注水仿真和系统优化能否有效提高系统运行水平，关键之一是建立正确的数学模型，在对注水系统的研究中，已经形成诸多数学模型从狭义上讲，对运行相对稳定的注水管网系统，单个注水泵站的注水泵能否与所辖的管网子系统相匹配是衡量子系统运行的一项重要指标；一般情况下，通过分析系统的生产数据，计算管网与泵站的匹配程度。
一般而言，注水系统主要由注水井、配水间、注水管网和注水泵站等组成，而注水泵站的结构形式较多，主要包括：单泵泵站、多泵并联泵站和串联泵站，其中单泵站是基础，如图1所示；多泵站并联又有同型号多泵并联和不同型号多泵并联的情形，串联泵站是**发展的技术在所有类型泵站中，都可能存在调速泵的情况。
注水泵站的出水在分水器处给不同干线分别供水，每条干线可以简化为不同的子系统。注水泵站中主要使用高压离心泵，以下就以髙压离心泵为基础，建立不同模式下泵站的数学模型。
一、单泵泵站模型
从广一泵业离心泵的特性曲线（丑曲线）上可以看出，泵的输出扬程与流量的关系接近于抛物线，为便于与管网的水头损失计算中的指数公式一致，一般可写成如下形式：
H=H0-SpQn
其中，H为水泵扬程，H0为水泵静扬程，Sp为水泵内阻，Q为广一水泵流量，n为与水头压损计算指数公式一致的指数，一般取2。
二、调速泵站模型
随着变频技术在油田的应用，部分油田开始采用变频器直接驱动高压离心泵，此时广一泵在变速情况下工作，扬程与转速平方成正比，则可得其特性为：
H=H0(n/n0)²-(Sp+Sg)Qn
其中，n0为离心泵额定转速，n为离心泵工作转速。
上式表明，从理论上讲，改变转速只改变离心泵的静态扬程，不会改变离心泵的阻力系数，即不会改变在水泵内部和在进水、出水管路上消耗的能量。
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