王志東 鄭鑫杰 姜海永

摘 要：變頻調(diào)速技術(shù)屬于一項綜合性技術(shù)，其中涉及到多種技術(shù)，主要涵蓋交流電源變換技術(shù)、電力電子技術(shù)和微電腦控制技術(shù)。變頻調(diào)速技術(shù)在實際應(yīng)用的過程中是利用電源輸入頻率來控制電機的轉(zhuǎn)速，進而達到控制設(shè)備儀器運行效率的目的。而油氣集輸站在進行原油輸送時，對輸油泵設(shè)備的自身控制能力提出了較高的要求，只有保證輸油泵設(shè)備的運行效率與實際原油輸送量相符才能保證集輸系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。此時就突出了變頻調(diào)速技術(shù)的重要作用，在輸油泵電機上的應(yīng)用可以保障輸油泵設(shè)備的柔性啟動。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速技術(shù)；長慶油田；輸油泵；電機

由于油田輸油泵設(shè)備運行的過程中，依據(jù)原油輸送量的不同，對于輸油泵的運行效率也提出了較高的要求。怎樣在保證輸油泵運行質(zhì)量的基礎(chǔ)上，滿足原油輸送需求已經(jīng)成為集輸站工作中的重點內(nèi)容。變頻調(diào)速技術(shù)，在油田輸油泵電機上的應(yīng)用，可以有效控制輸油泵運行效率，不僅能夠節(jié)省電能消耗，還能起到保護輸油泵設(shè)備的作用。文中就以長慶油田的安塞油田張渠集中處理站的原油運輸工作為例，對變頻調(diào)速技術(shù)在輸油泵電機上的運用進行探討。

1 安塞油田張渠集中處理站的基本情況

本次所研究的安塞油田張渠集中處理站的總體庫容量為4000m3，其中凈化油安全庫容量為3400m3。該集中處理站的凈化油處理量為每年104t。張渠集中處理站的主要作業(yè)內(nèi)容為對該區(qū)域內(nèi)的含水原油進行凈化處理，并且進行集中外輸。數(shù)據(jù)顯示，安塞油田張渠集中處理站的日輸出量為600m3。而在該處理站中所選用的輸油泵僅需要達到每小時30m3即可滿足處理站的輸油需求。該集中處理站所選用的輸油泵為型號是TDWY45-50×12的離心輸油泵。具體參數(shù)如下，電機功率是132kW，在每天持續(xù)運行二十小時的情況下，每日消耗電量2640kW·h，年均消耗電量963600kW·h。

2 變頻調(diào)速技術(shù)在油田輸油泵電機上的應(yīng)用探討

在環(huán)境和能源問題日益顯著的基礎(chǔ)上，我國針對各類生產(chǎn)活動提出了節(jié)能環(huán)保的政策要求，油田開采與集運的過程中會造成大量能源損耗。同時，油氣運輸?shù)倪^程中也會形成一定的電能消耗，油田企業(yè)要想獲得可持續(xù)發(fā)展，就必須順應(yīng)國家的政策要求，采取有效的措施進行節(jié)能生產(chǎn)。油氣集輸?shù)倪^程中，輸油泵的運行功率如果不能得到有效控制就會帶來一定的能源消耗，有違我國的節(jié)能環(huán)保政策要求，而變頻調(diào)速技術(shù)在輸油泵電機上的應(yīng)用，可以有效達到節(jié)能效果，并且在安裝操作方面也相對簡便。下面就針對變頻調(diào)速技術(shù)在輸油泵電機上的應(yīng)用效果進行闡述。輸油泵運行的過程中，電動機會吸收一定量的電功率，并且利用內(nèi)部的電磁將其轉(zhuǎn)化為機械能功率輸出。在此過程中，必定會產(chǎn)生一定的能源損耗，而在變頻器的作用下，會形成恒轉(zhuǎn)矩運行，進而降低電動機的能源消耗。

2.1 U1/f比值變化的影響

輸油泵電機在實際運轉(zhuǎn)的過程中，轉(zhuǎn)子與定子發(fā)生的銅損現(xiàn)象與電機的運行頻率并不存在直接關(guān)聯(lián)。然而，在運行時，特定環(huán)境下需要對定子繞組電壓進行調(diào)整。同時，也需對頻率和外施電源電壓進行調(diào)整。在此基礎(chǔ)上，U1/f比值必定會發(fā)生變化。另外，當電動機的運行狀態(tài)處于最佳狀態(tài)時，U1/f比值也會相應(yīng)發(fā)生改變。此時，電流的變化會對銅損造成影響，頻率改變也會對銅耗形成一定影響。為此，便可以通過變頻器來改變輸油泵電機運行頻率，從而降低銅耗。

2.2 鐵耗影響

輸油泵運行的過程中，電機中的鐵耗會隨著頻率的變化而發(fā)生改變。當發(fā)動機的頻率降低時，鐵耗也會隨之降低。然而，在應(yīng)用電壓型逆變器變頻電源對電動機進行電源供給時，電源電壓中的高次諧波分量會與正弦波電源所產(chǎn)生的鐵耗形成一定的差異。相對來說，高次諧波分量的鐵耗較大。除此之外，其余的部分損耗也會在高次諧波分量增大的同時，產(chǎn)生增加，從而產(chǎn)生大量的能源消耗。

2.3 機械損耗影響

相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，輸油泵的電動機在實際運行的過程中，軸承元件的摩擦損耗會與電動機的轉(zhuǎn)速形成正比關(guān)系，通風損耗也與電動機的轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系。為此，當電動機的運行頻率發(fā)生改變時，軸承元件損耗與通風損耗均會發(fā)生改變。我們可以利用變頻調(diào)速技術(shù)，對電源頻率進行調(diào)整，在保證輸油功率的基礎(chǔ)上，有效控制電源頻率，從而達到降低軸承元件摩擦損耗與通風損耗的目的。在對輸油泵電機運行的過程中，各類損耗量進行分析之后可以得出，機械損耗占整體損耗的50%以下。為此，對于部分機械損耗量可以忽略不計。針對一些損耗量較大的因素進行綜合考慮，并且利用變頻器對其運行頻率進行控制，對電機運行的整體能源消耗形成有效控制，進而達到節(jié)能生產(chǎn)的效果。在針對上述內(nèi)容進行分析，可以看出，使用變頻器之后，電動機的總體損耗可以有效降低。由此可見，變頻調(diào)速技術(shù)在長慶油田輸油泵電機中進行應(yīng)用的重要性。

3 現(xiàn)場變頻節(jié)能實際效果

根據(jù)在實際運行中測得的數(shù)據(jù)，按輸油30m3/h計，每小時可節(jié)約電量33kW·h；每天輸油時間20h，每天可節(jié)約660kW·h。年節(jié)約電量共240900kW·h，節(jié)約電費約15.7萬元，節(jié)能25%，節(jié)能效果非常明顯。

參考文獻：

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[2]任敬.變頻調(diào)速技術(shù)在聯(lián)合站中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014（22）.

作者簡介：

王志東（1987- ），男，甘肅會寧人，本科，主要從事石油工程。