油田機(jī)泵設(shè)備變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析

吳坤朋

摘 要：油田機(jī)泵設(shè)備運(yùn)行過程中往往存在運(yùn)行效率與實(shí)際產(chǎn)出不匹配的情況，大量能源產(chǎn)生了不必要的損耗，油田企業(yè)急需針對(duì)能耗問題開展節(jié)能改造工作。本文對(duì)機(jī)泵變頻節(jié)能技術(shù)的原理和機(jī)泵高能耗的原因進(jìn)行了介紹，分析了變頻節(jié)能在在油田機(jī)泵設(shè)備中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，以期為油田相關(guān)工作人員提供參考。

關(guān)鍵詞：油田;機(jī)泵設(shè)備;變頻節(jié)能技術(shù);發(fā)展趨勢(shì)

引言：在技術(shù)研究不斷深入的情況下，國內(nèi)的變頻節(jié)能技術(shù)在性能方面有了較大提升，在節(jié)能改造工作中得到廣泛應(yīng)用。油田企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)能耗的有效控制，通常采取將變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于機(jī)泵設(shè)備的優(yōu)化改造方式，而在這一技術(shù)的幫助下，油田企業(yè)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)經(jīng)營效益的增長，進(jìn)一步促進(jìn)了油田設(shè)備的可持續(xù)運(yùn)行。

1 油田機(jī)泵進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造的意義分析

石油化工企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營過程中往往需要消耗大量能源，而針對(duì)機(jī)泵這一耗能大戶應(yīng)用節(jié)能技術(shù)則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，同時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)、能耗降低、效益提升等生產(chǎn)目標(biāo)[1]。油田機(jī)泵設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)需要依靠傳感器進(jìn)行信號(hào)的靈敏傳遞，確?？刂圃O(shè)備對(duì)運(yùn)行參數(shù)的高效調(diào)整，相關(guān)信息數(shù)據(jù)也可以用于生產(chǎn)過程分析，進(jìn)一步提升工作效率，而如果未能合理應(yīng)用相關(guān)節(jié)能技術(shù)，將會(huì)出現(xiàn)傳感器信號(hào)傳遞失誤、控制不靈敏等影響能耗的問題。而且，油田機(jī)泵設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境使得其對(duì)節(jié)能技術(shù)在高溫高壓適應(yīng)性方面的要求較高，這需要企業(yè)在節(jié)能改造的過程中充分考慮設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境要求，盡可能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)泵運(yùn)行過程的高效控制。

2 機(jī)泵設(shè)備變頻節(jié)能技術(shù)原理

變頻節(jié)能技術(shù)在油田企業(yè)中的應(yīng)用是依靠變頻設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，該設(shè)備主要用于對(duì)電機(jī)定子頻率進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)定子轉(zhuǎn)速的有效看能夠在，進(jìn)而使得機(jī)泵的電壓與頻率之比出現(xiàn)變化[2]。另一方面，油田企業(yè)還可以針對(duì)閥門調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的目標(biāo)，具體需要通過變頻調(diào)速設(shè)備在閥門開啟后調(diào)整電源頻率，以此來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。一般而言，變頻調(diào)速的控制電路具有單、雙兩種回路模式，單回路模式能夠依靠變頻調(diào)速對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，使得變頻設(shè)備輸送效率產(chǎn)生變化，進(jìn)而對(duì)機(jī)泵流量進(jìn)行高效調(diào)節(jié)。雙回路模式則依靠調(diào)節(jié)主控制回路對(duì)機(jī)泵分流情況進(jìn)行高效控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

