变频调速技术在长庆油田输油泵电机上的运用

王志东 郑鑫杰 姜海永

摘 要：变频调速技术属于一项综合性技术，其中涉及到多种技术，主要涵盖交流电源变换技术、电力电子技术和微电脑控制技术。变频调速技术在实际应用的过程中是利用电源输入频率来控制电机的转速，进而达到控制设备仪器运行效率的目的。而油气集输站在进行原油输送时，对输油泵设备的自身控制能力提出了较高的要求，只有保证输油泵设备的运行效率与实际原油输送量相符才能保证集输系统的稳定运行。此时就突出了变频调速技术的重要作用，在输油泵电机上的应用可以保障输油泵设备的柔性启动。

关键词：变频调速技术；长庆油田；输油泵；电机

由于油田输油泵设备运行的过程中，依据原油输送量的不同，对于输油泵的运行效率也提出了较高的要求。怎样在保证输油泵运行质量的基础上，满足原油输送需求已经成为集输站工作中的重点内容。变频调速技术，在油田输油泵电机上的应用，可以有效控制输油泵运行效率，不仅能够节省电能消耗，还能起到保护输油泵设备的作用。文中就以长庆油田的安塞油田张渠集中处理站的原油运输工作为例，对变频调速技术在输油泵电机上的运用进行探讨。

1 安塞油田张渠集中处理站的基本情况

本次所研究的安塞油田张渠集中处理站的总体库容量为4000m3，其中净化油安全库容量为3400m3。该集中处理站的净化油处理量为每年104t。张渠集中处理站的主要作业内容为对该区域内的含水原油进行净化处理，并且进行集中外输。数据显示，安塞油田张渠集中处理站的日输出量为600m3。而在该处理站中所选用的输油泵仅需要达到每小时30m3即可满足处理站的输油需求。该集中处理站所选用的输油泵为型号是TDWY45-50×12的离心输油泵。具体参数如下，电机功率是132kW，在每天持续运行二十小时的情况下，每日消耗电量2640kW·h，年均消耗电量963600kW·h。

2 变频调速技术在油田输油泵电机上的应用探讨

在环境和能源问题日益显著的基础上，我国针对各类生产活动提出了节能环保的政策要求，油田开采与集运的过程中会造成大量能源损耗。同时，油气运输的过程中也会形成一定的电能消耗，油田企业要想获得可持续发展，就必须顺应国家的政策要求，采取有效的措施进行节能生产。油气集输的过程中，输油泵的运行功率如果不能得到有效控制就会带来一定的能源消耗，有违我国的节能环保政策要求，而变频调速技术在输油泵电机上的应用，可以有效达到节能效果，并且在安装操作方面也相对简便。下面就针对变频调速技术在输油泵电机上的应用效果进行阐述。输油泵运行的过程中，电动机会吸收一定量的电功率，并且利用内部的电磁将其转化为机械能功率输出。在此过程中，必定会产生一定的能源损耗，而在变频器的作用下，会形成恒转矩运行，进而降低电动机的能源消耗。

2.1 U1/f比值变化的影响

输油泵电机在实际运转的过程中，转子与定子发生的铜损现象与电机的运行频率并不存在直接关联。然而，在运行时，特定环境下需要对定子绕组电压进行调整。同时，也需对频率和外施电源电压进行调整。在此基础上，U1/f比值必定会发生变化。另外，当电动机的运行状态处于最佳状态时，U1/f比值也会相应发生改变。此时，电流的变化会对铜损造成影响，频率改变也会对铜耗形成一定影响。为此，便可以通过变频器来改变输油泵电机运行频率，从而降低铜耗。

2.2 铁耗影响

输油泵运行的过程中，电机中的铁耗会随着频率的变化而发生改变。当发动机的频率降低时，铁耗也会随之降低。然而，在应用电压型逆变器变频电源对电动机进行电源供给时，电源电压中的高次谐波分量会与正弦波电源所产生的铁耗形成一定的差异。相对来说，高次谐波分量的铁耗较大。除此之外，其余的部分损耗也会在高次谐波分量增大的同时，产生增加，从而产生大量的能源消耗。

2.3 机械损耗影响

相关数据统计，输油泵的电动机在实际运行的过程中，轴承元件的摩擦损耗会与电动机的转速形成正比关系，通风损耗也与电动机的转速成正比关系。为此，当电动机的运行频率发生改变时，轴承元件损耗与通风损耗均会发生改变。我们可以利用变频调速技术，对电源频率進行调整，在保证输油功率的基础上，有效控制电源频率，从而达到降低轴承元件摩擦损耗与通风损耗的目的。在对输油泵电机运行的过程中，各类损耗量进行分析之后可以得出，机械损耗占整体损耗的50%以下。为此，对于部分机械损耗量可以忽略不计。针对一些损耗量较大的因素进行综合考虑，并且利用变频器对其运行频率进行控制，对电机运行的整体能源消耗形成有效控制，进而达到节能生产的效果。在针对上述内容进行分析，可以看出，使用变频器之后，电动机的总体损耗可以有效降低。由此可见，变频调速技术在长庆油田输油泵电机中进行应用的重要性。

3 现场变频节能实际效果

根据在实际运行中测得的数据，按输油30m3/h计，每小时可节约电量33kW·h；每天输油时间20h，每天可节约660kW·h。年节约电量共240900kW·h，节约电费约15.7万元，节能25%，节能效果非常明显。

参考文献：

[1]宁立军.变频调速技术在油田应用与节能[J].中国化工贸易，2015（1）.

[2]任敬.变频调速技术在联合站中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2014（22）.

作者简介：

王志东（1987- ），男，甘肃会宁人，本科，主要从事石油工程。