關于變頻技術在長輸管道輸油泵機組上的應用

裴崇慶　毛國軍　徐雪峰　張強　聶婧瑤　馬平

摘 要：隨著社會經濟的快速發展，對于石油的需求量不斷上升。然而，倚靠傳統的輸油電機，不僅費電，還會增加傳輸的時間，由于效率的原因，在無形中增加了輸油泵機組的使用時長，就會縮短其使用壽命。基于此，要重視對長輸管道輸油泵機組的有效運用，利用變頻技術改善輸油泵機組耗電等問題，延長其使用壽命。本文將對變頻技術在長輸管到輸油泵機組上的應用內容進行論述，優化其使用，將輸油泵機組使用效率達到最大化。關鍵詞：變頻技術;長輸管道;輸油泵機組

發電機組是長輸管道輸油泵不可缺少的動力支撐，所以對其良好的運用，可以有效降低管道在運行過程中的耗能。已知輸油泵機組的年運行時間在5-6千小時，基于此，電機組整體的耗電量將被納入管道的運營成本之中。所以，要提升運營成本，就要降低機組整體的耗電量，這樣才能在完成輸油任務的過程中起到節能減排的效果，為企業提升更多的經濟效益。但慣用的長輸油管道所運用的輸油泵機組多為工頻定速電機，雖然其電機具有較高的效能，使用方法更簡單，但在當前的管道運輸上，經常存有低流量的運輸情況，若依舊采用工頻定速電機，保持最初設定的速度，將會出現“大馬拉小車”的現象，耗費電能的同時還影響輸油泵機組的使用壽命。所以，在降低整體耗電量的問題上，可以運用變頻技術改善工頻電機的運轉方式，以變頻調速的裝置增強設備在作業期間的靈活性。

變頻技術概述

變頻技術就是改善供電頻率，它可以將交流電轉換成直流電，也可以將直流電轉換成交流電，由此可見，變頻技術就是可以將交流電與直流電兩者相互轉化，且不會影響電能。通過我國技術的研究與發展，當前變頻技術使用的范圍越來越廣。二、變頻技術在長輸管道輸油泵機組上的運用

特別是在輸油泵機組的使用中，長輸管道輸油泵機組的耗電量巨大，會在無形中增加運輸的成本，影響企業效益。而將變頻技術運用到長輸管道輸油泵機組上，調節輸油管道的流量，通過調整輸油泵的轉速改善輸油泵的工作頻率，降低耗電量，實現輸油泵機組節能的目的，利用變頻技術改善運輸狀態，以更精準的方式對機組進行控制。通過使用變頻技術總耗電減少40%作用，提升輸油泵的使用壽命，提升企業運營成本。

三、變頻技術在長輸管道輸油泵機組上的節能作用

變頻技術的節能原理是通過變頻技術的使用達到節能的效果。首先是調整泵出口的開度，這樣的方式是改善輸油泵機組的運轉速度，利用這種方式可以有效調整輸油泵出口的開度，操作方便，但會造成能源的極度浪費。而第二種，是改變輸油泵轉速，在降低耗電量的過程中，會降低輸油泵的揚程，從而降低泵出口處能源的消耗，實現輸油泵機組的節能需求，滿足當前的技術需求。?????根據上述內容對長輸管道系統中的輸油泵機組輸送同種流體，這樣就會改善其參數，使其轉速發生變化，當泵轉速變小時，泵的軸功率將會發生明顯變化。當輸送油量降低時，會降低電機頻率，使電機輸出功率與泵的揚程滿足泵的需要。由此可見該變頻技術的節能原理為，當輸油泵機組輸送的流量不變，那么泵的揚程由大變小，通過削弱泵的揚程從而達到節約能量的目的。四、變頻技術與異步發電機現如今，變頻技術已經被廣泛應用到各行各業中，無論是生活中還是工業上，都有變頻技術的存在。只要有三相異步發電機，就有變頻技術的存在，所以，要想充分的掌握變頻技術，就要對三相異步發電機進行掌握。基于本文所述的長輸管道所用的發電機即為異步發電機，它是運用異步交流發電機進行拖動轉子旋轉，當轉子轉速達到額定值是，三相繞組上的感應會產生三相電動勢，而在相線與中線之間所得到的就是三相對稱的電壓。它的使用需要結合長輸管道輸油泵機組的特點，而利用變頻技術，實質是對其電源頻率進行改動，這樣的改進方式也屬于電機設備最直接的改造。

