專利名稱：數(shù)控增壓計(jì)量配注泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于油田注水系統(tǒng)的水泵，屬于石油開(kāi)采供水設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
我國(guó)的許多油田需要在開(kāi)采石油的同時(shí)，往地層內(nèi)部回灌自來(lái)水，以保持地層內(nèi)部壓力的恒定或基本不變。目前國(guó)內(nèi)各個(gè)油田的注水系統(tǒng)都是采取節(jié)流配注，這種配注方法需將注水管網(wǎng)中的水壓調(diào)定至管網(wǎng)中某口油井需回注的水壓最高值，而其他也需要回注的油井因其水壓低于管網(wǎng)的壓力，就采用閥門節(jié)流的方法使其回注水壓滿足要求。這種配注方法的最大缺點(diǎn)是能耗太高，又白白浪費(fèi)許多。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)主要油田的綜合含水量越來(lái)越高，原油的生產(chǎn)成本也越來(lái)越貴，繼續(xù)保持不斷增長(zhǎng)的能耗開(kāi)銷將會(huì)使各油田企業(yè)面臨虧損的被動(dòng)局面。另外，由于節(jié)流閥門多是手工調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的頻率不能太快，調(diào)節(jié)的勞動(dòng)強(qiáng)度也大。解決上述問(wèn)題的最佳方案之一是對(duì)注水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高技術(shù)改造，將節(jié)流配注改造成為數(shù)控增壓配注，即在一級(jí)注水泵站把注水管網(wǎng)中的水壓提升到基礎(chǔ)壓力(即能滿足大部分低壓注水井的壓力)后，由數(shù)控裝置對(duì)需要高壓回注的水井根據(jù)各個(gè)注水井的配注方案分別進(jìn)行增壓計(jì)量配注。
本實(shí)用新型的目的是提供一種用于油田注水系統(tǒng)作二級(jí)增壓的數(shù)控增壓計(jì)量配注泵。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)組成如附


圖1所示它包括有普通電潛泵的葉輪1、導(dǎo)葉和傳動(dòng)軸2，其特征在于葉輪的傳動(dòng)軸長(zhǎng)度為0.6～1.3米之間，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)3是一個(gè)由可變頻電源4驅(qū)動(dòng)的數(shù)控稀土永磁電機(jī)3，在泵的進(jìn)、出口處裝有壓力傳感器6、5，壓力傳感器6、5的測(cè)量適配模塊8、7和可變頻電源4的控制適配模塊9都插在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制接口介面10里的插槽中，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制接口介面10通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口與可與其他測(cè)控設(shè)備共用的中央控制計(jì)算機(jī)11相連。
本實(shí)用新型是在普通電潛泵的葉輪、導(dǎo)葉和傳動(dòng)軸的基礎(chǔ)上，適當(dāng)減少其葉輪級(jí)數(shù)(通常只有幾級(jí)至十幾級(jí))和傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度，改普通交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)為數(shù)控稀土永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)，再在泵的進(jìn)、出口處加裝壓力傳感器而構(gòu)成的閉環(huán)反饋控制的增壓計(jì)量注水裝置。本實(shí)用新型的控制精度是數(shù)字量級(jí)的，通過(guò)可變頻電源可改變輸出電流的頻率，從而改變數(shù)控電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即調(diào)整本實(shí)用新型的工況。而進(jìn)出口處的壓力傳感器可采集到進(jìn)出口水壓之差值，經(jīng)過(guò)水力試驗(yàn)之后，還可以測(cè)得本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)速、進(jìn)出口水壓值與流量之間存在著一定的函數(shù)關(guān)系流量Q＝f(△P·n)。式中△P為本實(shí)用新型進(jìn)出口水壓差，n是設(shè)備轉(zhuǎn)速。在泵的葉輪、導(dǎo)葉和級(jí)數(shù)確定以后，只要精確采集到泵的進(jìn)出口水壓的差壓和泵的轉(zhuǎn)速，數(shù)控裝置就能依據(jù)上述函數(shù)關(guān)系精確計(jì)算出該泵在動(dòng)態(tài)狀況下的流量。所以，本實(shí)用新型既是一臺(tái)增壓水泵，同時(shí)又是一個(gè)具有計(jì)量功能的高壓水表，同一設(shè)備兼具雙重功能，是一個(gè)能很好完成油田增壓計(jì)量配注的機(jī)電一體化的新型供水裝備。
