油田機泵設備變頻節能技術應用現狀及發展趨勢分析

吳坤朋

摘 要：油田機泵設備運行過程中往往存在運行效率與實際產出不匹配的情況，大量能源產生了不必要的損耗，油田企業急需針對能耗問題開展節能改造工作。本文對機泵變頻節能技術的原理和機泵高能耗的原因進行了介紹，分析了變頻節能在在油田機泵設備中的應用現狀及發展趨勢，以期為油田相關工作人員提供參考。

關鍵詞：油田;機泵設備;變頻節能技術;發展趨勢

引言：在技術研究不斷深入的情況下，國內的變頻節能技術在性能方面有了較大提升，在節能改造工作中得到廣泛應用。油田企業為了實現對生產能耗的有效控制，通常采取將變頻節能技術應用于機泵設備的優化改造方式，而在這一技術的幫助下，油田企業實現了生產經營效益的增長，進一步促進了油田設備的可持續運行。

1 油田機泵進行節能技術改造的意義分析

石油化工企業的生產經營過程中往往需要消耗大量能源，而針對機泵這一耗能大戶應用節能技術則可以實現對設備參數的優化調整，同時實現穩定生產、能耗降低、效益提升等生產目標[1]。油田機泵設備的運轉需要依靠傳感器進行信號的靈敏傳遞，確保控制設備對運行參數的高效調整，相關信息數據也可以用于生產過程分析，進一步提升工作效率，而如果未能合理應用相關節能技術，將會出現傳感器信號傳遞失誤、控制不靈敏等影響能耗的問題。而且，油田機泵設備的運行環境使得其對節能技術在高溫高壓適應性方面的要求較高，這需要企業在節能改造的過程中充分考慮設備的運行環境要求，盡可能實現對機泵運行過程的高效控制。

2 機泵設備變頻節能技術原理

變頻節能技術在油田企業中的應用是依靠變頻設備實現的，該設備主要用于對電機定子頻率進行調整，實現對定子轉速的有效看能夠在，進而使得機泵的電壓與頻率之比出現變化[2]。另一方面，油田企業還可以針對閥門調節實現變頻調速的目標，具體需要通過變頻調速設備在閥門開啟后調整電源頻率，以此來控制電機轉速。一般而言，變頻調速的控制電路具有單、雙兩種回路模式，單回路模式能夠依靠變頻調速對輸出信號進行調整，使得變頻設備輸送效率產生變化，進而對機泵流量進行高效調節。雙回路模式則依靠調節主控制回路對機泵分流情況進行高效控制，實現節能目標。

3 機泵能耗高的原因分析

在油田企業中，機泵是轉油站等區域中的關鍵設備，其運行過程中對電能的消耗量極高，在工作效率低下的情況下，機泵將做出大量無用功而產生嚴重的電能浪費情況，這也使得油田企業對機泵節能降耗的新技術、新設備、新工藝極其重視，下面對機泵高能耗的原因進行具體分析。機泵排量不符合工作要求的情況下會出現高能耗的情況[3]。在油田開采出現，油田企業通常會應用大量機泵以實現產液量最大幅度的提升，然而雖然油田儲量的不斷降低，轉油站所應用的機泵排量將遠遠超出實際運行需求，導致機泵實際功率與能耗嚴重不匹配，引發嚴重的能耗問題。此外，部分企業雖然意識到機泵效率低下產生的能耗問題，也針對性地應用了一系列的變頻調速設備，但由于技術人員所配置的變頻調速設備并不符合機泵運行控制需求，導致節能設備的效果無法有效發揮，反而產生了不必要的電能損耗。

4 油田機泵設備變頻節能技術的應用現狀

近年來，變頻調速技術發展極其迅速，無論是油田生產還是各行業領域均起到極大作用。在發展過程中，變頻技術能夠與模糊控制、計算機、傳感器等各類高新技術融合，有效改善了油田機泵的運行效率。例如，大慶油田在開發薩北東南區塊油井的過程中，因油井產液能力低下，出現井下工業無法滿足機泵排量需求的情況，導致抽油機低效運行;后續，大氣油田針對這一問題將變頻控制系統安裝于抽油機上，實現了對其抽汲參數、工作模式、沖程速度的快速調整，解決了抽油機啟動載荷的沖擊問題，提升了產液效率，達成了增產、節能等工作目標。

