧效率测试6 加热炉燃烧效率测试 一 能源监测的基本概念 一 机采系统 1 游梁式抽油机装置 包括电动机 皮带 减速器 四连杆 盘根盒 抽油杆 抽油泵 井下管柱 2 输入功率 拖动机械采油设备的电动机的输入功率 3 有效功率 将井内液体输送到地面所需要的功率 4 系统效率 机采井的有效功率与输入功率的比值 5 光杆功率 光杆提升液体和克服井下各种阻力所消耗的功率 实际上就是功图面积 1 术语及有关定义 井下效率 一 能源监测的基本概念 2 系统效率的分解机采系统效率分为地面效率 井下效率 其中地面效率又分为电动机效率 皮带 减速箱效率和四连杆效率 井下效率分为盘根盒效率 抽油杆效率 抽油泵效率和油管效率 如下图 系统效率 地面效率 一 能源监测的基本概念 测试标准 SY T5264 2006 油田生产系统能耗测试和计算方法 注 包含机采 注水 集输 注聚等系统测试和计算方法评价标准 SY T6275 2007 油田生产系统节能监测规范 注 包含机采 注水 集输 锅炉 供配电等系统的节能监测规范 3 现行标准 一 能源监测的基本概念 4 1地面效率以抽油机光杆悬绳器为界 悬绳器以上各部分的效率为地面效率 而悬绳器以下各部分的效率为井下效率 抽油机井地面效率等于抽油机井的光杆功率P光与电动机输入功率Ni之比 4 计算公式 其中 抽油机光杆功率由以下公式计算光杆功率 A 示功图面积 mm2 Sd 示功图减程比 m mm fd 示功图力比 N mm ns 光杆实测平均冲次 min 1 一 能源监测的基本概念 4 2井下效率抽油机井下效率等于抽油机的有效功率Ne与抽油机井的光杆功率P光之比 即 一 能源监测的基本概念 4 3系统效率抽油机井系统效率等于抽油机的有效功率Ne与输入功率Ni之比 即 抽油机的有效功率Ne计算公式为 Ne 抽油机井有效功率 kW Q 油井实际产液量 m3 d H 有效举升高度 m m 油管内混合液密度 kg m3 一 能源监测的基本概念 5 评价指标 主要有5个评价指标 电机功率因数 功率平衡度 地面效率 井下效率 系统效率 1 电动机功率因数永磁电机要求达到0 9 经过优化设计 抽油机专用永磁同步电动机的额定功率因数设计在0 98左右 永磁电机功率因数主要和反电势点电压有关 当电压幅值与电动机反电势点接近 偏差在 2 电压范围内时 能确保电机功率因数大于或等于0 9 普通三相异步电动机要求达到0 6 一 能源监测的基本概念 2 功率平衡度L功率平衡度等于电机上冲程平均功率与电机下冲程平均功率之比 功率平衡标准 80 L 120 3 地面效率地面效率 55 一 能源监测的基本概念 4 井下效率稀油井 50 稠油井 40 5 系统效率稀油井 29稠油井 20 一 能源监测的基本概念 二 注水系统 1 系统节点 注水系统效率是指从注水站的注水泵到注水井的整个注水过程的系统效率 目前国内的测试分析方法一般将注水系统效率分解为 注水电动机效率 注水泵效率和注水管网效率三部分来测试 计算及分析 然后通过三部分的效率来计算注水地面系统效率 注水管网 注水站 一 能源监测的基本概念 2 测试节点主要有注水电机效率 机泵组效率 注水站系统效率 注水站单耗 标准单耗等 各效率的测试都是在生产工况比较稳定的情况下进行的 3 计算方法 电动机效率测试仪器 DJYC电动机经济运行测试仪测试参数 电流 电压 有功 无功功率 输入 输出功率 功率因数 电机效率等 电动机运行效率 式中 一 能源监测的基本概念 