专利名称：泵控泵压流可调自动注水方法
技术领域：
本发明属于非变容式泵技术领域，具体涉及到泵送技术或系统的控制。
陆地上开采石油，油田到后期多采用注水方式，以补充地层能量，保证原油稳产高产。注水装置多采用多级离心泵和柱塞泵，其中主要采用多级离心泵，离心泵的工作压力大部分在17Mpa左右，泵工作效率多数在72.1％上下，注水用电单耗平均为6.94kwh/m3。随着油田开采量的增加注水量相应增加，电能的消耗大幅度增加。现有的注水系统离心泵的工作压力和流量不可调，运行效率低、能耗高等缺点，而且系统测试手段不全，自动化程度低，不能实现自动控制，安全性能差。
本发明的目的是提供一种新的注水方法——泵控泵压流可调自动注水方法，这种方法可以克服现有技术的缺点，具有能耗低、自动化程度高等优点。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案本发明的注水系统由注水泵、前置增压泵、变频调速器、控制柜及安装在注水泵和前置增压泵上的压力、转速传感器、水罐、管道及伐门、减震器等组成，前置增压泵的出口通过管道与注水泵的入口相联通，为注水泵提供前置压力，改善注水泵的吸入性能，使注水泵在高效区工作。通过电缆变频调速器与前置增压泵电机相联接，变频调速器控制前置增压泵电机的转速控制前置增压泵出口压力和流量，来控制注水泵的出口压力和流量，达到泵控泵的目的。
为实现泵控泵，还必须保证前置增压泵与注水泵匹配得当，前置增压泵为要求很高的中开平衡双吸泵，其特性为流量、压力调节范围宽，高效区宽大，在压流调节时，一直在高效区，对于流量300m3/h的注水泵，前置增压泵的出口压力为0.3～1.45Mpa以下，流量为200m3/h～360m3/h；对于流量400m3/h的注水泵，前置增压泵的出口压力为0.3～1.5Mpa以下，流量为250m3/h～450M3/h；对于流量1000m3/h的注水泵，前置增压泵出口压力为1～4Mpa以下，流量为700～1200m3/h。特殊要求还可拓宽。由于前置增压泵的作用，多级注水泵可充分降级，即去掉1～2个叶轮，达到降耗，扩能效果。
另外，设置在前置增压泵入口与水罐之间管道上的入口压力传感器、流量计、入口阀门、过滤器，设置在前置增压出口与注水泵入口管道上的压力传感器，设置在前置增压泵电机和注水泵电机输出轴上的转速传感器，通过电缆与变频调速器和控制柜相连，控制柜模拟量接口与这些传感器相连接，将传感器的信号进行数据采集，转变为电信号输入控制柜，进行优化处理，通过控制柜用来控制电气设备的接通和切断，达到自动注水，并对电能分配起保护作用，提高系统自动化水平。在前置增压泵入口、出口管道上各安装一组减震器，其目的是为了降低安装精度要求和增大调频范围，使其宽频范围内稳定，不振动，保护管道正常工作。
与现有技术相比，本发明利用可控前置增压泵出口与注水泵入口相联通，通过变频调速器控制增压泵出口压力和流量，从而控制注水泵，实现泵控泵的目的，并利用传感器和控制柜相联接，将数据优化处理，实现自动注水，优化运行，提高注水泵的效率，降低电能消耗，现场实测本发明平均泵效提高10％，节电能效果达15％。
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
图2是本发明减震器结构示意图。
下面结合附图1和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