然而在油田企業中，該技術的應用依然存在較多問題。部分油田雖然引進了變頻調速裝置，所引進的裝置智能化程度往往較低，對機泵轉速的調節依靠簡單的閉環控制乃至開環控制來實現。同時，在實際應用時，油田企業未能將變頻器設備與通信技術、計算機技術融合，導致多臺設備無法依靠變頻器進行聯網控制，導致設備運轉信息無法共享，設備分散管理影響了工作效率。部分油田企業在變頻器應用時未曾了解其運行參數與現場工藝流程的匹配度，在自身缺少相關開發改造人員的情況下，變頻器的應用效果無法得到有效發揮。此外，利用變頻器進行節能改造時需要承載一定的設備采購和改造安裝成本，部分油田企業的改造結果與預期不符，而且還存在故障頻發等問題，影響了油田企業的高效發展。

5 變頻節能技術自機泵設備中的應用管理策略

為了充分發揮變頻節能技術的應用效果，油田企業需要從人員管理和技術應用兩方面入手。一方面，企業需要針對油田機泵操作、維護相關崗位人員制定相應的責任制度，定期組織人員培訓相關操作、維護技術手段，確保人們明確相關技術方法、工藝流程，能夠及時發現并處理變頻技術應用期間存在的隱患問題以及機泵設備的運行異常情況。另一方面，油田企業需要制定專用的變頻節能技術標準，組織人員定期巡查技術應用情況，嚴格排查技術應用后的機泵設備運行情況，明確設備缺陷問題以及技術隱患，同時做好相關記錄工作，為后續的優化調整提供數據參數。

6 油田機泵設備變頻節能技術的發展趨勢

各行業的發展均離不開電力能源的支持，能夠優化油田機泵設備運行效率，緩解油田能耗壓力的變頻節能技術成為油田企業及其他相關行業研究應用的重點方向。就目前而言，變頻調速技術的發展前景較為廣闊，其后續將區域數字化、智能化方向發展，各種技術的相互融合提供的變頻調速的工作效率，減少了變頻器相關設備的運行能耗。

在智能化方面，油田機泵電機的強耦合、多變量參數特點使得傳統的控制方式難以滿足工作需求，未來的變頻節能技術將與智能化人工審計網絡技術融合，依靠智能化系統的自我學習能力使得變頻調速技術在節能方面的作用愈發突出。在數字化方面，變頻器相關設備的構件將更加簡單，節能改造的可靠性、靈活度進一步提升，技術人員能夠遠程完成故障的快速診斷和調控。在標準化方面，由于變頻器設備應用過程中需要利用總線適配器模塊連接相關設備，而各相關模塊、通信技術將趨于標準化，用戶能夠自然實現相關部件的搭配組合，有效提升變頻調速節能技術的應用效果。在高頻化方面，為了避免諧波干擾問題，提高機泵設備功率因數，變頻節能設備將朝著高頻化方向發展，為了滿足高頻運行需求，IGCT、IGBT等新型電子元件將應用與變頻控制電路中。在模塊化方面，油田機泵設備所應用的變頻調速裝置將在大規模集成電路技術的支持下，實現電子元件的集成化、模塊化生產，后續的變頻控制系統將有眾多IC芯片構建，節能改造的成本也將進一步降低。

結束語：

綜上所述，變頻調速技術能夠有效改善油田機泵設備運行過程中存在的高能耗問題，然而在實際應用過程中往往容易因為變頻調速設備的智能化水平較低、變頻節能裝置與油田生產運作過程不匹配、變頻器故障率高等情況影響了節能效果的發揮。在后續發展中，變頻節能技術將與計算機、人工智能、信息化相關技術相互融合，朝著模塊化、標準化、智能化的發展發展，為油田機泵設備的節能、高效運行提供助力。

參考文獻：

[1]張燕燕，韓立芳.石油化工泵節能技術探析[J].化工管理，2017（10）：140.

[2]林海云，田雪.新環保技術在石油化工中的應用[J].石化技術，2015，22（09）：259.

[3]王智慧，李凌飛，李紅艷.新環保技術在石油化工中的應用[J].山東工業技術，2018（02）：67.