李發(fā)旺 楊仙峰（長慶油田分公司超低滲透油藏第二項目部 甘肅 慶陽 745100）

一、變頻調(diào)速技術簡介

1.對于變頻的理解

變頻，顧名思義就是指的是改變電源的頻率。變頻對于電機的主要意義在于它的頻率依據(jù)電機轉動速度不同的速度狀態(tài)的要求而發(fā)生相應的改變，這樣一來以便達到電機的最好的運行的狀態(tài)。而且變頻依據(jù)它的工作的效益又可以分為直流變頻和交流變頻，而且直流變頻主要應用在家電方面，然而交流變頻技術則是主要應用在工業(yè)生產(chǎn)之中的調(diào)速的節(jié)能上面。

2.變頻調(diào)速的基本的工作原理

根據(jù)電機的基本理論可以知道，當電機的轉動速度n在電機磁極對數(shù)為p一定的情況下和電源的頻率f是成正比的。例如，當磁極的對數(shù)為兩級的時候，而電源頻率為50HZ的時候，電機的轉動速度為1500轉/分；而當電源的頻率為20HZ的時候，電動機的轉動速度額相應的變?yōu)榱?00轉/分。當連續(xù)的改變供電的電源的頻率的時候，就可以很平滑的調(diào)節(jié)電動機的轉動速度了，這個就是變頻調(diào)速的最基本的原理。

二、節(jié)能的分析和計算

1.圖解法進行分析節(jié)能的效果

根據(jù)流體力學的最基本的定律可以知道：風機、泵類設備都是數(shù)據(jù)平方轉矩的負載，它的轉動速度n和流量Q，壓力H及其它的軸功率P有如下的關系：Q與n成正比例關系，H與n的平方成正比例關系P與n的三次方成正比例關系。我們現(xiàn)在以油田里的一臺的水泵作為例子，假如它的出口段的壓頭為H0，即出口壓頭為泵的入口和管路的出口的靜壓力的差，額定的轉動速度為n0,閥門全部打開的時候管網(wǎng)的阻力特性是r0，額定的工作情況下和他相對應的壓力是H，出口的流量是Q，如圖1所示，在現(xiàn)場的控制時，經(jīng)常應用水泵的定速運行出口閥門控制流量。那么當流量從Q1減少到了50%到Q2的時候，閥門的開度減少使得網(wǎng)管的特性曲線由r0改變到r1的時候，系統(tǒng)的工作點就要沿著方向I由原先的A點轉移到B點，那么受到的節(jié)流作用力的影響壓力H也會發(fā)生相對應的改變，也就是會有H變?yōu)镠z。那么水泵抽功率的實際值（Kw）由以下的公式計算出來：

其中，這個公式里面的P、Q、H、ηa、ηb分別代表的是功率、流量、壓力、水泵的效率和傳動裝置的效率，直接傳動為1。假如總的效率(ηa·ηb)是1，那么水泵由A點轉移到B的工作點的時候，電動機的節(jié)能的功率就為AQ1OH1與BOQ2OH2之間的面積的差值。假如應用變頻調(diào)速的方法來進行改變水泵的轉動速度n，當流量的從Q1減少了50%到Q2的時候，則管網(wǎng)的特性曲線那么就是用一條曲線r0，系統(tǒng)的工作點就會沿著方向Ⅱ由原先的A點的移動到C點，水泵的運行也會更加的趨向于科學合理化。當閥門全打開的時候，只要在管網(wǎng)阻力的情形下，系統(tǒng)就可以滿足現(xiàn)場的流量的要求，那么能量的消耗量也就會較少。與此同時，電動機的節(jié)省的功能消耗AQ1OH1和CQ2OH3的面積的之差。我們現(xiàn)在來比較應用打開閥門開度的調(diào)節(jié)和水泵的轉動速度的控制，那么明顯是應用水泵的轉動速度的調(diào)節(jié)更加的合理科學，而且更加具有節(jié)能的效果。另外，我們從圖還可以看出，當閥門調(diào)節(jié)時候，系統(tǒng)的壓力H則會升高，這樣一來就會對整個管路和閥門的密封作用就會形成嚴重的威脅和破壞；我們知道變頻轉動的速度調(diào)節(jié)時候H與n的關系是H與n成正比例關系，也就是壓力H將會隨著泵的轉動速度n的變低而變低的，這樣就會使得系統(tǒng)也不會產(chǎn)生不好的影響。

上面我們講的是經(jīng)過圖解法來分析變頻調(diào)速采用在注水泵里面的節(jié)能的效果。我們比較容易發(fā)現(xiàn)：當現(xiàn)場對水泵的流量的需求從100%降低到50%的時候，應用變頻調(diào)速的辦法可以比原先的閥門的調(diào)節(jié)節(jié)省BCH3H2所對應的功率的大小，這是的節(jié)能的效率會在75%以上。

2.變頻調(diào)速技術在油田節(jié)能效果分析

在沒有裝變頻調(diào)速之前，由YB250M—2型、55Kw的異步電動機在電網(wǎng)輸出頻率50Hz的情形下，假如把額定的轉動速度帶動輸油泵高速的運轉。在這樣的轉動速度下就要求有足夠的供油量，假如按照產(chǎn)油量根本滿足不了泵的額定的流量。所以在沒有安裝變頻前，那么只能應用閥門節(jié)流調(diào)節(jié)的辦法，經(jīng)過把輸油泵的出口閘門快要關閉了將一半進行提供泵的剩余的揚程。應用這樣的方案就能夠暫時的解決輸油泵供液不足的問題，這樣也會在一定的程度上可以減少泵的剩余的揚程，然而在電動機的轉動速度沒有改變的情況下，帶動輸油泵仍然可以相同的轉動速度轉動，這樣就會導致泵的壓強會升高。這個時候長期運行的狀態(tài)就會對泵的機封、軸承的磨損比較的嚴重，會造成泵的機封出現(xiàn)刺漏的情況，會大大的縮短泵的使用的壽命。除了這個能產(chǎn)生不良的影響之外，這種辦法是不能具有很好的節(jié)能的節(jié)電的效果的。在安裝變頻調(diào)速節(jié)能裝置之后，在泵的出口的閘門全部打開的情形下，可以應用變頻調(diào)速的技術來進行調(diào)節(jié)泵的轉動的速度使得泵的供液量得到滿足，而且可以達到他的主要的目的，也就是具有良好的節(jié)能節(jié)電的效果，與此同時還能夠使得泵在高速運轉的時候不會產(chǎn)生不好的影響。

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