變頻調速技術在長慶油田輸油泵電機上的應用研究

徐海獅（長慶油田分公司第二輸油處，甘肅 慶陽 745000）

油田輸油泵在使用中需要根據(jù)實際工作需求調節(jié)流量，而這個過程會在很大程度上增加電能的消耗，不利于節(jié)約能源，應利用合理的技術實現(xiàn)輸油量的高效調節(jié)。對此，將變頻調速技術應用到長慶油田輸油泵電機上呈現(xiàn)出必要性，對于輸油過程能源的節(jié)約具有直接影響，有利于促進長慶油田的長期穩(wěn)定運營。

1 長慶油田輸油泵電機運行現(xiàn)狀

石油輸送過程相對復雜，通常需要各種設備的協(xié)調配合，同時需要電力、人力等各方面資源的支持。其中的輸油泵電機就占據(jù)著重要地位，作為重要的組成部分，輸油泵電機組的運行情況直接影響著石油輸送的效率與質量，對于電能也有很大的消耗。針對目前長慶油田輸油泵電機的運行情況而言，存在嚴重的輸油泵與輸油管道特性不匹配的現(xiàn)象。主要原因是在相關配件選購的過程中不能買到與管道特性相匹配的輸油泵型號，這一情況直接影響了輸油量與實際需求的適應性。在很大程度上給電機調速、高效率輸油帶來了很大挑戰(zhàn)。與此同時，在并聯(lián)單泵運行，雙泵運行和三泵運行多種運行方式的情況下，為了避免輸油泵電機超出額定電流造成電機超負荷運行的情況發(fā)生，通常情況下會控制輸油泵閥門出口的開度不超過10%。而此種情況下輸油泵在運行過程中將會消耗大量的電能用來做無用功，還會在很大程度上縮短輸油泵機組的維護周期，不利于適應資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。由此可見，將變頻調速技術合理的應用到輸油泵機組上具有深遠意義，對于泵出口閥節(jié)流的實現(xiàn)具有推動作用。

2 變頻調速技術在長慶油田輸油泵電機上的應用研究

2.1 變頻調速技術分析

應用于輸油泵電機的變頻調速技術具備調速的精度較高、應用效果顯著的特點，逐漸得到了各大油田的關注及認可。眾所周知，長慶油田是國內屈指可數(shù)的石油采集運輸單位，其輸油站生產(chǎn)過程中必不可少的就是輸油泵裝置，作為關鍵的石油傳輸設備，輸油泵和管路的配合至關重要。然而在實際生產(chǎn)中，輸油泵與管路的特點不是很吻合，需要通過合理方法并根據(jù)實際情況調整輸油的流量。一般來講常用的調節(jié)方法有兩種，一種是控制輸油泵出口處閥門來調整開口度，進而實現(xiàn)控制流量[1]。這種方法會造成一定的功率損耗，不能夠很好的適應我國資源保護的基本國情。因此常用第二種方法也就是變頻調速技術來進行輸油量的控制。變頻調速技術是新時期科學技術發(fā)展的產(chǎn)物，結合了電子電力技術以及微電腦控制技術，能夠在保護能源的基礎上發(fā)揮調速控制作用，這對于滿足新時期社會發(fā)展現(xiàn)狀對輸油設備運行的要求具有積極意義。變頻調速技術能夠在不改變管路線路的情況下，通過改變輸油泵電機的頻率調節(jié)電機轉速的快慢，具有很強的精確度，應用于輸油泵電機的節(jié)能效果明顯。

2.2 變頻調速技術在輸油泵電機上的節(jié)能原理

在輸油泵電機上應用變頻調速技術，可以實現(xiàn)交流到直流再到交流的電源變化，能夠高效的改變輸油泵電機的轉速，使轉速滿足實際需求，進而實現(xiàn)輸油泵運行狀況的調節(jié)。與此同時，上文中我們已經(jīng)提到了兩種控制輸油泵輸出流量的方法。其中運用變頻調速技術的主要節(jié)能原理是通過離心泵轉速的改變避免能源的過度消耗。通過對離心泵轉速的調節(jié)，相關的性能參數(shù)會發(fā)生改變，在遵循一定規(guī)律進行轉速改變的情況下，相關技術人員可以根據(jù)性能參數(shù)和實際需求控制離心泵的轉速，進而為能源節(jié)約創(chuàng)造條件。需要注意的是，變頻調速節(jié)能效果會受到輸油泵工作情況，管路特性曲線以及并列運行的定速泵等影響，技術人員應該盡量控制變頻調速技術的調速范圍，避免應調速范圍較大影響輸油泵的穩(wěn)定運行[2]。有相關數(shù)據(jù)指出，再輸油泵電機上。應用變頻調速技術，外輸油泵的輸油單耗油對比沒有安裝變頻器時的耗油降低了0.3w·h/t，按照這樣的省電量計算，工作一年大約可以節(jié)約66.87×104千瓦時的電能，這樣的省電量是非常可觀的，能夠有效保證企業(yè)的經(jīng)濟效益，有助于維護我國電能的高效利用。