在图1中，本实施例的泵控泵压流可调自动注水方法是由注水泵出口压力传感器1、单向阀门2、出口阀门3、回流阀门4、旁通阀门5、增压泵出口压力传感器6、注水泵7、前置增压泵8、注水泵转速传感器9、增压泵转速传感器10、注水泵电机11、增压泵电机12、变频调速器13、控制柜14、基础支架15、增压泵入口压力传感器16、流量计17、入口阀门18、过滤器19、水罐20、减震器21联接构成，控制柜14的型号为KG-90。在基础支架15上安装有注水泵7、注水泵电机11、增压泵8、增压泵电机12、变频器13，注水泵7与注水泵电机11通过联接件相联接，增压泵8与增压泵电机12通过联接件相联接，增压泵8入口通过依次安装在管道上的减震器21、增压泵入口压力传感器16、流量计17、入口阀门18、过滤器19与水罐20相联通，水罐20通过管道与来水管道相联通，增压泵入口压力传感器16用于感受增压泵8入口水的压力，转换成电信号输出，流量计17用于测量增压泵8水的流量。在增压泵8的入口与出口之间安装有旁通伐5，旁通阀5用于在增压泵8不供水时，水从水罐20经过滤器19、入口阀门18、流量计17、增压泵入口压力传感器16、旁通阀5进入注水泵7，用于保护注水泵7。在增压泵电机12的输出轴上安装有增压泵转速传感器10，增压泵转速传感器10用于感受增压泵8的转速，转换成电信号输出。增压泵8的出口通过管道与注水泵7的入口相联通，在增压泵8的出口管道上安装有减震器21和增压泵出口压力传感器6，增压泵出口压力传感器6用于感受流经注水泵7入口水的压力，转换成电信号输出。在注水泵7的出口管道上依次安装有注水泵出口压力传感器1、单向阀门2、出口阀门3，在注水泵7与水罐20之间相联通的管道上安装有回流阀门4，注水泵出口压力传感器1用于感受流经注水泵7出口水的压力，转换成电信号输出，从注水泵7出口流出的高压水，依次经过安装在出口管道上的出口阀门3、单向阀门2、注水泵出口压力传感器1注入到油田地下。当在泵系统起动或停机时，从注水泵7出口流出的水流，经过安装在管道上的回流阀门4回到水罐20内。在注水泵电机11的输出轴上安装有注水泵转速传感器9，注水泵转速传感器9用于感受注水泵7的转速，转换成电信号输出。
增压泵电机12通过电缆与变频调速器13相连接，变频调速器13通过电缆与控制柜14相连接，增压泵电机12由变频调速器13来驱动，通过调节增压泵电机12的转速来调整系统的水压力和流量。控制柜14的模拟量接口通过电缆与注水泵出口压力传感器1、增压泵入口压力传感器16相连接，各个传感器输出的电信号输入到控制柜14，通过控制柜14用来控制电气设备的接通或切断，并对电能的分配起保护作用。
权利要求
1.一种泵控泵压流可调自动注水方法，该系统由注水泵[7]和前置增压泵[8]、变频调速器[13]、控制柜[14]等组成，其特征在于由变频调速器[13]驱动的前置增压泵[8]的出口通过管道与注水泵[7]的入口相联通。
2.根据权利要求1所述的泵控泵压流可调自动注水方法，其特征在于前置增压泵入口、出口压力传感器[16]、[6]、转速传感器[10]、注水泵[7]出口压力传感器[1]、转速传感器[9]，通过电缆与变频调速器[13]和控制柜[14]相联。
3.根据权利要求1或2所述的泵控泵压流可调自动注水方法，其特征在于在前置增压泵入口、出口管道上各安装一组减震器[21]。
全文摘要
一种泵控泵压流可调自动注水方法，该系统由注水泵、前置增压泵、变频调速器、控制柜、及安装在系统上的压力传感器、转速传感器、减震器等构成。前置增压泵电机由变频调速器驱动，前置增压泵出口通过管道与注水泵入口联通，传感器电信号输入控制柜，优化自动运行，本方法具有自动化程度高，泵效平均提高10％，节电效果可达15％，可在油田推广应用。
文档编号F04D13/02GK1737377SQ20051004299
公开日2006年2月22日 申请日期2005年7月27日 优先权日2005年7月27日
发明者吴九辅, 程为彬, 许士真, 张奇志, 高复兴, 胡保国, 阮岩 申请人:西安石油大学