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油田集输综合节能技术研究及应用

发表时间：2021/3/16 来源：《中国科技信息》2021年1月作者：肖坤

[导读] 目前集输系统存在设备老化陈旧、自动化程度低、部分装置耗电高等问题，造成大量电能消耗。针对集输系统存在问题，应用变频调速器、改造装置、优化配置无功补偿及新技术等用电综合措施以达到节能降耗的目的，取得了较好的效果。

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摘要：目前集输系统存在设备老化陈旧、自动化程度低、部分装置耗电高等问题，造成大量电能消耗。针对集输系统存在问题，应用变频调速器、改造装置、优化配置无功补偿及新技术等用电综合措施以达到节能降耗的目的，取得了较好的效果。
关键词：油田；集输系统；变频调速器；优化配置；无功补偿；节能降耗
        1、应用变频调速器降低输油泵耗电
        在输油过程中，输油泵的额定排量往往大于实际需要排量，现大马拉小车现象。一方面，如果完全采用阀门调节输油量，一旦油量变化较快，输油阀门调节频繁，增加了工作人员的劳动强度且所需人员也较多。若阀门调节不当，易造成被抽干或冒罐现象。泵出现干抽烧损，冒罐则造成原油白白浪费。另一方面，为保证输出油量的恒定，需要保证管压恒定，阀门的开度直接影响到管压，太大太小都不行。如果使用变频调速器，可以彻底解决这个问题。它通过减小电机电源频率实现降低电机转速。电机带动泵运行，电动机转速降低，对于离心泵来说，降低了叶轮转速，同样降低了泵的排量。因此，当需要排量变化时，可以通过调节变频器的输出频率，达到控制排量的目的，保证管压恒定。泵的排量降低了，电动机的负荷也就随之减小，这样电机输出功率出随之减小，这样电机的效率可以有很大提高，电机损耗及电机输出功率得到有效减小，达到节能的目的。交流电变频原理：变频调速系统由整流器、滤波系统和逆变器三部分组成。在其工作时，首先将三相交流电经桥式整流为直流电，脉动的直流电压经平滑滤波后，在位处理器的调控下，用逆变器将直流电在逆变为电压和频率可调的三相交流电源，输出到需要调速的电动机上。因电机的转速与电源频率成正比，通过变频器可以任意改变电源输出频率从而任意调节电机转速，实现平滑的无极调速。
        离心泵变频调速节能原理。离心泵变频调速是通过变频器的频率来控制输油泵电机的转速，从而达到改变泵的排量目的：变频器频率增大，电机转速增大，泵排量上升；变频器频率减小，电机转速降低，泵排量下降。
离心泵的相似定律：   Q/Q1=n/n1        N/N1=(n/n1)3
式中Q——泵的排量，m3；N——泵的功率，Kw；n——泵的转速。在使用变频调速装置后，流量调节时泵出口阀门处于全开状态，使原来消耗在阀门上的泵管压差消除了，以降低输油泵电机运行电流，达到节能降耗的目的。
        2、优化配置无功补偿提高用电效率
        2.1调压节能。因为驱动力矩与激磁电势的平方成正比，同时无功消耗Qm及铁耗PFe随电势增大而急剧地增大。所以，比较理想的方案是，在一个工作循环中，当载荷转矩较大时，则施加较大的电压，而当载荷转矩较小时，则施加较小的电压。这里的关键是要合理选择电压的大小，以便使铁心损耗和转子铜耗总体上最小。这是因为，对于一定的负载转矩而言，施加较高的电压，则转子铜耗小，但与此同时铁耗却会相应地增大，反之，铁耗小，但转差率大，则转子铜耗大。
        2.2电容器动态补偿节能。(1) 电容器动态无功补偿的必要性。考虑到在电源电压一定的情况下，不同运行工况、不同负载下的激磁电势会有明显差别，而激化支路所需的无功又随激磁电势的增大而急剧增大，所以，为在不同运行工况、不同负载下有效补偿无功，采用电容器动态补偿是很有必要的。(2)采用电容器动态补偿后节能机理。采用电容器补偿后，电动机的无功实现了就地平衡，不需要馈电线路传输无功功率，可以使线路损耗大大减少。在馈电线路较长的情况下，节能效果尤为显著。除了减少线路消耗之外，并联电容后使线路压降减小，从而使激磁电势增大，也可带来节能效果。这是因为在一定负载转矩下，激磁电势增大，使转差率变小，从而降低了转子铜耗。虽然激磁电势的增加使铁耗有所增加，但是，大量计算表明，总的效果是转子铜耗降低更明显，从而带来节能效果。这种节能效果使电动机工况输入功率减小，而发电机工况发出的功率增大。
        2.3采用星-三角接法调压节能的切换点。采用星-三角变换实现调压节能是调压节能的一个较简便的方式。图1是上述典型电动机在采用星形与三角形接法时，在计及非线性的情况下，电动机总损耗随负载变化情况。

        3、改造提高变电装置达到降低能耗目的
        （1）合理选用变压器。普通配电变压器运行中铜损和铁损高，自身损耗是配电网络损耗的主要组成部分之一。针对变压器在配电网络消耗，采用装配低损耗配电变压器，加装末端低压电容器，加强运行管理，合理调配变压器容量等措施，对配电网络中所使用的变压器予以调整，使其运行在最佳工作状态。（2）通过改变电力系统的运行方式，将并列运行的变压器改为一台运行，一用一备；母线运行方式采用单母线并列运行，提高单台变压器的使用效率；将负荷率较低的变压器更换为功率适宜的小容量节能型变压器，充分发挥效率，彻底解决变压器的低效率高损耗的问题。（3）利用变电站剩余出线间隔，对负荷大、损耗高的线路进行分流改造，通过降低线路的电流密度分流负荷，通过增加线路出线的方式降低线路负荷，从而降低线损。通过选择合理类型的变压器，改善运行技术条件，调整负载，可以使变压器在效率较高、电耗较低的状态上运行，达到降低能耗的目的。
        4、推广普及节能技术提高设备运行效率
        （1）引入已趋成熟的配电自动化系统，对线路实施“自动监控系统”运行管理，使配电处于科学的受控状态，实时监测状态。（2）对线路上的节点安装集中补偿器，充分利用先进的计算机、通信、控制技术，最优化调配电力资源，实现配电网的优化运行及自动调度，提高配电整体的经济运行指标。（3）通过电力自动化技术，对配电补偿容量、接线方式的分析计算，使无功补偿达到最佳配置，从而降低网损；实时进行配电网重构和负荷转移，提高供电可靠性和电压质量，降低配损耗。实施自动化节能技术线路改造，一般线路的平均功率因数可以提高 10％以上，代表着节能及优化改造的方向。
        三、结束语
        1.集输系统节能改造技术已经得到应用，需要继续大力推广，才能在节能降耗方面取得更好的效果。2. 集输系统节能改造是一个不断完善和提高的过程，需要应用节能效果更高的新技术、新设备，最终达到减少相关耗能设备运行负荷的目的。
参考文献
[1]设备TPM管理在油田集输系统的应用[J]. 黄智平,李小娜.??今日科苑. 2017年20期