楊薇（大慶油田第六采油廠第一油礦,黑龍江大慶163000）

淺談離心泵變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用

楊薇（大慶油田第六采油廠第一油礦,黑龍江大慶163000）

變頻調(diào)速技術(shù)是通過改變電機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，能根據(jù)輸油參數(shù)的不斷變化進行調(diào)整電機的轉(zhuǎn)數(shù)來調(diào)節(jié)流量的大小，有效地抑制機泵運行中的大馬拉小車的現(xiàn)象，減少用電設(shè)備的損耗，使得日輸油量更加平穩(wěn)，易于控制工藝參數(shù)。

外輸油泵;節(jié)流調(diào)節(jié);變頻調(diào)節(jié)

1 變頻調(diào)速的應(yīng)用背景

離心泵在油田的使用過程中主要就是為了調(diào)節(jié)流量，目前對于離心泵流量的調(diào)節(jié)主要有2種方法，一種方法是可以應(yīng)用管路節(jié)流或者是旁路回流的方式進行流量調(diào)節(jié)，另外一種流量調(diào)節(jié)方法是調(diào)節(jié)離心泵的轉(zhuǎn)速，或者是將離心泵的葉輪外徑縮小進行調(diào)節(jié)。

第一種方法雖然操作簡單，但是長期應(yīng)用該方法就會造成經(jīng)濟浪費，出口旁路調(diào)節(jié)能耗增加；而切削葉輪也不利于實際生產(chǎn)的變化，長期使用不經(jīng)濟。變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用能夠有效解決這一難題，通過改變輸油泵的電機的輸出頻率（調(diào)頻范圍為0—50Hz）來調(diào)節(jié)改變電機轉(zhuǎn)速，使泵機組始終處于高效區(qū)運行，保持最佳工作狀態(tài)，來實現(xiàn)輸油泵的工況調(diào)節(jié)，降低能耗增加設(shè)備的利用率，減少電機無用功損耗，是滿足工藝條件下的一條即經(jīng)濟又環(huán)保的技術(shù)途徑。

2 輸油泵機組變頻調(diào)速管理的節(jié)能原理及技術(shù)措施

2.1 離心泵變頻調(diào)速的節(jié)能原理

變頻器主機的基本工作原理是由可控硅整流模塊和高壓大容量的電容把工頻電源的三相交流電轉(zhuǎn)換成直流電，再由大功率晶體管把直流電轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的三相交流電輸出。由三相異步電動機轉(zhuǎn)數(shù)公式n=60f1（1--S）/P可以知道，當電動機的結(jié)構(gòu)沒有改變的時候，也就是磁極對數(shù)P這個參數(shù)與轉(zhuǎn)差率S沒有變化，假如對電源頻率f1進行改變，那么電動機的轉(zhuǎn)數(shù)也就相應(yīng)地隨之改變。因此我們能夠知道變頻器就是在改變電源頻率的基礎(chǔ)上來帶動電動機轉(zhuǎn)數(shù)改變的。

然后我們又按照離心泵比例定律也能夠得出，泵揚程、排量和軸功率都會伴隨離心泵的轉(zhuǎn)數(shù)變化而發(fā)生變化的。從理論的計算上能夠看出，輸油泵的耗電量與轉(zhuǎn)速的立方是成正比例關(guān)系的，所以在降低輸油泵的轉(zhuǎn)速的時候，離心泵就能夠相應(yīng)地節(jié)省能量。假設(shè)把節(jié)流調(diào)節(jié)手動調(diào)節(jié)改變成變頻調(diào)速器來進行控制，那么設(shè)備的耗電量就可以按照與轉(zhuǎn)速成立方的比例下降，也就是節(jié)能效果會更加凸顯。由此可以看出變頻調(diào)速的輸送系統(tǒng)與非調(diào)速系統(tǒng)有所不一樣的是：當流量為定值的時候，可以改變泵的轉(zhuǎn)動速度來對泵的特性曲線Q-H進行改變，這樣就可以調(diào)節(jié)流量，也就省去了非調(diào)速系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥的附加阻力，因此也就會降低泵的動力消耗，而且還能夠使設(shè)備一直處在高效率區(qū)間工作，更好地使用了電能和動力。這就是輸油泵變頻節(jié)能的原理。

