關(guān)于變頻技術(shù)在長輸管道輸油泵機(jī)組上的應(yīng)用

裴崇慶　毛國軍　徐雪峰　張強(qiáng)　聶婧瑤　馬平

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對于石油的需求量不斷上升。然而，倚靠傳統(tǒng)的輸油電機(jī)，不僅費(fèi)電，還會增加傳輸?shù)臅r間，由于效率的原因，在無形中增加了輸油泵機(jī)組的使用時長，就會縮短其使用壽命。基于此，要重視對長輸管道輸油泵機(jī)組的有效運(yùn)用，利用變頻技術(shù)改善輸油泵機(jī)組耗電等問題，延長其使用壽命。本文將對變頻技術(shù)在長輸管到輸油泵機(jī)組上的應(yīng)用內(nèi)容進(jìn)行論述，優(yōu)化其使用，將輸油泵機(jī)組使用效率達(dá)到最大化。關(guān)鍵詞：變頻技術(shù);長輸管道;輸油泵機(jī)組

發(fā)電機(jī)組是長輸管道輸油泵不可缺少的動力支撐，所以對其良好的運(yùn)用，可以有效降低管道在運(yùn)行過程中的耗能。已知輸油泵機(jī)組的年運(yùn)行時間在5-6千小時，基于此，電機(jī)組整體的耗電量將被納入管道的運(yùn)營成本之中。所以，要提升運(yùn)營成本，就要降低機(jī)組整體的耗電量，這樣才能在完成輸油任務(wù)的過程中起到節(jié)能減排的效果，為企業(yè)提升更多的經(jīng)濟(jì)效益。但慣用的長輸油管道所運(yùn)用的輸油泵機(jī)組多為工頻定速電機(jī)，雖然其電機(jī)具有較高的效能，使用方法更簡單，但在當(dāng)前的管道運(yùn)輸上，經(jīng)常存有低流量的運(yùn)輸情況，若依舊采用工頻定速電機(jī)，保持最初設(shè)定的速度，將會出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象，耗費(fèi)電能的同時還影響輸油泵機(jī)組的使用壽命。所以，在降低整體耗電量的問題上，可以運(yùn)用變頻技術(shù)改善工頻電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，以變頻調(diào)速的裝置增強(qiáng)設(shè)備在作業(yè)期間的靈活性。

變頻技術(shù)概述

變頻技術(shù)就是改善供電頻率，它可以將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，也可以將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，由此可見，變頻技術(shù)就是可以將交流電與直流電兩者相互轉(zhuǎn)化，且不會影響電能。通過我國技術(shù)的研究與發(fā)展，當(dāng)前變頻技術(shù)使用的范圍越來越廣。二、變頻技術(shù)在長輸管道輸油泵機(jī)組上的運(yùn)用

特別是在輸油泵機(jī)組的使用中，長輸管道輸油泵機(jī)組的耗電量巨大，會在無形中增加運(yùn)輸?shù)某杀?，影響企業(yè)效益。而將變頻技術(shù)運(yùn)用到長輸管道輸油泵機(jī)組上，調(diào)節(jié)輸油管道的流量，通過調(diào)整輸油泵的轉(zhuǎn)速改善輸油泵的工作頻率，降低耗電量，實(shí)現(xiàn)輸油泵機(jī)組節(jié)能的目的，利用變頻技術(shù)改善運(yùn)輸狀態(tài)，以更精準(zhǔn)的方式對機(jī)組進(jìn)行控制。通過使用變頻技術(shù)總耗電減少40%作用，提升輸油泵的使用壽命，提升企業(yè)運(yùn)營成本。

三、變頻技術(shù)在長輸管道輸油泵機(jī)組上的節(jié)能作用

變頻技術(shù)的節(jié)能原理是通過變頻技術(shù)的使用達(dá)到節(jié)能的效果。首先是調(diào)整泵出口的開度，這樣的方式是改善輸油泵機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，利用這種方式可以有效調(diào)整輸油泵出口的開度，操作方便，但會造成能源的極度浪費(fèi)。而第二種，是改變輸油泵轉(zhuǎn)速，在降低耗電量的過程中，會降低輸油泵的揚(yáng)程，從而降低泵出口處能源的消耗，實(shí)現(xiàn)輸油泵機(jī)組的節(jié)能需求，滿足當(dāng)前的技術(shù)需求。?????根據(jù)上述內(nèi)容對長輸管道系統(tǒng)中的輸油泵機(jī)組輸送同種流體，這樣就會改善其參數(shù)，使其轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，當(dāng)泵轉(zhuǎn)速變小時，泵的軸功率將會發(fā)生明顯變化。當(dāng)輸送油量降低時，會降低電機(jī)頻率，使電機(jī)輸出功率與泵的揚(yáng)程滿足泵的需要。由此可見該變頻技術(shù)的節(jié)能原理為，當(dāng)輸油泵機(jī)組輸送的流量不變，那么泵的揚(yáng)程由大變小，通過削弱泵的揚(yáng)程從而達(dá)到節(jié)約能量的目的。四、變頻技術(shù)與異步發(fā)電機(jī)現(xiàn)如今，變頻技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)中，無論是生活中還是工業(yè)上，都有變頻技術(shù)的存在。只要有三相異步發(fā)電機(jī)，就有變頻技術(shù)的存在，所以，要想充分的掌握變頻技術(shù)，就要對三相異步發(fā)電機(jī)進(jìn)行掌握。基于本文所述的長輸管道所用的發(fā)電機(jī)即為異步發(fā)電機(jī)，它是運(yùn)用異步交流發(fā)電機(jī)進(jìn)行拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值是，三相繞組上的感應(yīng)會產(chǎn)生三相電動勢，而在相線與中線之間所得到的就是三相對稱的電壓。它的使用需要結(jié)合長輸管道輸油泵機(jī)組的特點(diǎn)，而利用變頻技術(shù)，實(shí)質(zhì)是對其電源頻率進(jìn)行改動，這樣的改進(jìn)方式也屬于電機(jī)設(shè)備最直接的改造。

