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輸油泵變頻節(jié)能技術分析與運用

文檔作者：鄢仁生文檔來源：中油長慶油田分公司第九采油廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月27日
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2014 年12 月
輸油泵變頻節(jié)能技術分析與運用
鄢仁生
中油長慶油田分公司第九采油廠寧夏銀川750000
摘要：變頻調速技術是一種交- 直- 交電源變換技術，是集微
電腦控制、電子電力技術于一體的調速技術，節(jié)能效果顯著、調速
精度高、范圍廣，被廣泛應用于各行業(yè)，取得了良好效果。本文主
要以輸油泵為例，分析了變頻節(jié)能技術的原理及調速范圍的影響
因素，并以某公司的一臺輸油泵變頻器為例，分析了其節(jié)能效果。
關鍵詞：輸油泵；變頻調速；節(jié)能
一、輸油泵變頻調速節(jié)能技術原理
離心泵一般根據(jù)工況的變化來調節(jié)流量，原有的流量調節(jié)方
法主要有兩種：一種是調節(jié)泵出口閥開度，一種是改變離心泵的
轉速。而采用變頻技術實現(xiàn)對輸油泵電機轉速的改變是當前普
遍采用的方法，它能改變輸油泵電機轉速，達到調節(jié)輸油泵運行
工況的目的。
根據(jù)離心泵的特性，在管路特性曲線不變基礎上，改變離心
泵的轉速后，其各項性能參數(shù)可通過下式確定。
Q/Q1=n/n1；H/H1=(n/n1)2；N/N1=(n/n1)2
當采用閥門調節(jié)輸油泵電機流量時，流量從Q1降到Q2，必須
關小閥門，增大閥門的摩阻，管路會線路發(fā)生變化；采用變頻調速
控制方法時，管路線路不變，輸油泵的特性取決于轉速。采用閥
門控制流量時，存在一定的功率損耗，隨著閥門不斷關小，損耗逐
漸增大。采用變頻調速技術控制流量時，流量與轉速的一次方成
正比關系，揚程與轉速的二次方成正比關系，軸功率與轉速的三
次方成正比關系，即功率與轉速成三次方的關系下降。采用變頻
調速技術能將原先消耗在閥門上的功率節(jié)省下來，取得良好的節(jié)
能效果，這也是輸油泵變頻節(jié)能技術的節(jié)能原理[1]。
從理論角度來說，輸油泵變頻調速是根據(jù)交流電動機工作原
理轉化出來的：n=60（f 1-s）/P，式中，f表示輸油泵電機的電源頻
率，s表示轉差率，P表示電機的極對數(shù)。改變電機的電源頻率f
就可以改變電機的轉速，從而達到對輸油泵的變頻調速目的。
二、輸油泵變頻調速范圍的影響因素
運行工況的變化和管路特性曲線使得與調速泵同時并列運
行的定速泵會對變頻器的調速范圍產生一定的影響，一旦超出調
速范圍，變頻器將無法達到節(jié)能效果。所以，雖然變頻技術的調
速范圍較廣，但仍存在一定的局限性[2]。
當調速范圍過大時，超出節(jié)能變頻調速范圍，則會影響輸油
泵電機的運行效率，達不到預期節(jié)能效果。在工況相似情況下，
隨著轉速的降低，軸功率急劇下降。若電機輸出功率變化過大已
嚴重偏移額定功率或輸出功率嚴重偏移運行工況頻率，則電機的
效率會迅速下降，且頻率過低也會影響電機效率。即電機效率的
降低必然會帶來整個輸油泵機組效率的降低，達不到預期節(jié)能
效果。
三、變頻器應用節(jié)能效果分析
某公司于2004年安裝了一臺變頻器，其型號為TDCG-200，
該變頻器能拖動1#外輸油泵實現(xiàn)對輸油泵的變頻調速。該變頻
器結構簡單、功能多、調節(jié)簡單，能起到良好的節(jié)能效果，且能有
效延長輸油泵電動機的使用壽命。
變頻器的作用是為輸油泵電動機提供可以調節(jié)頻率的電源，
實現(xiàn)電機的無極調速，進而使管網(wǎng)油壓發(fā)生連續(xù)變化。壓力發(fā)送
器檢測管網(wǎng)的壓力，壓力設立單元則提供滿足用戶需求的壓力和
流量期望值。壓力設定信號和壓力反饋信號傳輸給變頻器后，變
頻器內部的PID程序進行計算分析，輸出一個轉速控制信號，變
頻器接收到信號后立即工作，先啟動輸油泵電動機，使管網(wǎng)的流
量壓力達到設定值，然后變頻器的輸出功率則隨著壓力達到頂
點，變頻器轉速逐漸下降，直到滿足生產所需的預定值。
該公司原有的輸油泵電動機啟動為50Hz運轉，轉速為1980r/
min，輸出流量為150m3/h，額定功率為185KW。采用變頻器進行
輸油泵電動機轉速的自由調節(jié)后，油泵的流量、壓力隨之發(fā)生變
化，達到預期調節(jié)目標。通過該變頻器，提高輸油泵電機的工作
效率，滿足生產需求，節(jié)能效果顯著，有效延長了電動機的使用
壽命。
安裝變頻器后，外輸油泵的輸油單耗較之以往降低了0.3W·
h/t，一年即可減少耗電66.87×104KW·h，按照工業(yè)用電的單價
0.62 元/KW·h，可以得出：每年能節(jié)約電費：66.87×104×0.62=
4311.78元，只需要運行一年即可收回變頻器的安裝費用，同時實
現(xiàn)輸油泵的自動調節(jié)變速，使日后的油量調節(jié)更加穩(wěn)定，既降低
工作人員的勞動強度，改善工作環(huán)境，又保證輸油泵的穩(wěn)定安全
生產，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。
在長輸管道中，輸油泵是系統(tǒng)的主要生產環(huán)節(jié)，也是整個系
統(tǒng)的用電大戶，對其進行節(jié)能改造是非常必要的，當前采用的主
要方法是采用變頻調速技術實現(xiàn)節(jié)能減排，運用變頻器來改變輸
油泵電動機公路，改變輸油泵運行效能，實現(xiàn)良好的節(jié)能效果。
與閥門調節(jié)方法相比，變頻調速技術最大的優(yōu)點是操作方便、節(jié)
能效果好，能有效節(jié)省損失，并減少輸油泵機組之間的相互沖擊、
磨損以及噪音，達到延長輸油泵機組使用壽命的效果，延長其保
養(yǎng)周期[3]。
結束語
輸油泵設計時一般設計較大的富余量，多數(shù)企業(yè)的輸油泵存
在大馬拉小車的情況，運行效率低，能耗大，不利于公司經(jīng)濟效益
的提高，也不利于環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。采用變頻調速節(jié)能技術則能
達到良好節(jié)能效果，本文簡單介紹了變頻技術的工作原理，并以
某案例證明該技術的可行性，具有一定的參考價值，可供同行參
考和借鑒。
參考文獻：
[1]朱會娟，桂軍友，薛鵬飛，等.淺析輸油泵變頻節(jié)能技術的
應用[J].中國化工貿易，2012（12）：163.
[2]張國權，吳顯洪.輸油泵變頻節(jié)能技術分析與應用[J].油氣
儲運，2008,27（3）：53-55.
[3]尚立光，王寧，程紅偉，等.輸油泵變頻節(jié)能效果分析[J].電
子設計工程，2011,19（5）：60-62.
作者簡介：鄢仁生（1986-），男，漢族，湖北黃岡人，畢業(yè)于長江
大學機械設計制造及其自動化專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)主要從事油田設
備管理工作。
能源管理
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