淺議變頻調(diào)速技術(shù)在輸油泵機(jī)組中節(jié)能效果

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1、淺議變頻調(diào)速技術(shù)在輸油泵機(jī)組中節(jié)能效果摘　要：輸油泵是輸油站生產(chǎn)運(yùn)行中最主要的能耗設(shè)備，由于輸油量變化范圍較大，在實(shí)際運(yùn)行中需要根據(jù)實(shí)際工況控制輸油泵出口閥門的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)流量，以滿足生產(chǎn)工藝需要，這種流量調(diào)節(jié)方式在輸油泵出口閥門前后產(chǎn)生較大的壓差，大量的能量消耗在泵出口閥前后，造成能源的浪費(fèi)。油房莊站外輸泵機(jī)組應(yīng)用了變頻調(diào)速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)改變輸油泵的轉(zhuǎn)速，進(jìn)行工況調(diào)節(jié)，消除壓差而產(chǎn)生的節(jié)流損失，降低輸油能耗，節(jié)省了成本，改善了輸油工藝，保障了生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速技術(shù)變頻器節(jié)能輸油泵一、前言1.

2、變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀變頻調(diào)速技術(shù)是集現(xiàn)代電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高效節(jié)能技術(shù)。90年代以來(lái)，隨著大功率技術(shù)的發(fā)展，大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，交流電機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)已日趨完善，在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。尤其在石油行業(yè)水、油泵控制系統(tǒng)上的應(yīng)用，得到了用戶對(duì)其節(jié)能效果的一致認(rèn)可。2.變頻調(diào)速技術(shù)原理5按照電機(jī)學(xué)的基本原理，電機(jī)的轉(zhuǎn)速滿足如下的關(guān)系式：n=(1-s)60f/p=n0×（1-s）（P：電機(jī)極對(duì)數(shù)；f：電機(jī)運(yùn)行頻率；s：轉(zhuǎn)差率）從式中看出，電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n0(n0=60f

3、/p)正比于電機(jī)的運(yùn)行頻率，由于轉(zhuǎn)差率s一般情況下比較?。?-0.05），電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n約等于電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n0，所以調(diào)節(jié)了電機(jī)的供電頻率f，就能改變電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。電機(jī)的轉(zhuǎn)差率s和負(fù)載有關(guān)，負(fù)載越大則轉(zhuǎn)差率增加，所以電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速還會(huì)隨負(fù)載的增加而略有下降。3.輸油泵機(jī)組變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)原理根據(jù)離心泵的特性，其工況調(diào)節(jié)主要是調(diào)節(jié)流量，而離心泵調(diào)節(jié)流量最常用的兩種方法是通過(guò)調(diào)節(jié)泵出口閥的開(kāi)度和通過(guò)改變離心泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，前者雖然調(diào)節(jié)方便，但能源浪費(fèi)嚴(yán)重；通過(guò)改變輸油泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，來(lái)實(shí)現(xiàn)輸油泵的工

4、況調(diào)節(jié)，是滿足工藝條件下運(yùn)行的可行的技術(shù)途徑。由離心泵特性可知,在管路特性曲線不變的情況下,改變離心泵轉(zhuǎn)速后,其性能參數(shù)的改變由以下式?jīng)Q定。Q1/Q=n1?/n（3-1）H1/H=(n1?/n)2（3-2）P1/P=(n1?/n)3（3-3）式中，Q、H、P為離心泵轉(zhuǎn)速為n時(shí)的流量、揚(yáng)程、功率；Q1、H1、P1為離心泵轉(zhuǎn)速改變?yōu)閚15時(shí)的流量、揚(yáng)程、功率。由上式可知，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降1/2時(shí)，流量下降1/2，揚(yáng)程下降1/4，功率下降1/8，即功率與轉(zhuǎn)速成3次方的關(guān)系下降，如果不是用關(guān)小閥門的方法，而是把