注水泵机组效率测试仪器 使用DJYC电动机经济运行测试仪 3166测试参数 输入功率 流量 泵进出口压力 式中 注水泵机组效率 泵出口压力 泵进口压力 泵流量 输入功率 一 能源监测的基本概念 注水站效率 注水站单耗 注水泵机组单耗 注水站单耗 式中 注水泵机组单耗 注水站泵机组耗电量 注水泵机组输出水量 式中 注水站单耗 注水站电动机耗电量 注水泵输出水量 一 能源监测的基本概念 注水站标准单耗 注水泵机组标准单耗 注水站标准单耗 式中 注水泵出口压力 式中 注水站出口压力 一 能源监测的基本概念 4 评价指标 表1注水地面系统节能监测项目与指标 一 能源监测的基本概念 三 集输系统 1 系统节点细分 原油集输系统效率的测试计算非常复杂 它是指原油从油井产出后经井口管线到计量站 接转站再到联合站进行处理达到外输条件后直到外输的整个过程的效率 测试节点为各接转站 联合站的站效 站的电能利用率 热能利用率及各站的燃料单耗 一 能源监测的基本概念 2 测试节点 集输系统目前测试的效率主要有加热炉效率 电机效率 泵效 泵机组效率 单耗等 各效率的测试都要求在生产工况比较稳定的情况下进行的 炉效 测试仪器 KM9106综合烟气分析仪测试参数 燃烧效率 排烟温度 排烟处烟气成分 氧气含量 一氧化碳含量 二氧化碳含量 环境温度 炉体外表面温度 一 能源监测的基本概念 炉效计算方法 采用反平衡热效率法 式中 排烟热损失 气体 固体不完全燃烧热损失 散热损失 首先测试排烟处氧气 一氧化碳 二氧化碳含量 计算过剩空气系数 根据过剩空气系数计算排烟热损失及不完全燃烧热损失 根据经验值估计散热损失 从而得出反平衡热效率 一 能源监测的基本概念 电动机效率测试仪器 DJYC电动机经济运行测试仪测试参数 电流 电压 有功 无功功率 输入 输出功率 功率因数 电机效率等 计算公式 一 能源监测的基本概念 泵效 测试仪器 使用BCY 2泵效测试仪测试参数 根据热力学方法 即温差法泵特性测试原理 采用传感技术测量泵的进口温度 进 出口温差 进 出口压力等参数 测出泵的效率 扬程 流量 泵机组单耗等动态参数 且能绘制出泵的运行特性曲线 温差法泵效计算公式 式中 离心泵效率 泵进出口压力差 MPa 泵进出口温差 等熵值 查表得 一 能源监测的基本概念 泵机组效率测试仪器 使用DJYC电动机经济运行测试仪测试参数 电流 电压 有功 无功功率 输入 输出功率 功率因数等 流量法计算公式 式中 泵进出口压力差 MPa 泵流量 m3 h 电机输入功率 kW 一 能源监测的基本概念 泵机组单耗计算单耗计算公式 式中 D 集输泵机组单耗 W 泵机组耗电量 kW V 泵机组输油量 m3 h 一 能源监测的基本概念 3 评价指标 集输系统的评价主要包括对耗能设备 加热炉 输油泵 的评价和站系统的评价 加热炉的评价指标 评价指标主要有四个 排烟温度 空气系数 炉体表面温度 热效率 一 能源监测的基本概念 输油泵机组的评价指标 输油泵机组作为集输系统又一个重要的耗能设备 其评价指标主要有以下几个 功率因数 机组效率 节能损失率 四 2009年能源价格 电 0 6元 千瓦时 原油 2700元 吨水 4 8元 立方米 成品油 4200元 吨原煤 500元 吨 天然气 2元 立方米折标煤系数 电 1 229吨标煤 万千瓦时 原油 1 4286吨标煤 吨汽油 1 4714吨标煤 吨 柴油 1 4571吨标煤 吨 原煤 0 7143吨标煤 吨 天然气 13 3吨标煤 