高　超　　孫　睿（中國(guó)石化管道儲(chǔ)運(yùn)公司，江蘇 徐州 221000）

6kV高壓變頻器在輸油泵中的應(yīng)用

高超孫睿
（中國(guó)石化管道儲(chǔ)運(yùn)公司，江蘇 徐州 221000）

隨著迅速發(fā)展的電氣傳動(dòng)技術(shù)與變頻調(diào)速技術(shù)，通過(guò)高壓變頻器能夠達(dá)到無(wú)極調(diào)速，符合了生產(chǎn)操作中控制電機(jī)調(diào)速的要求，在輸油泵中應(yīng)用6kV高壓變頻器不但有利于改進(jìn)工藝，還達(dá)到了設(shè)備節(jié)能與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。本文主要分析了輸油泵變頻調(diào)速節(jié)能原理，變頻控制方式，6kV高壓變頻器在輸油泵中的應(yīng)用。

6kV高壓變頻器；輸油泵；調(diào)節(jié)應(yīng)用

在輸油泵中應(yīng)用6kV高壓變頻器是達(dá)到輸油節(jié)能的重要技術(shù)方式，降低了輸油泵出口閥的節(jié)流損耗，獲得了極大的經(jīng)濟(jì)效益。

一﹑輸油泵變頻調(diào)速節(jié)能原理

（一）離心輸油泵變頻節(jié)能原理

按照離心泵的特點(diǎn)，其調(diào)節(jié)工況具體是對(duì)流量積極調(diào)節(jié)，常用的調(diào)節(jié)離心泵流量的方法包括：一是利用調(diào)節(jié)泵口出口閥的開(kāi)度有效調(diào)節(jié)，二是則利用對(duì)離心泵轉(zhuǎn)速的改變實(shí)行調(diào)節(jié)。雖然前者便于調(diào)節(jié)，但是將導(dǎo)致巨大的資源浪費(fèi)。通過(guò)輸油泵電機(jī)的變頻對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速積極變換，進(jìn)一步調(diào)節(jié)輸油泵的工況，是達(dá)到工藝運(yùn)作條件的可行性技術(shù)。由離心泵的特點(diǎn)可知，在不改變管路特性曲線(xiàn)的情況下，調(diào)整離心泵轉(zhuǎn)速之后，可以有效改變性能參數(shù)。

（二）功率因素造成的影響

對(duì)電機(jī)效率造成影響的重要因素是功率因數(shù)，下面對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單分析：

1功率因數(shù)較低對(duì)電機(jī)造成的影響：對(duì)于電機(jī)來(lái)講，功率因數(shù)較低，將會(huì)降低電動(dòng)機(jī)的效率。功率因數(shù)較低，最終將會(huì)增加電動(dòng)機(jī)的銅損，降低故障率。

2變頻器輸入電流的功率因數(shù)影響供電系統(tǒng)的情況：變頻器的輸入側(cè)為三相全波整流與濾波電路。很明顯，只有電源線(xiàn)電壓的瞬時(shí)值比電容器兩段的直流電壓大時(shí)，整流中才會(huì)擁有充電電流。因此，在電源電壓振幅數(shù)值周?chē)偸浅霈F(xiàn)充電電流，體現(xiàn)的沖擊波狀態(tài)缺乏連續(xù)性。因此，變頻器輸入側(cè)的功率因數(shù)是極低的，將會(huì)嚴(yán)重影響供電系統(tǒng)。既然功率因數(shù)降低對(duì)電網(wǎng)造成污染，怎樣才能對(duì)功率因數(shù)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(shù)，假如配合應(yīng)用交流電抗器和直流電抗器，則可以提升變頻調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)到0.95。值得注意的是在電路中傳入電抗器之后會(huì)降低變頻器的最高輸出電壓。造成增加了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流以及減小啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因此，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的裕量較小時(shí)，或者需要高起動(dòng)轉(zhuǎn)軌的情況下，應(yīng)當(dāng)對(duì)增加電動(dòng)機(jī)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(yīng)用6kV高壓變頻器能夠形成很好的節(jié)能效益，除了需要設(shè)備具備極高的可靠性以外，還必須和現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)實(shí)施技術(shù)結(jié)合，充分考慮現(xiàn)場(chǎng)條件，啟動(dòng)﹑停機(jī)和調(diào)節(jié)各個(gè)方面的安全性，迫切需要利用下列技術(shù)。

（一）具有手動(dòng)切換變頻和工頻的功能

一旦變頻系統(tǒng)發(fā)生故障，可以手動(dòng)切換為工頻檔，脫離變頻系統(tǒng)，在維修變頻系統(tǒng)的過(guò)程中，也可以保證正常運(yùn)行輸油泵，達(dá)到生產(chǎn)輸油的需求。

（二）利用開(kāi)環(huán)手動(dòng)方式調(diào)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率