5、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降下來(lái)，那么，隨著泵的輸出壓頭壓力的降低，在輸送同樣流量的情況下，原來(lái)消耗在閥門上的功率就可完全避免，這就是調(diào)速節(jié)能原理所在。簡(jiǎn)單地說(shuō)，也就是在不裝變頻調(diào)速裝置時(shí)，泵的出口排量靠調(diào)節(jié)出口閥控制調(diào)節(jié)，電動(dòng)機(jī)易過(guò)負(fù)荷。當(dāng)流量小時(shí)，靠關(guān)小閥門調(diào)節(jié)，增加了壓差，使部分能量白白消耗在出口閥門上。安裝變頻調(diào)速器后，可以降低泵的轉(zhuǎn)速，泵的揚(yáng)程也相應(yīng)降低，電動(dòng)機(jī)的電耗也降低，使原來(lái)消耗在泵出口閥上的泵管壓差得到了解決。圖為采用閥門控制流量和采用調(diào)速控制流量時(shí)的流量（Q）—揚(yáng)程（H）曲線。圖中，R1、R2

6、為管路特性曲線，α1、αx為H-Q(n)特性曲線，A為額定工況點(diǎn)，B采用閥門控制時(shí)流量為Q2的運(yùn)行點(diǎn)；C為采用變頻調(diào)頻時(shí)流量為Q2的運(yùn)行點(diǎn)。由圖可知，在流量為Q2的情況下：采用閥門調(diào)節(jié)時(shí)消耗的功率為BH2OQ2的面積；采用變頻調(diào)速時(shí)消耗的功率為CH3OQ2的面積。即節(jié)約功率：△P為BH2H3C的面積。二、油房莊站采用變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)能經(jīng)濟(jì)比較1.變頻調(diào)速技術(shù)在油房莊站的應(yīng)用情況5油房莊站主要負(fù)責(zé)接收采油三廠油房莊作業(yè)區(qū)，采油六廠楊井、安邊作業(yè)區(qū)以及靖安首站的來(lái)油，并負(fù)責(zé)將其外輸至惠安堡末站。全站配備

7、有3臺(tái)輸油泵機(jī)組，2臺(tái)變頻器（一臺(tái)高壓變頻器、一臺(tái)低壓變頻器，高壓變頻器采用一拖二，低壓變頻器采用一拖一）。泵、變頻器的主要技術(shù)參數(shù)如表1、表2。2.油房莊采用變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能效果現(xiàn)以油房莊站2011年數(shù)據(jù)為例（見(jiàn)表3），其中二臺(tái)輸油泵，泵型SMI325/01×5，揚(yáng)程為650m、流量為550m3、額定轉(zhuǎn)速2988r/min、配備額定功率為1250KW的電機(jī)。另外一臺(tái)輸油泵的泵型ZMI270/007×9、揚(yáng)程為650m、流量為150m3、額定轉(zhuǎn)速2980r/min、配備額定功率450KW的電機(jī)。

8、計(jì)算這三臺(tái)輸油泵在2008年里采用變頻調(diào)速技術(shù)所產(chǎn)生的節(jié)能效果。備注：表中填充部分為3#小插輸泵的運(yùn)行參數(shù)，空白部分表示停輸。根據(jù)P1/P=(N1/N)3（亦稱為比例系數(shù)）其中：P為額定功率、N為額定轉(zhuǎn)速、P1為實(shí)際功率、N1為實(shí)際轉(zhuǎn)速5由表3數(shù)據(jù)可得：一季度輸油泵的平均比例系數(shù)為0.63；二季度輸油泵的平均比例系數(shù)為0.59；三季度輸油泵的平均比例系數(shù)為0.55，小插輸泵的平均比例系數(shù)為0.43；四季度輸油泵的平均比例系數(shù)為0.57，小插輸泵的平均比例系數(shù)為0.45；節(jié)省電能△P