變頻器在輸油崗中的應用

田成

[摘 要]由于我國目前用油量不斷攀升，在整個原油輸送過程中，變流量進行輸送能夠適應大多數(shù)的工況要求。在輸油過程中進行流量調(diào)節(jié)過程中，因為輸油泵的節(jié)流調(diào)節(jié)作用會造成嚴重的油量損失，造成能源的浪費，同時還會對泵形成漩渦沖擊作用，產(chǎn)生劇烈的振動和噪音，會造成整個系統(tǒng)使用壽命的降低。如果使用車削葉輪或者多級泵進行改造，同時在系統(tǒng)中加入閥門來進行節(jié)流，仍會造成一定程度的損失。變頻器技術在我國發(fā)展比較成熟，而其用于調(diào)速方面是近年來剛發(fā)展起來的一門新技術，自動化程度比較高，且能夠有效地調(diào)節(jié)速度與流量，具有非常好的市場前景。

[關鍵詞]變頻器；輸油泵；調(diào)速；節(jié)能

中圖分類號：G115 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）01-0289-01

引言

伴隨著我國電子工業(yè)技術的不斷發(fā)展，交流變頻器經(jīng)過了近幾十年的發(fā)展已經(jīng)迅速進入到工業(yè)調(diào)速領域，其可以完全控制開口閥門，同時通過改變泵的轉(zhuǎn)速來進行流量控制，節(jié)流效果明顯且能源浪費比較少。因為變頻器具有調(diào)速范圍廣、與設備融合性高一級再生制動容易等優(yōu)勢，被廣泛使用在石油化工等領域。

1.交流變頻器的工作原理

通常，我們把電壓和頻率固定不變的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷夯蛘哳l率交互變化的交流電的裝置稱之為“變頻器”。該種裝置通常會把三相或者單相交流電轉(zhuǎn)化為直流電（DC）。然后再將已經(jīng)轉(zhuǎn)化后的直流電轉(zhuǎn)化為三相或者單相交流電。變頻器能夠?qū)㈦娫吹妮敵鲱l率與電壓同時改變，也就是能夠改變電機運行曲線上的n0，使電機的運行曲線向下移動。由此可見，變頻器能夠?qū)㈦姍C以較小的啟動電流而或者較大的啟動轉(zhuǎn)矩，進而實現(xiàn)啟動較大載荷。變頻器具有較好的調(diào)壓、調(diào)頻、穩(wěn)壓、調(diào)速等基本功能，通過將先進的科學技術應用其中，雖然價格較為昂貴，但是性能良好，內(nèi)部結構比較復雜但是使用起來非常便捷，所以其不僅僅使用在啟動電機方面，在其他的各個領域都有了較大范圍的使用。目前我國變頻器技術相對較成熟，各種各樣的功率、外形、體積、用途等都有，伴隨著技術的不斷發(fā)展和進步，其技術水平不斷提高，成本不斷下降，未來發(fā)展空間巨大，也必然會帶動我國各樣各業(yè)快速發(fā)展。

2.變頻控制方式

在輸油過程中，如果使用變頻器來控制輸送的流量以及泵的效率，那么就實現(xiàn)非常好的節(jié)能效果。但是為了保證其能夠正常工作，輸送過程中除了要保證所用設備具有非常高的可靠性之外，還應該與工業(yè)技術相結合，充分考慮現(xiàn)場施工環(huán)境，保證啟動、停機以及調(diào)節(jié)各個方面的安全性，提高輸油效率。

2.1能夠手動切換變頻和工頻的功能

只要變頻系統(tǒng)出現(xiàn)影響功能性的故障，能夠手動切換到工頻檔，脫離變頻系統(tǒng)，在進行變頻系統(tǒng)的維修過程中能夠保證設備輸油的正常運行，以滿足日常輸油的需求，不致影響日常的使用。

2.2利用開環(huán)手動方式調(diào)節(jié)運轉(zhuǎn)頻率

考慮到系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性要求，以及反打孔盜油的要求，對壓力變化積極的進行定位捕捉的特性，本調(diào)節(jié)系統(tǒng)不適用于閉環(huán)調(diào)節(jié)控制。因為輸油泵在使用過程中一旦出現(xiàn)波動就會對整個輸油系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響，比如使用閉環(huán)控制，非常容易導致系統(tǒng)出現(xiàn)自動停機現(xiàn)象，或者導致整個輸油系統(tǒng)出現(xiàn)紊亂，因為調(diào)速系統(tǒng)的自行對壓力變化積極跟蹤并且進一步無法準確確定位壓力的變化點，對于整個輸油生產(chǎn)造成非常嚴重的影響。而人為使用開環(huán)控制，經(jīng)過了一定運行時間的研究發(fā)現(xiàn)，在不同的使用情況下，對變頻系統(tǒng)參數(shù)進行人為設定和調(diào)節(jié)，能夠有效的降低一部分成本，同時能夠提高輸油系統(tǒng)的安全性。

