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初探外输油泵节能降耗中变频器的应用马永雷

发表时间：2020/9/8 来源：《基层建设》2020年第14期作者：马永雷

[导读] 摘要：在可持续发展理念不断深化的背景下，外输油泵的节能降耗问题日益突出。

        大港油田采油三厂河北省沧州市 061000
        摘要：在可持续发展理念不断深化的背景下，外输油泵的节能降耗问题日益突出。本文以某联合站输油系统的能耗为基础，结合变频器的运行机理，对变频器在外输油泵节能降耗中的应用进行了分析和研究。对经济效益进行了估算。详细阐述了变频器的节能机理，确定了油泵的调节方式由节流调节改为变频调节。由于输油泵在输油过程中不稳定，变频器的应用往往会降低输油效率，提高输油安全性。
        关键词：出口油泵；节能降耗；变频器
        1.前言
        将变频器应用于油泵的节能降耗，可以借助于相应的变频调速功能，实现油泵电机转速的自动调节和控制，从而保证它能更好地适应实际生产情况，具有良好的经济效益良好的节能效果和经济效益，对促进原油输送系统的稳定运行也起到了足够的重视。
        2.变频器运作机理
        变频器主要利用相应的可控硅整流模块和大容量高压电容器，将原电源中的三相交流电转换成直流电，再利用大功率晶体管将直流电再转换成三相交流电，从而达到以确保其频率可独立调节。变频器包括整流、滤波、逆变、制动、驱动等微处理单元。根据IGBT的关断，逆变器可以调节输出电压和频率。还可根据电动机的运行要求提供相应的电源电压，达到调速节能的目的。
        变频器的作用体现在三个方面：一是变频节能。借助于相应的变频调速，当流量需求减少时，可以适当降低泵的转速，保证其能与实际工况相适应。为了获得可变的电压和频率，需要将电源提供的交流电转换为直流电，然后在变频器的帮助下将直流电转换为交流电。传统意义上，逆变器只能将直流电源转换为固定频率和电压的逆变器，而逆变器可以获得频率和电压可调的逆变器；另一种是功率因数补偿。借助变频器的滤波电容功能，实现无功补偿，提高有功功率，降低不必要的能耗；三是软启动节能。变频器使用后，电动机可由硬启动改为软启动，保证起动电流从零开始，最大电流值可控制在额定电流范围内，减少电网冲击，延长设备使用寿命[1]。
        3.变频器在外输油泵节能降耗中的应用
        3.1可行性
        根据变频器的节能原理，将原油泵的节流调节改为变速调节，功率消耗将按立方与转速的比例降低，节能效果明显。因此，将变频器应用于油泵的节能降耗，主要是通过变频器实现油泵转数的自动调整，从而实现对流量的有效控制。在减轻员工劳动强度、降低电耗的同时，还可以解决离心泵出口保压导致填料泄漏过大的隐患，确保生产安全。从生产过程和油泵运行情况分析，在油泵上安装变频器，节能降耗是可行的[2]。
        3.2申请流程
        借助变频器调节外机油泵，主要根据压差变送器检测到的净化油缓冲罐液位信号，与变频器给定信号进行比较，得到相应的差值，然后根据差值自动调节外机油泵的转速，完成净化油缓冲泵液位的自动控制，使液位稳定在合理的高液位范围内。如果香精油缓冲罐液位变化较大，差压变送器的输出信号也会发生变化。输入变频器经处理后，可通过调整油泵电机的供电频率来改变电机转速。当原油稳定甚至相对静止时，油泵将保持恒定转速。当原油量增加，净化油缓冲罐液位高时，油泵转速增加，出口油量增加；当原油出油量减少，净化油缓冲罐液位较低时，油泵转速也会降低，油量也会减少出口处会减少。

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在联合站实际运行中，应将净化油缓冲罐液位控制在1.5m左右，以保证输油的稳定性和可靠性。
        3.3主要作用
        将变频器应用到外输油泵节能降耗中，所能够发挥出的作用体现在很多方面：一是可以依照相应的关系式n=60f1（1-S）/p实现平滑无极调速，具有大范围高精度的特点，能够将电机固有的机械特性保留，不存在任何的附加转差损耗，在保证高效率的同时，可以降低电机起动电流和起动能耗;二是借助电子计算机，能够完成对于输油泵的过程控制，同时也可以提供多样化的保护措施，具有运行可靠、控制连续的特点，能够显著提升控制的精度，保持工况稳定;三是通过工频和变频相互锁定的方式，大大提高了设备运行的稳定性和安全性，能够避免工作人员操作失误引发的问题，切实保证生产安全;四是变频状态下，工作人员可以进行手动调节和自动调节之间的相互切换，有效减轻劳动强度，提高工作效率;五是设置有相应的急停按钮，在输油泵机组出现异常时，只需要按下按钮就能够立即停泵，保证机组的运行安全[3]。
        3.4集输控制应用
        在油田生产中，与注水泵类似，油泵的额定排量往往大于实际需要排量。一方面，如果完全用阀门来调节输油量，一旦油量变化很快，输油阀就要频繁调整，增加了工作人员的劳动强度，需要更多的人员。如果调节不当，很容易造成放水或溢流现象。如果泵是干泵烧坏的，如果油罐溢出，原油将被浪费。另一方面，为了保证油的恒定输出，必须保证管道压力恒定。阀门的开度直接影响管道压力，不能太大也不能太小。如果使用变频器，这个问题可以完全解决。它通过降低电动机的功率频率来降低电动机的转速。马达驱动泵运转，马达转速降低。对于柱塞泵，它降低了柱塞的运行频率和泵的实际排量；对于离心泵，叶轮转速降低，泵排量也减小。
        3.5经济效益
        设置变频器后，联合站油泵能耗由0.6kwh/t降低到0.15kwh/t，系统效率由40.2%提高到45.8%。按年输油能力70万吨计算，可减少输油站年用电量31.5万千瓦时。按每千瓦时0.4元计算，可节约电费12.6万元，一年内可收回变频器安装成本。自动调节功能的实现，可保证净化油缓冲罐液位始终保持在40%，日输油量更稳定。
        4.结论
        综上所述，应用于油泵节能降耗的变频器，借助相应的变频调速功能，实现油泵电机转速的自动调节和控制，从而保证其能更好地适应实际生产情况，具有良好的节能效果和经济效益，对促进原油输送系统的稳定运行起着重要作用，应引起足够的重视。它还可以显著降低员工的劳动强度，改善工作环境。
        参考文献
        [1]尚立光，王宁，程红伟，李晓娜，李红. 输油泵变频节能效果分析[J]. 电子设计工程，2011，19(05):60-62.
        [2]白晓航.长输原油管道节能降耗技术及经济性分析[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（05）：253-254.
        [3]丁建成，邢杰.南八原稳装置外输油泵优化运行[J].石油石化节能，2018，8（10）：30-31，10.
        作者简介：马永雷，男，1982年10月，汉族，山东省泰安市，在大港油田采油三厂从事输油工作，联系地址：大港油田采油三厂，邮编：061000。