2.3 變頻技術與三相異步發(fā)動機的聯(lián)結

變頻調速技術與三相異步發(fā)動機的聯(lián)系是密不可分的，兩者的結合能夠有效為長慶油田輸油工作提供動力，對于改變傳統(tǒng)輸油管道流量控制方法具有重要作用，有助于避免因控制閥門方式調節(jié)流量而造成的電能消耗問題。對于長慶油田輸油泵機組而言，離心泵所應用的動力源多是三相異步發(fā)動機，其以三相電源為基礎，能夠很好的滿足輸油泵機組的動力源需求。相對于傳統(tǒng)的三相異步發(fā)動機而言，新時期離心泵所用的工頻發(fā)電機組屬于三相異步發(fā)動機的創(chuàng)新形式，具備更多的使用方法，在與變頻調速技術相結合的過程中，更能夠促進輸油泵機組離心泵的運行效率的提升。對此，在應用變頻調速技術開展能源節(jié)約的輸油工作時，相關技術人員應該充分意識到三相異步發(fā)動機的重要作用，在了解離心泵整體運行特點的基礎上結合變頻調速技術，同時深入分析輸油泵機組實際運行中的性能參數(shù)變化情況。進而更好的實現(xiàn)輸油管道中輸油泵機組電源頻率的合理變化，促進電力能源的節(jié)約。

2.4 變頻調速設備安裝效果評價

在輸油泵電機上安裝變頻調速設備，不僅能夠實現(xiàn)流量的調節(jié)，還可以提高輸油泵啟動和停止的合理性。例如:通過變頻調速設備，輸油泵能夠實現(xiàn)自動變速，可以在高速轉動的情況下工作，在低速轉動時啟動或停止，這有助于促進輸油泵的穩(wěn)定運行，可以有效避免因高速運轉停機所帶來的泵軸軸承的磨損問題，對于增加輸油泵機組的使用壽命具有積極意義，對于相關的設備維護也能發(fā)揮重要作用。而對于節(jié)能效果的測定而言，依照SY/T6422-2008《石油企業(yè)節(jié)能產(chǎn)品節(jié)能效果測定》的要求，將輸油泵機組安裝變頻調速裝置前后的節(jié)能效果予以對比分析發(fā)現(xiàn)，加裝變頻調速設備前，輸油泵機組效率和節(jié)留率不符合評價標準的限定值要求，呈現(xiàn)出浪費電能的現(xiàn)象[3]。而在安裝變頻裝置后，無論是輸出流量為1118.6m3/h，還是1268.6m3/h，其節(jié)流率，功率因數(shù)及機組效率均可滿足評價標準SY/T6275-2007中限定值和節(jié)能評價值的要求，設備的節(jié)能運行效果得以呈現(xiàn)。由此可見，變頻調速設備安裝具有必要性和合理性，對于節(jié)能效果的提高有推動作用。

2.5 變頻調速方案的選取和改造

在實際的變頻調速技術應用中，變頻調速方案的選取和改造也至關重要，對于實際設備發(fā)揮節(jié)能作用有著重要影響。對此，為了更好的提高輸油泵機組的節(jié)能效果，根據(jù)實際情況選用高效節(jié)能的調速方案也很關鍵。相關設計人員應該負起責任，以維護長慶油田經(jīng)濟效益、推動國家長期穩(wěn)定發(fā)展為原則，在充分了解內部輸油泵機組運行性狀的基礎上，設計合理的輸油節(jié)能方案。例如:設計人員應該充分考慮到輸油泵站的場地環(huán)境，對于占地面積較小的輸油泵站，可以將組合串聯(lián)的變頻調速器加以應用，強化輸油泵機組的節(jié)能效果。與此同時，針對項目投資較少而且資金回收期短的項目，相關管理人員可以選擇串級調速設備，此類設備的資金投入相對較小，有利于實現(xiàn)能源的高效利用，對于電能的消耗也能得到很好地控制?；谧冾l調速方案的選取的重要性，企業(yè)應該培養(yǎng)相關的技術人才，可以通過定期組織培訓的方式提升技術人員的技能水平，同時還應該加強引入創(chuàng)新的變頻調速技術，在與時俱進的情況下維護長慶油田輸油泵電機的穩(wěn)定高效率運行，推動長慶油田的進一步發(fā)展。

3 結語

總而言之，社會的發(fā)展增大了石油的需求量，石油資源的輸送越發(fā)得到重視。而在石油傳輸過程中輸油泵機組是關鍵組成部分，其傳輸石油的效率與節(jié)能性至關重要?；趥鹘y(tǒng)的輸油泵機組存在耗電量大的問題，長慶油田應該加強對變頻調速技術的運用，切實發(fā)揮技術作用節(jié)約電力資源，維護資源的可持續(xù)利用。