輸油泵變頻節能技術(shù)分析論文
摘要：石油化工業(yè)對國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重要的意義，輸油泵作為原油生產(chǎn)過(guò)程中的重要耗能設備，對輸油泵進(jìn)行技術(shù)改造、降低能耗、提高效率，成為技術(shù)工作人員長(cháng)期研究的課題。本文通過(guò)對輸油系統的能耗現狀分析、輸油泵變頻調速節能技術(shù)的原理和影響因素的闡述，分析了輸油泵的節能效果。
關(guān)鍵詞：節能；變頻調速；輸油泵
目前，輸油泵的變頻調速器可以最大限度的降低能耗，保護電機，而變頻調速器的核心技術(shù)便是變頻調速技術(shù)，變頻調速節能技術(shù)是一種交-直-交電源變換技術(shù)，它集電腦控制和電子技術(shù)于一身。這項技術(shù)的應用，不僅具有節能降耗的效果，而且還能夠實(shí)現高精度的調速。目前被廣泛應用于輸油泵機組上，不僅滿(mǎn)足了生產(chǎn)的需要，而且節約了大量的能源。
1、輸油系統的能耗現狀
伴隨著(zhù)油田的長(cháng)期開(kāi)采，目前含水量都比較高，隨著(zhù)含水的上升，產(chǎn)油量的減少，輸油泵的實(shí)際輸油量越來(lái)越小，輸送的大部分都是水，并且輸油量存在不穩定性，輸油泵很難控制在最佳的工作點(diǎn)上運行。因此，為了實(shí)現輸油泵的高效經(jīng)濟平穩運行，在提高輸油泵的效率、降低摩阻以及進(jìn)行合理有效的調度基礎上，采用變頻調速技術(shù)是更加有效、直接的辦法，它的主要優(yōu)勢就在于可以提高輸油泵和整個(gè)集輸系統的工作效率，降低能耗。
2、輸油泵變頻調速節能技術(shù)原理
變頻調速技術(shù)之所以是一種高效的節能技術(shù)，是因為它是將現代電子技術(shù)和計算機技術(shù)集于一身。隨著(zhù)計算技術(shù)和集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展，變頻調速技術(shù)已經(jīng)日益完善，得到了更加廣泛的應用。它的`基本原理如下：輸油泵作為原油運輸的橋梁，它的主要作用是原油在低壓內循環(huán)的條件下，向噴油泵輸送足夠壓力和數量的燃油，這一工作主要由輸油泵中的離心泵來(lái)完成。離心泵主要依靠旋轉葉輪對液體的作用把原動(dòng)機的機械能傳遞給液體這一工作原理，輸油泵的變頻調速正是依據了離心泵的這一工作特性，對進(jìn)入和排出輸油泵的原油流量進(jìn)行調節。通常運用兩種方法進(jìn)行調節，一種是對離心泵內部的葉輪轉速進(jìn)行調節，原油流量隨著(zhù)葉輪轉速的增加而增大，反之則減小。另一種是對離心泵出口的開(kāi)口閥門(mén)大小進(jìn)行調節，原油流量隨著(zhù)閥門(mén)開(kāi)口的增大而變大，反之則變小，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)便易行，缺點(diǎn)是由于要不斷對閥門(mén)進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作，需要消耗大量的能源，會(huì )造成對資源的浪費，這和目前我們倡導的節能環(huán)保的宗旨不符，因此在實(shí)際運用中的應用并不廣泛。相反，輸油泵的變頻調速是通過(guò)對泵內葉輪的轉速進(jìn)行調節來(lái)完成的，即輸油泵輸油量的調節是通過(guò)對輸油泵的電機進(jìn)行變頻改造來(lái)完成，最終達到節能的目的，因此這對技術(shù)改造、節能減排來(lái)說(shuō)是可行的。