三相異步發(fā)電原理是三相定字繞組，通過三相電流產(chǎn)生新的旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)子在該電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行選旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)向內(nèi)容與旋轉(zhuǎn)磁場方向相統(tǒng)一。它是一個完整的變頻設(shè)備，需要具備鍵盤、電源、繼電器與觸電器、流線橋、逆變模塊、控制主板、電解電容裝置、保險管等元件組成。有關(guān)邊皮設(shè)備的搭建可選在輸油泵機(jī)組上，選擇泵附近空閑位置安裝設(shè)備，通過與儀表、通風(fēng)、消防等設(shè)備的連接或需要進(jìn)行一定的改造，將現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)替換成為電壓源型無諧波的高壓變頻調(diào)速發(fā)電機(jī)組，將有關(guān)機(jī)組信號引入控制中心，調(diào)整輸油泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度及出口閥開度的大小，以此完成有關(guān)變頻技術(shù)的改造。五、實(shí)例應(yīng)用以最普遍的長輸油管道為例，在其實(shí)例應(yīng)用中，對其進(jìn)行變頻設(shè)備的改造，進(jìn)而測試加裝變頻設(shè)備后的節(jié)能效果。通過長輸油管道在輸油泵機(jī)組中的工頻發(fā)電機(jī)組耗電量、輸油量等內(nèi)容進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)長輸油管道在年輸油量中完成的任務(wù)是平常的6倍，即使輸油量較低的月份，其管道完成輸油任務(wù)為平常的4倍。所以說，工頻發(fā)電組對于長輸管道來說耗電量巨大，影響后續(xù)工程的使用，而變頻發(fā)電可以有效改善上述問題，提升輸油泵機(jī)組的使用壽命。????測試方法如下：在測試過程中，默認(rèn)電源頻率在56Hz，電壓總積壓量不能超過8%，所用的設(shè)備默認(rèn)為具備一定的抗電磁干擾能力，同時，供電電壓額度在±14%的范圍內(nèi)，在測試的過程中，多中參數(shù)的數(shù)據(jù)均為測試過30次以上，才確定其諧波電流、電壓、有關(guān)功率的數(shù)據(jù)。有關(guān)變頻電機(jī)的測試方法，是對配置變頻電機(jī)的輸油泵機(jī)組進(jìn)行有關(guān)參數(shù)的測試，從而測量出使用變頻技術(shù)的電機(jī)輸出端與電流功率數(shù)據(jù)。所得諧波電流與總諧波畸變數(shù)據(jù)內(nèi)容是根據(jù)國家對于電能質(zhì)量有關(guān)公用諧波電文件中的內(nèi)容進(jìn)行測試。

其測試結(jié)果與國家環(huán)保部門所頒布的石油節(jié)能產(chǎn)品效果測定、油田系統(tǒng)節(jié)能規(guī)范中的要求相匹配，對比在安裝變頻設(shè)備的前后數(shù)據(jù)的內(nèi)容可得：在長輸管道安裝變頻設(shè)備前，輸油泵機(jī)組的節(jié)能效果與國家頒布的兩個文件內(nèi)容相差較大，其耗電量十分嚴(yán)重。但在安裝變頻電機(jī)后，改善運(yùn)轉(zhuǎn)速，其所得的出量與上述兩個文件的節(jié)能指標(biāo)相吻合，由此可得使用變頻技術(shù)可以更加節(jié)能環(huán)保。

根據(jù)國家環(huán)保部門所頒布的石油節(jié)能產(chǎn)品效果測定的文件內(nèi)容來看，當(dāng)管道工況處于1135.64m3時，變頻設(shè)備在有功節(jié)電率、無功節(jié)電率、綜合節(jié)電率分別為63.54%、41.23%、64.31%，特別顯著的是節(jié)流率的變化，從34.65%降至為2.4%，說明其節(jié)能效果是十分明顯的。

當(dāng)管道工況處于1323.4m3時，變頻輸油泵機(jī)組的有功節(jié)電率、無功節(jié)電率及綜合節(jié)電率分別為60.21%、68.83%、51.79%，特別顯著的是節(jié)流率的變化，從32.64%降至為1.8%，以一年的時間作為單位，可以說該管道一年節(jié)約的電量為389.27*Kw·h，按照時價為0.69元/Kw·h進(jìn)行計算，該企業(yè)年節(jié)約電費(fèi)為313.5元，由此可見，輸油泵機(jī)組裝置變頻電機(jī)后，其節(jié)能效果十分明顯，為企業(yè)帶來更大的運(yùn)營利潤。變頻技術(shù)在長輸管道應(yīng)用中有著極佳的節(jié)能效果，通過對變頻技術(shù)的應(yīng)用，可以降低企業(yè)運(yùn)營成本，減少輸油泵機(jī)組在運(yùn)行過程中遭受的沖擊、磨損等，從而延長其使用壽命，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，為國家環(huán)保工作及經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁慶永.變頻技術(shù)在礦井運(yùn)輸中的應(yīng)用[J].能源與節(jié)能，2020（02）：175.

[2]王藝璇.電氣自動化控制中變頻調(diào)速技術(shù)運(yùn)用探討[J].技術(shù)與市場，2020，27（02）：132.