輸油泵變頻節(jié)能技術分析論文
摘要：石油化工業(yè)對國民經濟的發(fā)展具有重要的意義，輸油泵作為原油生產過程中的重要耗能設備，對輸油泵進行技術改造、降低能耗、提高效率，成為技術工作人員長期研究的課題。本文通過對輸油系統(tǒng)的能耗現(xiàn)狀分析、輸油泵變頻調速節(jié)能技術的原理和影響因素的闡述，分析了輸油泵的節(jié)能效果。
關鍵詞：節(jié)能；變頻調速；輸油泵
目前，輸油泵的變頻調速器可以最大限度的降低能耗，保護電機，而變頻調速器的核心技術便是變頻調速技術，變頻調速節(jié)能技術是一種交-直-交電源變換技術，它集電腦控制和電子技術于一身。這項技術的應用，不僅具有節(jié)能降耗的效果，而且還能夠實現(xiàn)高精度的調速。目前被廣泛應用于輸油泵機組上，不僅滿足了生產的需要，而且節(jié)約了大量的能源。
1、輸油系統(tǒng)的能耗現(xiàn)狀
伴隨著油田的長期開采，目前含水量都比較高，隨著含水的上升，產油量的減少，輸油泵的實際輸油量越來越小，輸送的大部分都是水，并且輸油量存在不穩(wěn)定性，輸油泵很難控制在最佳的工作點上運行。因此，為了實現(xiàn)輸油泵的高效經濟平穩(wěn)運行，在提高輸油泵的效率、降低摩阻以及進行合理有效的調度基礎上，采用變頻調速技術是更加有效、直接的辦法，它的主要優(yōu)勢就在于可以提高輸油泵和整個集輸系統(tǒng)的工作效率，降低能耗。
2、輸油泵變頻調速節(jié)能技術原理
變頻調速技術之所以是一種高效的節(jié)能技術，是因為它是將現(xiàn)代電子技術和計算機技術集于一身。隨著計算技術和集成電路技術的迅猛發(fā)展，變頻調速技術已經日益完善，得到了更加廣泛的應用。它的`基本原理如下：輸油泵作為原油運輸?shù)臉蛄海闹饕饔檬窃驮诘蛪簝妊h(huán)的條件下，向噴油泵輸送足夠壓力和數(shù)量的燃油，這一工作主要由輸油泵中的離心泵來完成。離心泵主要依靠旋轉葉輪對液體的作用把原動機的機械能傳遞給液體這一工作原理，輸油泵的變頻調速正是依據(jù)了離心泵的這一工作特性，對進入和排出輸油泵的原油流量進行調節(jié)。通常運用兩種方法進行調節(jié)，一種是對離心泵內部的葉輪轉速進行調節(jié)，原油流量隨著葉輪轉速的增加而增大，反之則減小。另一種是對離心泵出口的開口閥門大小進行調節(jié)，原油流量隨著閥門開口的增大而變大，反之則變小，這種方法的優(yōu)點是操作簡單，簡便易行，缺點是由于要不斷對閥門進行開關操作，需要消耗大量的能源，會造成對資源的浪費，這和目前我們倡導的節(jié)能環(huán)保的宗旨不符，因此在實際運用中的應用并不廣泛。相反，輸油泵的變頻調速是通過對泵內葉輪的轉速進行調節(jié)來完成的，即輸油泵輸油量的調節(jié)是通過對輸油泵的電機進行變頻改造來完成，最終達到節(jié)能的目的，因此這對技術改造、節(jié)能減排來說是可行的。
3、輸油泵變頻調速的影響因素
改變電機定子的電壓頻率可以改變電機的轉速，進而改變電機的頻率，達到調節(jié)輸油泵內葉輪轉速的目的。由交流電動機工作原理中的轉速關系式：n=60f(1-s)/p，其中f，p，s分別代表輸油泵電機的電源頻率、電機極對數(shù)和轉差率，由上式可知，要想使電機的輸入功率升高，就要使軸功率相應升高，升高軸功率可以通過升高電動機轉速實現(xiàn)，最終通過勻速改變電機的電源頻率來改變轉速。當電機轉速降低時，軸功率降低，輸入功率降低，這樣就實現(xiàn)了輸油泵的變頻調速節(jié)能。影響變頻調速的因素主要有以下幾點：
3.1調速變頻的范圍受輸油泵的工況影響，只有在適宜的情況下才適用調速變頻來節(jié)能。例如當輸油泵的轉速過低，導致功率明顯下降，這時采油調速變頻對效率的影響也會變小，此種情況下采用調頻并不能獲得滿意的效果。
3.2調速范圍還受電機的工作效率影響，在理想的情況下，軸功率會隨著電機轉速的下降而下降，但是當電機出現(xiàn)故障，造成輸出功率與額定功率出現(xiàn)偏離，且偏離幅度較大時，就會使整個輸油泵的工作效率因為電機效率的下降而造成不利的影響。
3.3定速泵的影響，在實際的工作中，因為工作的需要，定速泵和調速泵需要同時工作，不能隨時對輸油泵進行全部的調速控制，這時就要關注定速泵與調速泵的工作狀況，要保證他們都在高效區(qū)運行且達到系統(tǒng)最優(yōu)，因此，定速泵和調速泵共同運行時，它必然會對調速范圍產生影響，也是我們需要關注的。
3.4不同輸油管路的特性曲線不盡相同，不同的特性曲線也會對調速節(jié)能產生影響。
4、輸油泵變頻調速節(jié)能效果分析
我們以TDCG-200變頻器為例，來對輸油泵的變頻節(jié)能效果進行分析，它的特點是可以帶動外輸油泵，并能實現(xiàn)對輸油泵進行變頻調速。在運行的過程中，變頻器為輸油泵的電動機提供可以調節(jié)頻率的電源，對電機實現(xiàn)無極調速，進而使管網的油壓發(fā)生變化。通過對管網壓力的監(jiān)測可以得出，設定的壓力單元內可以為用戶提供符合要求的壓力和流量。當變頻器收到設定信號和反饋信號時，內部的分析程序就會對信號數(shù)據(jù)進行分析計算，并以轉速控制信號輸出。變頻器收到信號后，就會啟動輸油泵，使管網壓力上升，達到預定值后，變頻器的輸出功率同時上升，達到峰值后，變頻器通過控制轉速達到生產的預設值。通過對啟動為50Hz、轉速為1980r/min、輸出量為150m3/h、額定功率為185kW的輸油泵安裝TDCG-200變頻器后進行節(jié)能分析，一年可以節(jié)電66×104kWh以上，節(jié)能效果顯著。
、5結語
輸油泵變頻節(jié)能主要通過對離心泵的轉速調節(jié)，進而對整個機組進行工況控制。利用變頻調速可以有效改善輸油泵的工作效能，節(jié)能效果顯著。在滿足了生產需要、節(jié)能降耗的前提下，還延長了輸油泵的使用壽命，提高了企業(yè)的經濟效益。
參考文獻：
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