三相異步發電原理是三相定字繞組，通過三相電流產生新的旋轉磁場，該旋轉子在該電機轉軸上形成電磁轉矩，驅動電機進行選旋轉，其轉向內容與旋轉磁場方向相統一。它是一個完整的變頻設備，需要具備鍵盤、電源、繼電器與觸電器、流線橋、逆變模塊、控制主板、電解電容裝置、保險管等元件組成。有關邊皮設備的搭建可選在輸油泵機組上，選擇泵附近空閑位置安裝設備，通過與儀表、通風、消防等設備的連接或需要進行一定的改造，將現有的發電機替換成為電壓源型無諧波的高壓變頻調速發電機組，將有關機組信號引入控制中心，調整輸油泵的運轉速度及出口閥開度的大小，以此完成有關變頻技術的改造。五、實例應用以最普遍的長輸油管道為例，在其實例應用中，對其進行變頻設備的改造，進而測試加裝變頻設備后的節能效果。通過長輸油管道在輸油泵機組中的工頻發電機組耗電量、輸油量等內容進行測試，發現長輸油管道在年輸油量中完成的任務是平常的6倍，即使輸油量較低的月份，其管道完成輸油任務為平常的4倍。所以說，工頻發電組對于長輸管道來說耗電量巨大，影響后續工程的使用，而變頻發電可以有效改善上述問題，提升輸油泵機組的使用壽命。????測試方法如下：在測試過程中，默認電源頻率在56Hz，電壓總積壓量不能超過8%，所用的設備默認為具備一定的抗電磁干擾能力，同時，供電電壓額度在±14%的范圍內，在測試的過程中，多中參數的數據均為測試過30次以上，才確定其諧波電流、電壓、有關功率的數據。有關變頻電機的測試方法，是對配置變頻電機的輸油泵機組進行有關參數的測試，從而測量出使用變頻技術的電機輸出端與電流功率數據。所得諧波電流與總諧波畸變數據內容是根據國家對于電能質量有關公用諧波電文件中的內容進行測試。

其測試結果與國家環保部門所頒布的石油節能產品效果測定、油田系統節能規范中的要求相匹配，對比在安裝變頻設備的前后數據的內容可得：在長輸管道安裝變頻設備前，輸油泵機組的節能效果與國家頒布的兩個文件內容相差較大，其耗電量十分嚴重。但在安裝變頻電機后，改善運轉速，其所得的出量與上述兩個文件的節能指標相吻合，由此可得使用變頻技術可以更加節能環保。

根據國家環保部門所頒布的石油節能產品效果測定的文件內容來看，當管道工況處于1135.64m3時，變頻設備在有功節電率、無功節電率、綜合節電率分別為63.54%、41.23%、64.31%，特別顯著的是節流率的變化，從34.65%降至為2.4%，說明其節能效果是十分明顯的。

當管道工況處于1323.4m3時，變頻輸油泵機組的有功節電率、無功節電率及綜合節電率分別為60.21%、68.83%、51.79%，特別顯著的是節流率的變化，從32.64%降至為1.8%，以一年的時間作為單位，可以說該管道一年節約的電量為389.27*Kw·h，按照時價為0.69元/Kw·h進行計算，該企業年節約電費為313.5元，由此可見，輸油泵機組裝置變頻電機后，其節能效果十分明顯，為企業帶來更大的運營利潤。變頻技術在長輸管道應用中有著極佳的節能效果，通過對變頻技術的應用，可以降低企業運營成本，減少輸油泵機組在運行過程中遭受的沖擊、磨損等，從而延長其使用壽命，提升企業的經濟效益，為國家環保工作及經濟發展做出貢獻。

參考文獻：

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