3 機(jī)泵能耗高的原因分析

在油田企業(yè)中，機(jī)泵是轉(zhuǎn)油站等區(qū)域中的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行過程中對(duì)電能的消耗量極高，在工作效率低下的情況下，機(jī)泵將做出大量無用功而產(chǎn)生嚴(yán)重的電能浪費(fèi)情況，這也使得油田企業(yè)對(duì)機(jī)泵節(jié)能降耗的新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝極其重視，下面對(duì)機(jī)泵高能耗的原因進(jìn)行具體分析。機(jī)泵排量不符合工作要求的情況下會(huì)出現(xiàn)高能耗的情況[3]。在油田開采出現(xiàn)，油田企業(yè)通常會(huì)應(yīng)用大量機(jī)泵以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)液量最大幅度的提升，然而雖然油田儲(chǔ)量的不斷降低，轉(zhuǎn)油站所應(yīng)用的機(jī)泵排量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出實(shí)際運(yùn)行需求，導(dǎo)致機(jī)泵實(shí)際功率與能耗嚴(yán)重不匹配，引發(fā)嚴(yán)重的能耗問題。此外，部分企業(yè)雖然意識(shí)到機(jī)泵效率低下產(chǎn)生的能耗問題，也針對(duì)性地應(yīng)用了一系列的變頻調(diào)速設(shè)備，但由于技術(shù)人員所配置的變頻調(diào)速設(shè)備并不符合機(jī)泵運(yùn)行控制需求，導(dǎo)致節(jié)能設(shè)備的效果無法有效發(fā)揮，反而產(chǎn)生了不必要的電能損耗。

4 油田機(jī)泵設(shè)備變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來，變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展極其迅速，無論是油田生產(chǎn)還是各行業(yè)領(lǐng)域均起到極大作用。在發(fā)展過程中，變頻技術(shù)能夠與模糊控制、計(jì)算機(jī)、傳感器等各類高新技術(shù)融合，有效改善了油田機(jī)泵的運(yùn)行效率。例如，大慶油田在開發(fā)薩北東南區(qū)塊油井的過程中，因油井產(chǎn)液能力低下，出現(xiàn)井下工業(yè)無法滿足機(jī)泵排量需求的情況，導(dǎo)致抽油機(jī)低效運(yùn)行;后續(xù)，大氣油田針對(duì)這一問題將變頻控制系統(tǒng)安裝于抽油機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)其抽汲參數(shù)、工作模式、沖程速度的快速調(diào)整，解決了抽油機(jī)啟動(dòng)載荷的沖擊問題，提升了產(chǎn)液效率，達(dá)成了增產(chǎn)、節(jié)能等工作目標(biāo)。

然而在油田企業(yè)中，該技術(shù)的應(yīng)用依然存在較多問題。部分油田雖然引進(jìn)了變頻調(diào)速裝置，所引進(jìn)的裝置智能化程度往往較低，對(duì)機(jī)泵轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)依靠簡單的閉環(huán)控制乃至開環(huán)控制來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，油田企業(yè)未能將變頻器設(shè)備與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)融合，導(dǎo)致多臺(tái)設(shè)備無法依靠變頻器進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)信息無法共享，設(shè)備分散管理影響了工作效率。部分油田企業(yè)在變頻器應(yīng)用時(shí)未曾了解其運(yùn)行參數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)工藝流程的匹配度，在自身缺少相關(guān)開發(fā)改造人員的情況下，變頻器的應(yīng)用效果無法得到有效發(fā)揮。此外，利用變頻器進(jìn)行節(jié)能改造時(shí)需要承載一定的設(shè)備采購和改造安裝成本，部分油田企業(yè)的改造結(jié)果與預(yù)期不符，而且還存在故障頻發(fā)等問題，影響了油田企業(yè)的高效發(fā)展。