万立方米 二 节能管理基本知识 三 几项节能技术介绍 一 功率平衡 1 功率平衡技术简介 功率平衡 是在目前平衡方式的基础上 改变以往的电流平衡标准 确保电机在上下冲程中做功相等 抽油机 功率平衡 即能实现节能目的 又能保证抽油机安全运行 2 抽油机功率平衡概念 3 功率平衡原理 对于抽油机而言 机械传动损耗与电机的固定损耗是相对不变的 只有电机的变动损耗是变化的 要使抽油机最节能 就是要使电机的变动损耗最小 也就是使电机负载扭矩均方根值最小 电机的负载扭矩不易测量 由于负载扭矩与电机输入功率成正比 通过测量电机的输入功率曲线 对功率曲线进行付立叶分解 求出不平衡功率 计算出最佳平衡调整量 使电机输入功率的均方根值最小 实现 功率平衡 达到节能和安全的目的 三 几项节能技术介绍 三 几项节能技术介绍 二 永磁电机功反电势点电压调整 空载反电势 每台永磁同步电机都有一个不同的空载反电势 测取方法是 用同种转速的永磁同步电机轴对轴连接 一台定子接通三相交流电 达到同步转速时 测试另一台被拖动电机定子的开路电压即为空载反电势 临界反电势 在一定负载下 连续调整电机电压 测试永磁同步电机的瞬时无功功率及电压 无功功率即不显示容性也不显示感性时 此时电压即为该负载下的临界反电势 此时的无功功率很小 接近于0 电机空载临界反电势近似等于空载反电势 随着负载的增加临界反电势逐渐下降 在抽油机的工况状态下下降约2 5 三 几项节能技术介绍 三 电气设备应注意的送电与断电顺序 1 任何电气设备及电气装置的送电过程 均应遵从由电源端向最终使用端逐级送电的顺序原则 任何电气设备及电气装置的断电过程 均应遵从由最终使用端向电源端逐级断电的顺序原则 2 以变频电机拖动装置为例 送电过程为闭合墙壁开关 检查三相电源是否正常 合上变频柜上的主开关QSA 闭合控制电源开关 合上切换柜中将要启动泵对应的断路器1QK 5QK 3 断电过程为送电过程的反方向 即断开切换柜中的断路器1QK 5QK 断开控制电源开关 断开变频柜上的主开关QSA 断开墙壁开关 4 如遇意外墙壁开关跳闸 应立即断开切换柜中对应的断路器1QK 5QK 断开控制电源开关 断开变频柜上的主开关QSA以后 才能按第2步进行送电操作 三 几项节能技术介绍 四 压力传感器拆装时应注意的事项 1 压力传感器到检定周期时 需要拆卸送检和检定完成进行恢复安装的操作 在进行拆卸安装操作时 必须停泵并断开控制电源的开关在无电的情况下进行 2 拆卸压力传感器时 必需记好不同颜色信号线所对应接于传感器接线端子的位置 安装时按不同颜色信号线所对应的传感器接线端子的位置牢固的接在传感器上 安装完成后切记要仔细检查与拆卸前不同颜色的信号线接线位置是否一致 3 拆卸压力传感器时 不同颜色信号线必须单根用绝缘胶布或胶带包好后 才可以合上控制电源的开关 安装时必须在信号线牢固的接在传感器上以后 才可以合上控制电源的开关 三 几项节能技术介绍 五 变频器节能应用参考 变频器作为一种低能耗的交流调速设备 其在节能和过程控制的良好性能 在我们采油厂得到了广泛应用 变频器本身是不能产生能量的 在工作过程中还要损耗一部分电能 它不过是能够避免生产过程中 因工频而产生的额外损耗而已 通过长期的使用经验发现 通常变频的节能输出频率区间在0Hz 45Hz之间 因此 根据我厂变频器在注水和集输工作过程中的应用提出以下供参考建议 三 几项节能技术介绍 1 注水泵 集输泵变频器输出频率在45Hz以下工作时 使用变频器带动电