2.3優(yōu)化系統(tǒng)保護參數(shù)

在進行輸油系統(tǒng)選擇過程中，必須要利用先進的技術進行合理的匹配和選擇，同時要在系統(tǒng)中設置一些保護參數(shù)。這樣做的主要目的是為了防止過靈敏保護變頻系統(tǒng)導致的輸油泵出現(xiàn)停機現(xiàn)象，對整個輸油系統(tǒng)的操作穩(wěn)定性造成非常嚴重的影響，甚至還會影響整個系統(tǒng)的正常工作。

3變頻器的應用效果

3.1變頻器的工作過程簡介

變頻器進行調(diào)節(jié)的工作過程為：變頻器根據(jù)差壓變送器將系統(tǒng)檢測的凈化油緩沖罐的液位信號，與變頻器的給定信號進行比較，兩者比較之后的差值進行自動調(diào)節(jié)外輸送泵的轉(zhuǎn)速，進而達到凈化油緩沖罐也為的自我了解作用，保證凈化油緩沖罐一直處于相對穩(wěn)定的認為設定高度。一旦其發(fā)生變化，會造成差壓變送器輸出信號隨之發(fā)生變化，輸入變頻器進行調(diào)節(jié)后，輸油泵電源頻率發(fā)生變化，使得電動機轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，當脫后原油的數(shù)量處于穩(wěn)定范圍內(nèi)時，就出出現(xiàn)相對穩(wěn)定的運行狀態(tài)，油泵的轉(zhuǎn)速也處于穩(wěn)定狀態(tài)；油量增大時，凈化油罐的也為會升高，那么油泵轉(zhuǎn)速會升高，其出油量會持續(xù)上升；反之，當油量減少時，凈化油緩沖罐的液位下降，油泵的轉(zhuǎn)速會降低，出油量也會隨之下降。這就保證了緩沖罐的液位一直保持在1.5m左右，進行實現(xiàn)輸油量的平穩(wěn)運行。

3.2應用變頻器后實現(xiàn)的經(jīng)濟效益

輸油崗中安裝變頻器之后，外輸油泵的輸油單耗由0.6Kwh/t下降到0.15Kwh/t左右，輸油單耗從總體上來看下降了0.45Kwh/t，輸油系統(tǒng)的工作效率有原來的40.2%提高到45%。假設某輸送管道全面的輸油量為700000噸計算，每年可以減少耗電量為700000tX0.45Kwh/t=315000Kwh，以每度電0.4元計算，每年可以節(jié)約電費為315000X0.4=126000=12.6萬元。由此可見，運行一年后即可收回所有安全費用。同時，因為達到了自動調(diào)節(jié)的作用，凈化油緩沖罐也為一直位于40%左右，充分的保證日輸油量的穩(wěn)定性，并且大大降低了所有從事該崗位工人的工作量以及工作強度，提高其工作質(zhì)量，保證了輸油量整體穩(wěn)定性，進而保證安全生產(chǎn)的順利開展下去。

4結語

在輸油系統(tǒng)中使用電子計算機進行過程控制，具有多種保護性措施，同時能夠保證運行的可靠性實現(xiàn)連續(xù)控制，進而提高整個工程的控制精度和共工況穩(wěn)定性。變頻狀態(tài)下，同時可以進行手動與自動調(diào)節(jié)的相互轉(zhuǎn)換，可以提高工作效率，降低操作工人的勞動強度。變頻調(diào)節(jié)技術近年來發(fā)展迅速，伴隨著大功率、高電壓變頻器的出現(xiàn)，變頻節(jié)能優(yōu)勢非常明顯。而技術的成熟必然帶來成本的降低，隨著而來價格也在不斷下降，變頻器的價格已經(jīng)由原先的2200～2600元/kW下降到1400～1800元/kW。比如幾年來我國的西氣東輸工程，高壓變頻器單臺機組的容量已經(jīng)超過了20MW，節(jié)能效果非常明顯，調(diào)節(jié)的靈活性也日趨顯現(xiàn)。中國石油天然氣管道工程有限公司承擔的蘇丹六區(qū)輸油管道，其輸油泵就應用了變頻器進行輸送速度的調(diào)節(jié)。近年來我國參與到國際工程建設項目數(shù)量逐漸增多，變頻調(diào)速技術在輸油管道系統(tǒng)中必然發(fā)揮巨大的作用，其也會會未來輸油管道建設產(chǎn)生非常深遠的影響。

參考文獻：

[1]中壓變頻器在海上采油平臺潛油電泵中的應用[J]. 杜海濤. 中國石油和化工標準與質(zhì)量. 2012（14）

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