輸油泵變頻節(jié)能技術(shù)分析論文
摘要：石油化工業(yè)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的意義，輸油泵作為原油生產(chǎn)過程中的重要耗能設(shè)備，對(duì)輸油泵進(jìn)行技術(shù)改造、降低能耗、提高效率，成為技術(shù)工作人員長期研究的課題。本文通過對(duì)輸油系統(tǒng)的能耗現(xiàn)狀分析、輸油泵變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)的原理和影響因素的闡述，分析了輸油泵的節(jié)能效果。
關(guān)鍵詞：節(jié)能；變頻調(diào)速；輸油泵
目前，輸油泵的變頻調(diào)速器可以最大限度的降低能耗，保護(hù)電機(jī)，而變頻調(diào)速器的核心技術(shù)便是變頻調(diào)速技術(shù)，變頻調(diào)速節(jié)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(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，不僅具有節(jié)能降耗的效果，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的調(diào)速。目前被廣泛應(yīng)用于輸油泵機(jī)組上，不僅滿足了生產(chǎn)的需要，而且節(jié)約了大量的能源。
1、輸油系統(tǒng)的能耗現(xiàn)狀
伴隨著油田的長期開采，目前含水量都比較高，隨著含水的上升，產(chǎn)油量的減少，輸油泵的實(shí)際輸油量越來越小，輸送的大部分都是水，并且輸油量存在不穩(wěn)定性，輸油泵很難控制在最佳的工作點(diǎn)上運(yùn)行。因此，為了實(shí)現(xiàn)輸油泵的高效經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)運(yùn)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(diào)度基礎(chǔ)上，采用變頻調(diào)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(tǒng)的工作效率，降低能耗。
2、輸油泵變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)原理
變頻調(diào)速技術(shù)之所以是一種高效的節(jié)能技術(shù)，是因?yàn)樗菍F(xiàn)代電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)集于一身。隨著計(jì)算技術(shù)和集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)日益完善，得到了更加廣泛的應(yīng)用。它的`基本原理如下：輸油泵作為原油運(yùn)輸?shù)臉蛄�，它的主要作用是原油在低壓�?nèi)循環(huán)的條件下，向噴油泵輸送足夠壓力和數(shù)量的燃油，這一工作主要由輸油泵中的離心泵來完成。離心泵主要依靠旋轉(zhuǎn)葉輪對(duì)液體的作用把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳遞給液體這一工作原理，輸油泵的變頻調(diào)速正是依據(jù)了離心泵的這一工作特性，對(duì)進(jìn)入和排出輸油泵的原油流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。通常運(yùn)用兩種方法進(jìn)行調(diào)節(jié)，一種是對(duì)離心泵內(nèi)部的葉輪轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，原油流量隨著葉輪轉(zhuǎn)速的增加而增大，反之則減小。另一種是對(duì)離心泵出口的開口閥門大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，原油流量隨著閥門開口的增大而變大，反之則變小，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，簡便易行，缺點(diǎn)是由于要不斷對(duì)閥門進(jìn)行開關(guān)操作，需要消耗大量的能源，會(huì)造成對(duì)資源的浪費(fèi)，這和目前我們倡導(dǎo)的節(jié)能環(huán)保的宗旨不符，因此在實(shí)際運(yùn)用中的應(yīng)用并不廣泛。相反，輸油泵的變頻調(diào)速是通過對(duì)泵內(nèi)葉輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)來完成的，即輸油泵輸油量的調(diào)節(jié)是通過對(duì)輸油泵的電機(jī)進(jìn)行變頻改造來完成，最終達(dá)到節(jié)能的目的，因此這對(duì)技術(shù)改造、節(jié)能減排來說是可行的。
3、輸油泵變頻調(diào)速的影響因素
改變電機(jī)定子的電壓頻率可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而改變電機(jī)的頻率，達(dá)到調(diào)節(jié)輸油泵內(nèi)葉輪轉(zhuǎn)速的目的。由交流電動(dòng)機(jī)工作原理中的轉(zhuǎn)速關(guān)系式：n=60f(1-s)/p，其中f，p，s分別代表輸油泵電機(jī)的電源頻率、電機(jī)極對(duì)數(shù)和轉(zhuǎn)差率，由上式可知，要想使電機(jī)的輸入功率升高，就要使軸功率相應(yīng)升高，升高軸功率可以通過升高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)，最終通過勻速改變電機(jī)的電源頻率來改變轉(zhuǎn)速。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，軸功率降低，輸入功率降低，這樣就實(shí)現(xiàn)了輸油泵的變頻調(diào)速節(jié)能。影響變頻調(diào)速的因素主要有以下幾點(diǎn)：
3.1調(diào)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(diào)速變頻來節(jié)能。例如當(dāng)輸油泵的轉(zhuǎn)速過低，導(dǎo)致功率明顯下降，這時(shí)采油調(diào)速變頻對(duì)效率的影響也會(huì)變小，此種情況下采用調(diào)頻并不能獲得滿意的效果。
3.2調(diào)速范圍還受電機(jī)的工作效率影響，在理想的情況下，軸功率會(huì)隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的下降而下降，但是當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)故障，造成輸出功率與額定功率出現(xiàn)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?yàn)殡姍C(jī)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?yàn)楣ぷ鞯男枰�，定速泵和調(diào)速泵需要同時(shí)工作，不能隨時(shí)對(duì)輸油泵進(jìn)行全部的調(diào)速控制，這時(shí)就要關(guān)注定速泵與調(diào)速泵的工作狀況，要保證他們都在高效區(qū)運(yùn)行且達(dá)到系統(tǒng)最優(yōu)，因此，定速泵和調(diào)速泵共同運(yùn)行時(shí)，它必然會(huì)對(duì)調(diào)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不盡相同，不同的特性曲線也會(huì)對(duì)調(diào)速節(jié)能產(chǎn)生影響。
4、輸油泵變頻調(diào)速節(jié)能效果分析
我們以TDCG-200變頻器為例，來對(duì)輸油泵的變頻節(jié)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(xiàn)對(duì)輸油泵進(jìn)行變頻調(diào)速。在運(yùn)行的過程中，變頻器為輸油泵的電動(dòng)機(jī)提供可以調(diào)節(jié)頻率的電源，對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，進(jìn)而使管網(wǎng)的油壓發(fā)生變化。通過對(duì)管網(wǎng)壓力的監(jiān)測可以得出，設(shè)定的壓力單元內(nèi)可以為用戶提供符合要求的壓力和流量。當(dāng)變頻器收到設(shè)定信號(hào)和反饋信號(hào)時(shí)，內(nèi)部的分析程序就會(huì)對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，并以轉(zhuǎn)速控制信號(hào)輸出。變頻器收到信號(hào)后，就會(huì)啟動(dòng)輸油泵，使管網(wǎng)壓力上升，達(dá)到預(yù)定值后，變頻器的輸出功率同時(shí)上升，達(dá)到峰值后，變頻器通過控制轉(zhuǎn)速達(dá)到生產(chǎn)的預(yù)設(shè)值。通過對(duì)啟動(dòng)為50Hz、轉(zhuǎn)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(jié)能分析，一年可以節(jié)電66×104kWh以上，節(jié)能效果顯著。
、5結(jié)語
輸油泵變頻節(jié)能主要通過對(duì)離心泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，進(jìn)而對(duì)整個(gè)機(jī)組進(jìn)行工況控制。利用變頻調(diào)速可以有效改善輸油泵的工作效能，節(jié)能效果顯著。在滿足了生產(chǎn)需要、節(jié)能降耗的前提下，還延長了輸油泵的使用壽命，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
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