6kV高壓變頻器在輸油泵中的應用

高　超　　孫　睿（中國石化管道儲運公司，江蘇 徐州 221000）

6kV高壓變頻器在輸油泵中的應用

高超孫睿
（中國石化管道儲運公司，江蘇 徐州 221000）

隨著迅速發展的電氣傳動技術與變頻調速技術，通過高壓變頻器能夠達到無極調速，符合了生產操作中控制電機調速的要求，在輸油泵中應用6kV高壓變頻器不但有利于改進工藝，還達到了設備節能與經濟運行的目的。本文主要分析了輸油泵變頻調速節能原理，變頻控制方式，6kV高壓變頻器在輸油泵中的應用。

6kV高壓變頻器；輸油泵；調節應用

在輸油泵中應用6kV高壓變頻器是達到輸油節能的重要技術方式，降低了輸油泵出口閥的節流損耗，獲得了極大的經濟效益。

一﹑輸油泵變頻調速節能原理

（一）離心輸油泵變頻節能原理

按照離心泵的特點，其調節工況具體是對流量積極調節，常用的調節離心泵流量的方法包括：一是利用調節泵口出口閥的開度有效調節，二是則利用對離心泵轉速的改變實行調節。雖然前者便于調節，但是將導致巨大的資源浪費。通過輸油泵電機的變頻對電機轉速積極變換，進一步調節輸油泵的工況，是達到工藝運作條件的可行性技術。由離心泵的特點可知，在不改變管路特性曲線的情況下，調整離心泵轉速之后，可以有效改變性能參數。

（二）功率因素造成的影響

對電機效率造成影響的重要因素是功率因數，下面對其進行簡單分析：

1功率因數較低對電機造成的影響：對于電機來講，功率因數較低，將會降低電動機的效率。功率因數較低，最終將會增加電動機的銅損，降低故障率。

2變頻器輸入電流的功率因數影響供電系統的情況：變頻器的輸入側為三相全波整流與濾波電路。很明顯，只有電源線電壓的瞬時值比電容器兩段的直流電壓大時，整流中才會擁有充電電流。因此，在電源電壓振幅數值周圍總是出現充電電流，體現的沖擊波狀態缺乏連續性。因此，變頻器輸入側的功率因數是極低的，將會嚴重影響供電系統。既然功率因數降低對電網造成污染，怎樣才能對功率因數積極改善呢？具體方法有交流電抗器法和直流電抗器法。

上述方法都能夠提升功率因數，假如配合應用交流電抗器和直流電抗器，則可以提升變頻調速系統的功率因數到0.95。值得注意的是在電路中傳入電抗器之后會降低變頻器的最高輸出電壓。造成增加了電動機運行電流以及減小啟動轉矩。因此，當電動機的裕量較小時，或者需要高起動轉軌的情況下，應當對增加電動機和變頻器容量積極考慮。

表1變頻前后效果

二﹑變頻控制方式

在輸油泵中應用6kV高壓變頻器能夠形成很好的節能效益，除了需要設備具備極高的可靠性以外，還必須和現場工業實施技術結合，充分考慮現場條件，啟動﹑停機和調節各個方面的安全性，迫切需要利用下列技術。

（一）具有手動切換變頻和工頻的功能

一旦變頻系統發生故障，可以手動切換為工頻檔，脫離變頻系統，在維修變頻系統的過程中，也可以保證正常運行輸油泵，達到生產輸油的需求。

（二）利用開環手動方式調節運轉頻率

考慮到安全穩定運行輸油系統，以及反打孔盜油的要求，對壓力變化積極定位捕捉的特性，本系統不適合利用閉環調節控制。因為輸油泵波動造成的整體影響，例如利用閉環控制，極易導致系統自行停機，或者擾動整個輸油系統，由于調速系統自行對壓力變化積極跟蹤進一步無法準確定位壓力變化點，嚴重影響了輸油生產調度。而人為利用開環控制，經過一定運行時間的研究，在不同狀況下，對變頻系統參數人為設定與調節，就能夠降低一部分投資成本，還可以確保輸油泵的安全運作。

（三）優化系統保護參數

在利用輸油系統的過程中必須謹慎選擇，并且設置一些保護參數。避免由于過靈敏保護變頻系統導致的輸油泵停機，對輸油泵系統的穩定操作造成的影響。

三﹑6kV高壓變頻器在輸油泵中的應用

已知輸油系統包含了兩臺電機泵，一臺正常運行，另一臺備用，通過降壓起動﹑工頻運行，調節閥門對輸油泵的出口排量進行控制，要求先起動后開閥門，其操作復雜；電網電壓的波動容易影響流量，其穩定度極差；電機處于滿負荷運行過程中，有時電機過載迫切需要使用備用泵。建議改造變頻。f1/ f2=H31/H32，頻率比等于揚程的三次方比，所以在實際應用中，只能用于串聯泵的最后一級。

輸油泵電機采用6kV高壓變頻器對電機泵積極控制，通過閥門出口流量經流量變送器采集流量信號之后轉變為線性電流信號，比較設定流量之后，傳送輸出信號到6kV高壓變頻器頻率控制端子，對6kV高壓變頻器輸出頻率積極控制，調節電動機轉速，進一步改變輸油泵轉速﹑流量以及閥門出口壓力。當降低出口流量時，相應提升了電機轉速，升高了流量和閥門出口壓力；反之，當提升出口流量時，降低了電機轉速和流量。如此，依靠改變輸油泵轉速的方法確保穩定的閥門出口流量，產生了無極調節的恒流量﹑閉環自動控制輸油的穩定系統。此外，針對時常出現的較大幅變化壓力采用開環控制比較適合，而對于運行穩定，需要恒定輸量的管線，最好利用閉單反饋調速方式。

利用6kV高壓變頻器之后，全部打開調節閥門，對比變頻前后運行效果。

顯然，利用6kV高壓變頻器調速控制時，降低了電機轉讀，全部打開了調節閥門，消除了閥門壓差，流量沒有變化，降低了電機負荷和電機電流，節電率達到了50%。

結語

在輸油泵中應用6kV高壓變頻器實行無極調速，在節能降損，提升輸運安全性以及自動化水平，發展前景十分廣闊。

[1]茹慧靈．輸油管道節能技術概念[M]．北京：石油工業出版社，2009．

[2]馬名利．高壓變頻調速節能技術在油田輸油泵機組上的應用[M]．北京：石油工業出版社，2010．

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