淺談離心泵變頻調速系統的應用

楊薇（大慶油田第六采油廠第一油礦,黑龍江大慶163000）

淺談離心泵變頻調速系統的應用

楊薇（大慶油田第六采油廠第一油礦,黑龍江大慶163000）

變頻調速技術是通過改變電機的轉速來調節流量，能根據輸油參數的不斷變化進行調整電機的轉數來調節流量的大小，有效地抑制機泵運行中的大馬拉小車的現象，減少用電設備的損耗，使得日輸油量更加平穩，易于控制工藝參數。

外輸油泵;節流調節;變頻調節

1 變頻調速的應用背景

離心泵在油田的使用過程中主要就是為了調節流量，目前對于離心泵流量的調節主要有2種方法，一種方法是可以應用管路節流或者是旁路回流的方式進行流量調節，另外一種流量調節方法是調節離心泵的轉速，或者是將離心泵的葉輪外徑縮小進行調節。

第一種方法雖然操作簡單，但是長期應用該方法就會造成經濟浪費，出口旁路調節能耗增加；而切削葉輪也不利于實際生產的變化，長期使用不經濟。變頻調速技術的應用能夠有效解決這一難題，通過改變輸油泵的電機的輸出頻率（調頻范圍為0—50Hz）來調節改變電機轉速，使泵機組始終處于高效區運行，保持最佳工作狀態，來實現輸油泵的工況調節，降低能耗增加設備的利用率，減少電機無用功損耗，是滿足工藝條件下的一條即經濟又環保的技術途徑。

2 輸油泵機組變頻調速管理的節能原理及技術措施

2.1 離心泵變頻調速的節能原理

變頻器主機的基本工作原理是由可控硅整流模塊和高壓大容量的電容把工頻電源的三相交流電轉換成直流電，再由大功率晶體管把直流電轉換成頻率可調的三相交流電輸出。由三相異步電動機轉數公式n=60f1（1--S）/P可以知道，當電動機的結構沒有改變的時候，也就是磁極對數P這個參數與轉差率S沒有變化，假如對電源頻率f1進行改變，那么電動機的轉數也就相應地隨之改變。因此我們能夠知道變頻器就是在改變電源頻率的基礎上來帶動電動機轉數改變的。

然后我們又按照離心泵比例定律也能夠得出，泵揚程、排量和軸功率都會伴隨離心泵的轉數變化而發生變化的。從理論的計算上能夠看出，輸油泵的耗電量與轉速的立方是成正比例關系的，所以在降低輸油泵的轉速的時候，離心泵就能夠相應地節省能量。假設把節流調節手動調節改變成變頻調速器來進行控制，那么設備的耗電量就可以按照與轉速成立方的比例下降，也就是節能效果會更加凸顯。由此可以看出變頻調速的輸送系統與非調速系統有所不一樣的是：當流量為定值的時候，可以改變泵的轉動速度來對泵的特性曲線Q-H進行改變，這樣就可以調節流量，也就省去了非調速系統中調節閥的附加阻力，因此也就會降低泵的動力消耗，而且還能夠使設備一直處在高效率區間工作，更好地使用了電能和動力。這就是輸油泵變頻節能的原理。

2.2 離心泵變頻調速的技術措施

變頻調速系統在輸油機組的整體應用過程中，雖然節省了大量能量，產生了非常好地經濟效益，但是因為輸油系統只是油田開發中的一個重要環節，要想實現更好地節省能量，要想實現輸油機組的連續運行，除了對相應的設備高要求以外，還要在技術方案上下功夫，在進行技術方案的編制中，要充分地考慮現場工藝特點，使方案更有利于現場操作和調整，更具有實用性，因此在變頻器系統中還要應用以下的技術措施。

一是將系統設置成工頻和變頻兩種手動工作切換模式，當變頻模式出現系統故障的時候，就可以通過手動將工作模式切換到工頻，這樣就能夠保證輸油泵的正常運轉，減少修停時間。

二是在設備系統運行的現場要設置啟動、停止以及緊急停止按鈕等不同情況的緊急按鈕，控制室內要對運轉參數進行時時監控，這就既方便了現場人員的操作，也使系統運行參數隨時處于監控狀態下。

三是系統的運轉頻率調節方式可以應用開環手動調節，這樣的設置主要是輸油系統運行的自身特點，因為如果設置為閉環系統，那么就會造成系統死機的可能性，給輸油系統的安全和平穩運行帶來隱患。而這種開環控制模式，各單位通過一定時間的使用和模式，逐漸形成了不同工況下的人為地設定和調整變頻系統的參數，這樣即減少了初期建設投資，又能保障系統安全平穩運行。

四是進一步優化系統的保護參數，為了保證輸油系統的平穩運行，在選取輸油系統的時候必須要慎重，對于輸油系統的保護參數要根據現場工況進行實際設定，以免使變頻系統太過靈敏而使輸油泵停止工作。

3 變頻調速系統的應用效果

（1）能按n=60f1（1--S）/P所給出的關系式，實現了平滑無極調速的目的，而且范圍大、精度也非常高；并還能使電動機的固有機械特性得到保持，沒有附加轉差損耗，效率高，電動機啟動電流小，啟動能耗低。運用電子計算機實施過程控制，具有各種保護措施，運行可靠，提高了控制精度和工況穩定性。

（2）工頻和變頻互相鎖定，有效防止崗位員工誤操作。

（3）在變頻狀態下可以實現手動調節與自動調節的互相切換，由于變頻器輸出時只能拖動一臺泵的電機，而且絕對禁止工頻電壓反送到變頻器的輸出端，所以本系統作了嚴格的連鎖條件限制，既方便崗位員工操作，又保證了泵機組的安全運行。

（4）設置緊急停泵按鈕，一旦輸油泵機組出現異常故障，只需按下此按鈕即可立即停泵，保證泵機組的安全。

4 結語

通過改變電機的轉速來調節流量，能根據輸油參數的不斷變化進行調整電機的轉數來調節流量的大小，有效地抑制機泵運行中的大馬拉小車的現象，減少用電設備的損耗，由于實現了自動調節，使得日輸油量更加平穩，易于控制工藝參數，既減輕操作者的勞動強度，改善了工作環境。還能節約電能，降低設備的維護費用，延長設備的使用壽命，提高了工作效率。