本實(shí)用新型用可變頻電源驅(qū)動(dòng)稀土永磁電機(jī)，只要對(duì)可變頻電源的輸出頻率加以調(diào)節(jié)控制，就可改變稀土電機(jī)的轉(zhuǎn)速，再把進(jìn)出口的水壓差值的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后與控制設(shè)定的數(shù)據(jù)(流量、壓力等)作比較，并根據(jù)比較結(jié)果對(duì)可變頻電源的輸出頻率進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制配注水壓和流量，達(dá)到最佳工況。這種可變頻電源已經(jīng)形成現(xiàn)成產(chǎn)品系列，可以直接選用。本實(shí)用新型中與壓力傳感器相連的測(cè)量適配模塊和可變頻電源相連的控制適配模塊都插在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制接口介面里，由中央控制計(jì)算機(jī)通過(guò)不同編碼地址分時(shí)選通相應(yīng)的適配模塊，讀取測(cè)量數(shù)據(jù)，用軟件方法比較計(jì)算所得的測(cè)量數(shù)據(jù)后，再發(fā)出相應(yīng)控制指令，選通控制適配模塊完成變頻調(diào)節(jié)。整個(gè)裝置采用機(jī)電一體化的過(guò)程控制方式，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化工況操作，該裝置還可以方便地納入整個(gè)油田的生產(chǎn)管理協(xié)調(diào)系統(tǒng)中。
本實(shí)用新型的另一特色是它又是一個(gè)可逆泵，對(duì)于某些注水壓力低于管網(wǎng)基礎(chǔ)壓力的注水井，使用本實(shí)用新型對(duì)其注水時(shí)，可以把泵的進(jìn)出口倒置使用，這樣水泵的葉輪、導(dǎo)葉就成為水輪機(jī)狀態(tài)工作，把稀土永磁電機(jī)轉(zhuǎn)化為同步發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行了。其產(chǎn)生的電能或者通過(guò)一定的饋送裝置直接輸入油田的耗電負(fù)載上，用于油田生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，或者通過(guò)一定的并網(wǎng)裝置，匯入整個(gè)電網(wǎng)。
本實(shí)用新型為國(guó)內(nèi)油田實(shí)現(xiàn)增壓配注提供了關(guān)鍵的配套設(shè)備，如能在各個(gè)油田推廣應(yīng)用，其節(jié)約效果極為顯著，據(jù)估算，如在山東的孤東油田和遼寧的歡喜嶺油田實(shí)現(xiàn)增壓配注的高技術(shù)改造，可使注水能耗降低約50％。
權(quán)利要求1.一種數(shù)控增壓計(jì)量配注泵，它包括有普通電潛泵的葉輪1、導(dǎo)葉和傳動(dòng)軸2，其特征在于葉輪的傳動(dòng)軸長(zhǎng)度為0.6～1.3米之間，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)3是一個(gè)由可變頻電源4驅(qū)動(dòng)的數(shù)控稀土永磁電機(jī)3，在泵的進(jìn)、出口處裝有壓力傳感器6、5，壓力傳感器6、5的測(cè)量適配模塊8、7和可變頻電源4的控制適配模塊9都插在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制接口介面10里的插槽中，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制接口介面10通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口與可與其他測(cè)控設(shè)備共用的中央控制計(jì)算機(jī)11相連。
專利摘要一種數(shù)控增壓計(jì)量配注泵，是用于油田注水系統(tǒng)作二次增壓配注供水的。它的水力機(jī)械部分與普通電潛泵相近似，但由可變頻電源控制的數(shù)控稀土永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其進(jìn)出口處均裝有壓力傳感器，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面與中央控制計(jì)算機(jī)相連，組成的機(jī)電一體化新型裝備。它兼具增壓水泵和高壓水表兩重功能，節(jié)能效果非常顯著，是對(duì)目前油田節(jié)流配注供水進(jìn)行技術(shù)改造的關(guān)鍵設(shè)備。
文檔編號(hào)F04D13/06GK2114046SQ9220518
公開(kāi)日1992年8月26日 申請(qǐng)日期1992年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月27日
發(fā)明者石行 申請(qǐng)人:北京市西城區(qū)新開(kāi)通用試驗(yàn)廠