浅谈离心泵变频调速系统的应用

杨薇（大庆油田第六采油厂第一油矿,黑龙江大庆163000）

浅谈离心泵变频调速系统的应用

杨薇（大庆油田第六采油厂第一油矿,黑龙江大庆163000）

变频调速技术是通过改变电机的转速来调节流量，能根据输油参数的不断变化进行调整电机的转数来调节流量的大小，有效地抑制机泵运行中的大马拉小车的现象，减少用电设备的损耗，使得日输油量更加平稳，易于控制工艺参数。

外输油泵;节流调节;变频调节

1 变频调速的应用背景

离心泵在油田的使用过程中主要就是为了调节流量，目前对于离心泵流量的调节主要有2种方法，一种方法是可以应用管路节流或者是旁路回流的方式进行流量调节，另外一种流量调节方法是调节离心泵的转速，或者是将离心泵的叶轮外径缩小进行调节。

第一种方法虽然操作简单，但是长期应用该方法就会造成经济浪费，出口旁路调节能耗增加；而切削叶轮也不利于实际生产的变化，长期使用不经济。变频调速技术的应用能够有效解决这一难题，通过改变输油泵的电机的输出频率（调频范围为0—50Hz）来调节改变电机转速，使泵机组始终处于高效区运行，保持最佳工作状态，来实现输油泵的工况调节，降低能耗增加设备的利用率，减少电机无用功损耗，是满足工艺条件下的一条即经济又环保的技术途径。

2 输油泵机组变频调速管理的节能原理及技术措施

2.1 离心泵变频调速的节能原理

变频器主机的基本工作原理是由可控硅整流模块和高压大容量的电容把工频电源的三相交流电转换成直流电，再由大功率晶体管把直流电转换成频率可调的三相交流电输出。由三相异步电动机转数公式n=60f1（1--S）/P可以知道，当电动机的结构没有改变的时候，也就是磁极对数P这个参数与转差率S没有变化，假如对电源频率f1进行改变，那么电动机的转数也就相应地随之改变。因此我们能够知道变频器就是在改变电源频率的基础上来带动电动机转数改变的。

然后我们又按照离心泵比例定律也能够得出，泵扬程、排量和轴功率都会伴随离心泵的转数变化而发生变化的。从理论的计算上能够看出，输油泵的耗电量与转速的立方是成正比例关系的，所以在降低输油泵的转速的时候，离心泵就能够相应地节省能量。假设把节流调节手动调节改变成变频调速器来进行控制，那么设备的耗电量就可以按照与转速成立方的比例下降，也就是节能效果会更加凸显。由此可以看出变频调速的输送系统与非调速系统有所不一样的是：当流量为定值的时候，可以改变泵的转动速度来对泵的特性曲线Q-H进行改变，这样就可以调节流量，也就省去了非调速系统中调节阀的附加阻力，因此也就会降低泵的动力消耗，而且还能够使设备一直处在高效率区间工作，更好地使用了电能和动力。这就是输油泵变频节能的原理。

2.2 离心泵变频调速的技术措施

变频调速系统在输油机组的整体应用过程中，虽然节省了大量能量，产生了非常好地经济效益，但是因为输油系统只是油田开发中的一个重要环节，要想实现更好地节省能量，要想实现输油机组的连续运行，除了对相应的设备高要求以外，还要在技术方案上下功夫，在进行技术方案的编制中，要充分地考虑现场工艺特点，使方案更有利于现场操作和调整，更具有实用性，因此在变频器系统中还要应用以下的技术措施。

一是将系统设置成工频和变频两种手动工作切换模式，当变频模式出现系统故障的时候，就可以通过手动将工作模式切换到工频，这样就能够保证输油泵的正常运转，减少修停时间。

二是在设备系统运行的现场要设置启动、停止以及紧急停止按钮等不同情况的紧急按钮，控制室内要对运转参数进行时时监控，这就既方便了现场人员的操作，也使系统运行参数随时处于监控状态下。

三是系统的运转频率调节方式可以应用开环手动调节，这样的设置主要是输油系统运行的自身特点，因为如果设置为闭环系统，那么就会造成系统死机的可能性，给输油系统的安全和平稳运行带来隐患。而这种开环控制模式，各单位通过一定时间的使用和模式，逐渐形成了不同工况下的人为地设定和调整变频系统的参数，这样即减少了初期建设投资，又能保障系统安全平稳运行。

四是进一步优化系统的保护参数，为了保证输油系统的平稳运行，在选取输油系统的时候必须要慎重，对于输油系统的保护参数要根据现场工况进行实际设定，以免使变频系统太过灵敏而使输油泵停止工作。

3 变频调速系统的应用效果

（1）能按n=60f1（1--S）/P所给出的关系式，实现了平滑无极调速的目的，而且范围大、精度也非常高；并还能使电动机的固有机械特性得到保持，没有附加转差损耗，效率高，电动机启动电流小，启动能耗低。运用电子计算机实施过程控制，具有各种保护措施，运行可靠，提高了控制精度和工况稳定性。

（2）工频和变频互相锁定，有效防止岗位员工误操作。

（3）在变频状态下可以实现手动调节与自动调节的互相切换，由于变频器输出时只能拖动一台泵的电机，而且绝对禁止工频电压反送到变频器的输出端，所以本系统作了严格的连锁条件限制，既方便岗位员工操作，又保证了泵机组的安全运行。

（4）设置紧急停泵按钮，一旦输油泵机组出现异常故障，只需按下此按钮即可立即停泵，保证泵机组的安全。

4 结语

通过改变电机的转速来调节流量，能根据输油参数的不断变化进行调整电机的转数来调节流量的大小，有效地抑制机泵运行中的大马拉小车的现象，减少用电设备的损耗，由于实现了自动调节，使得日输油量更加平稳，易于控制工艺参数，既减轻操作者的劳动强度，改善了工作环境。还能节约电能，降低设备的维护费用，延长设备的使用寿命，提高了工作效率。