5 變頻節(jié)能技術(shù)自機(jī)泵設(shè)備中的應(yīng)用管理策略

為了充分發(fā)揮變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用效果，油田企業(yè)需要從人員管理和技術(shù)應(yīng)用兩方面入手。一方面，企業(yè)需要針對(duì)油田機(jī)泵操作、維護(hù)相關(guān)崗位人員制定相應(yīng)的責(zé)任制度，定期組織人員培訓(xùn)相關(guān)操作、維護(hù)技術(shù)手段，確保人們明確相關(guān)技術(shù)方法、工藝流程，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理變頻技術(shù)應(yīng)用期間存在的隱患問題以及機(jī)泵設(shè)備的運(yùn)行異常情況。另一方面，油田企業(yè)需要制定專用的變頻節(jié)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，組織人員定期巡查技術(shù)應(yīng)用情況，嚴(yán)格排查技術(shù)應(yīng)用后的機(jī)泵設(shè)備運(yùn)行情況，明確設(shè)備缺陷問題以及技術(shù)隱患，同時(shí)做好相關(guān)記錄工作，為后續(xù)的優(yōu)化調(diào)整提供數(shù)據(jù)參數(shù)。

6 油田機(jī)泵設(shè)備變頻節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

各行業(yè)的發(fā)展均離不開電力能源的支持，能夠優(yōu)化油田機(jī)泵設(shè)備運(yùn)行效率，緩解油田能耗壓力的變頻節(jié)能技術(shù)成為油田企業(yè)及其他相關(guān)行業(yè)研究應(yīng)用的重點(diǎn)方向。就目前而言，變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展前景較為廣闊，其后續(xù)將區(qū)域數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，各種技術(shù)的相互融合提供的變頻調(diào)速的工作效率，減少了變頻器相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行能耗。

在智能化方面，油田機(jī)泵電機(jī)的強(qiáng)耦合、多變量參數(shù)特點(diǎn)使得傳統(tǒng)的控制方式難以滿足工作需求，未來的變頻節(jié)能技術(shù)將與智能化人工審計(jì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合，依靠智能化系統(tǒng)的自我學(xué)習(xí)能力使得變頻調(diào)速技術(shù)在節(jié)能方面的作用愈發(fā)突出。在數(shù)字化方面，變頻器相關(guān)設(shè)備的構(gòu)件將更加簡單，節(jié)能改造的可靠性、靈活度進(jìn)一步提升，技術(shù)人員能夠遠(yuǎn)程完成故障的快速診斷和調(diào)控。在標(biāo)準(zhǔn)化方面，由于變頻器設(shè)備應(yīng)用過程中需要利用總線適配器模塊連接相關(guān)設(shè)備，而各相關(guān)模塊、通信技術(shù)將趨于標(biāo)準(zhǔn)化，用戶能夠自然實(shí)現(xiàn)相關(guān)部件的搭配組合，有效提升變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用效果。在高頻化方面，為了避免諧波干擾問題，提高機(jī)泵設(shè)備功率因數(shù)，變頻節(jié)能設(shè)備將朝著高頻化方向發(fā)展，為了滿足高頻運(yùn)行需求，IGCT、IGBT等新型電子元件將應(yīng)用與變頻控制電路中。在模塊化方面，油田機(jī)泵設(shè)備所應(yīng)用的變頻調(diào)速裝置將在大規(guī)模集成電路技術(shù)的支持下，實(shí)現(xiàn)電子元件的集成化、模塊化生產(chǎn)，后續(xù)的變頻控制系統(tǒng)將有眾多IC芯片構(gòu)建，節(jié)能改造的成本也將進(jìn)一步降低。

結(jié)束語：

綜上所述，變頻調(diào)速技術(shù)能夠有效改善油田機(jī)泵設(shè)備運(yùn)行過程中存在的高能耗問題，然而在實(shí)際應(yīng)用過程中往往容易因?yàn)樽冾l調(diào)速設(shè)備的智能化水平較低、變頻節(jié)能裝置與油田生產(chǎn)運(yùn)作過程不匹配、變頻器故障率高等情況影響了節(jié)能效果的發(fā)揮。在后續(xù)發(fā)展中，變頻節(jié)能技術(shù)將與計(jì)算機(jī)、人工智能、信息化相關(guān)技術(shù)相互融合，朝著模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的發(fā)展發(fā)展，為油田機(jī)泵設(shè)備的節(jié)能、高效運(yùn)行提供助力。

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