考慮到安全穩(wěn)定運(yùn)行輸油系統(tǒng)，以及反打孔盜油的要求，對(duì)壓力變化積極定位捕捉的特性，本系統(tǒng)不適合利用閉環(huán)調(diào)節(jié)控制。因?yàn)檩斢捅貌▌?dòng)造成的整體影響，例如利用閉環(huán)控制，極易導(dǎo)致系統(tǒng)自行停機(jī)，或者擾動(dòng)整個(gè)輸油系統(tǒng)，由于調(diào)速系統(tǒng)自行對(duì)壓力變化積極跟蹤進(jìn)一步無(wú)法準(zhǔn)確定位壓力變化點(diǎn)，嚴(yán)重影響了輸油生產(chǎn)調(diào)度。而人為利用開(kāi)環(huán)控制，經(jīng)過(guò)一定運(yùn)行時(shí)間的研究，在不同狀況下，對(duì)變頻系統(tǒng)參數(shù)人為設(shè)定與調(diào)節(jié)，就能夠降低一部分投資成本，還可以確保輸油泵的安全運(yùn)作。

（三）優(yōu)化系統(tǒng)保護(hù)參數(shù)

在利用輸油系統(tǒng)的過(guò)程中必須謹(jǐn)慎選擇，并且設(shè)置一些保護(hù)參數(shù)。避免由于過(guò)靈敏保護(hù)變頻系統(tǒng)導(dǎo)致的輸油泵停機(jī)，對(duì)輸油泵系統(tǒng)的穩(wěn)定操作造成的影響。

三﹑6kV高壓變頻器在輸油泵中的應(yīng)用

已知輸油系統(tǒng)包含了兩臺(tái)電機(jī)泵，一臺(tái)正常運(yùn)行，另一臺(tái)備用，通過(guò)降壓起動(dòng)﹑工頻運(yùn)行，調(diào)節(jié)閥門(mén)對(duì)輸油泵的出口排量進(jìn)行控制，要求先起動(dòng)后開(kāi)閥門(mén)，其操作復(fù)雜；電網(wǎng)電壓的波動(dòng)容易影響流量，其穩(wěn)定度極差；電機(jī)處于滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中，有時(shí)電機(jī)過(guò)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(yáng)程的三次方比，所以在實(shí)際應(yīng)用中，只能用于串聯(lián)泵的最后一級(jí)。

輸油泵電機(jī)采用6kV高壓變頻器對(duì)電機(jī)泵積極控制，通過(guò)閥門(mén)出口流量經(jīng)流量變送器采集流量信號(hào)之后轉(zhuǎn)變?yōu)榫€(xiàn)性電流信號(hào)，比較設(shè)定流量之后，傳送輸出信號(hào)到6kV高壓變頻器頻率控制端子，對(duì)6kV高壓變頻器輸出頻率積極控制，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)一步改變輸油泵轉(zhuǎn)速﹑流量以及閥門(mén)出口壓力。當(dāng)降低出口流量時(shí)，相應(yīng)提升了電機(jī)轉(zhuǎn)速，升高了流量和閥門(mén)出口壓力；反之，當(dāng)提升出口流量時(shí)，降低了電機(jī)轉(zhuǎn)速和流量。如此，依靠改變輸油泵轉(zhuǎn)速的方法確保穩(wěn)定的閥門(mén)出口流量，產(chǎn)生了無(wú)極調(diào)節(jié)的恒流量﹑閉環(huán)自動(dòng)控制輸油的穩(wěn)定系統(tǒng)。此外，針對(duì)時(shí)常出現(xiàn)的較大幅變化壓力采用開(kāi)環(huán)控制比較適合，而對(duì)于運(yùn)行穩(wěn)定，需要恒定輸量的管線(xiàn)，最好利用閉單反饋調(diào)速方式。

利用6kV高壓變頻器之后，全部打開(kāi)調(diào)節(jié)閥門(mén)，對(duì)比變頻前后運(yùn)行效果。

顯然，利用6kV高壓變頻器調(diào)速控制時(shí)，降低了電機(jī)轉(zhuǎn)讀，全部打開(kāi)了調(diào)節(jié)閥門(mén)，消除了閥門(mén)壓差，流量沒(méi)有變化，降低了電機(jī)負(fù)荷和電機(jī)電流，節(jié)電率達(dá)到了50%。

結(jié)語(yǔ)

在輸油泵中應(yīng)用6kV高壓變頻器實(shí)行無(wú)極調(diào)速，在節(jié)能降損，提升輸運(yùn)安全性以及自動(dòng)化水平，發(fā)展前景十分廣闊。

[1]茹慧靈．輸油管道節(jié)能技術(shù)概念[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2009．

[2]馬名利．高壓變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)在油田輸油泵機(jī)組上的應(yīng)用[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2010．

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