2.2 離心泵變頻調(diào)速的技術(shù)措施

變頻調(diào)速系統(tǒng)在輸油機組的整體應(yīng)用過程中，雖然節(jié)省了大量能量，產(chǎn)生了非常好地經(jīng)濟效益，但是因為輸油系統(tǒng)只是油田開發(fā)中的一個重要環(huán)節(jié)，要想實現(xiàn)更好地節(jié)省能量，要想實現(xiàn)輸油機組的連續(xù)運行，除了對相應(yīng)的設(shè)備高要求以外，還要在技術(shù)方案上下功夫，在進行技術(shù)方案的編制中，要充分地考慮現(xiàn)場工藝特點，使方案更有利于現(xiàn)場操作和調(diào)整，更具有實用性，因此在變頻器系統(tǒng)中還要應(yīng)用以下的技術(shù)措施。

一是將系統(tǒng)設(shè)置成工頻和變頻兩種手動工作切換模式，當變頻模式出現(xiàn)系統(tǒng)故障的時候，就可以通過手動將工作模式切換到工頻，這樣就能夠保證輸油泵的正常運轉(zhuǎn)，減少修停時間。

二是在設(shè)備系統(tǒng)運行的現(xiàn)場要設(shè)置啟動、停止以及緊急停止按鈕等不同情況的緊急按鈕，控制室內(nèi)要對運轉(zhuǎn)參數(shù)進行時時監(jiān)控，這就既方便了現(xiàn)場人員的操作，也使系統(tǒng)運行參數(shù)隨時處于監(jiān)控狀態(tài)下。

三是系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)頻率調(diào)節(jié)方式可以應(yīng)用開環(huán)手動調(diào)節(jié)，這樣的設(shè)置主要是輸油系統(tǒng)運行的自身特點，因為如果設(shè)置為閉環(huán)系統(tǒng)，那么就會造成系統(tǒng)死機的可能性，給輸油系統(tǒng)的安全和平穩(wěn)運行帶來隱患。而這種開環(huán)控制模式，各單位通過一定時間的使用和模式，逐漸形成了不同工況下的人為地設(shè)定和調(diào)整變頻系統(tǒng)的參數(shù)，這樣即減少了初期建設(shè)投資，又能保障系統(tǒng)安全平穩(wěn)運行。

四是進一步優(yōu)化系統(tǒng)的保護參數(shù)，為了保證輸油系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，在選取輸油系統(tǒng)的時候必須要慎重，對于輸油系統(tǒng)的保護參數(shù)要根據(jù)現(xiàn)場工況進行實際設(shè)定，以免使變頻系統(tǒng)太過靈敏而使輸油泵停止工作。

3 變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用效果

（1）能按n=60f1（1--S）/P所給出的關(guān)系式，實現(xiàn)了平滑無極調(diào)速的目的，而且范圍大、精度也非常高；并還能使電動機的固有機械特性得到保持，沒有附加轉(zhuǎn)差損耗，效率高，電動機啟動電流小，啟動能耗低。運用電子計算機實施過程控制，具有各種保護措施，運行可靠，提高了控制精度和工況穩(wěn)定性。

（2）工頻和變頻互相鎖定，有效防止崗位員工誤操作。

（3）在變頻狀態(tài)下可以實現(xiàn)手動調(diào)節(jié)與自動調(diào)節(jié)的互相切換，由于變頻器輸出時只能拖動一臺泵的電機，而且絕對禁止工頻電壓反送到變頻器的輸出端，所以本系統(tǒng)作了嚴格的連鎖條件限制，既方便崗位員工操作，又保證了泵機組的安全運行。

（4）設(shè)置緊急停泵按鈕，一旦輸油泵機組出現(xiàn)異常故障，只需按下此按鈕即可立即停泵，保證泵機組的安全。

4 結(jié)語

通過改變電機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，能根據(jù)輸油參數(shù)的不斷變化進行調(diào)整電機的轉(zhuǎn)數(shù)來調(diào)節(jié)流量的大小，有效地抑制機泵運行中的大馬拉小車的現(xiàn)象，減少用電設(shè)備的損耗，由于實現(xiàn)了自動調(diào)節(jié)，使得日輸油量更加平穩(wěn)，易于控制工藝參數(shù)，既減輕操作者的勞動強度，改善了工作環(huán)境。還能節(jié)約電能，降低設(shè)備的維護費用，延長設(shè)備的使用壽命，提高了工作效率。