3、輸油泵變頻調速的影響因素
改變電機定子的電壓頻率可以改變電機的轉速，進(jìn)而改變電機的頻率，達到調節輸油泵內葉輪轉速的目的。由交流電動(dòng)機工作原理中的轉速關(guān)系式：n=60f(1-s)/p，其中f，p，s分別代表輸油泵電機的電源頻率、電機極對數和轉差率，由上式可知，要想使電機的輸入功率升高，就要使軸功率相應升高，升高軸功率可以通過(guò)升高電動(dòng)機轉速實(shí)現，最終通過(guò)勻速改變電機的電源頻率來(lái)改變轉速。當電機轉速降低時(shí)，軸功率降低，輸入功率降低，這樣就實(shí)現了輸油泵的變頻調速節能。影響變頻調速的因素主要有以下幾點(diǎn)：
3.1調速變頻的范圍受輸油泵的工況影響，只有在適宜的情況下才適用調速變頻來(lái)節能。例如當輸油泵的轉速過(guò)低，導致功率明顯下降，這時(shí)采油調速變頻對效率的影響也會(huì )變小，此種情況下采用調頻并不能獲得滿(mǎn)意的效果。
3.2調速范圍還受電機的工作效率影響，在理想的情況下，軸功率會(huì )隨著(zhù)電機轉速的下降而下降，但是當電機出現故障，造成輸出功率與額定功率出現偏離，且偏離幅度較大時(shí)，就會(huì )使整個(gè)輸油泵的工作效率因為電機效率的下降而造成不利的影響。
3.3定速泵的影響，在實(shí)際的工作中，因為工作的需要，定速泵和調速泵需要同時(shí)工作，不能隨時(shí)對輸油泵進(jìn)行全部的調速控制，這時(shí)就要關(guān)注定速泵與調速泵的工作狀況，要保證他們都在高效區運行且達到系統最優(yōu)，因此，定速泵和調速泵共同運行時(shí)，它必然會(huì )對調速范圍產(chǎn)生影響，也是我們需要關(guān)注的。
3.4不同輸油管路的特性曲線(xiàn)不盡相同，不同的特性曲線(xiàn)也會(huì )對調速節能產(chǎn)生影響。
4、輸油泵變頻調速節能效果分析
我們以TDCG-200變頻器為例，來(lái)對輸油泵的變頻節能效果進(jìn)行分析，它的特點(diǎn)是可以帶動(dòng)外輸油泵，并能實(shí)現對輸油泵進(jìn)行變頻調速。在運行的過(guò)程中，變頻器為輸油泵的電動(dòng)機提供可以調節頻率的電源，對電機實(shí)現無(wú)極調速，進(jìn)而使管網(wǎng)的油壓發(fā)生變化。通過(guò)對管網(wǎng)壓力的監測可以得出，設定的壓力單元內可以為用戶(hù)提供符合要求的壓力和流量。當變頻器收到設定信號和反饋信號時(shí)，內部的分析程序就會(huì )對信號數據進(jìn)行分析計算，并以轉速控制信號輸出。變頻器收到信號后，就會(huì )啟動(dòng)輸油泵，使管網(wǎng)壓力上升，達到預定值后，變頻器的輸出功率同時(shí)上升，達到峰值后，變頻器通過(guò)控制轉速達到生產(chǎn)的預設值。通過(guò)對啟動(dòng)為50Hz、轉速為1980r/min、輸出量為150m3/h、額定功率為185kW的輸油泵安裝TDCG-200變頻器后進(jìn)行節能分析，一年可以節電66×104kWh以上，節能效果顯著(zhù)。
、5結語(yǔ)
輸油泵變頻節能主要通過(guò)對離心泵的轉速調節，進(jìn)而對整個(gè)機組進(jìn)行工況控制。利用變頻調速可以有效改善輸油泵的工作效能，節能效果顯著(zhù)。在滿(mǎn)足了生產(chǎn)需要、節能降耗的前提下，還延長(cháng)了輸油泵的使用壽命，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。
參考文獻：
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