油田机泵设备变频节能技术应用现状及发展趋势分析

吴坤朋

摘 要：油田机泵设备运行过程中往往存在运行效率与实际产出不匹配的情况，大量能源产生了不必要的损耗，油田企业急需针对能耗问题开展节能改造工作。本文对机泵变频节能技术的原理和机泵高能耗的原因进行了介绍，分析了变频节能在在油田机泵设备中的应用现状及发展趋势，以期为油田相关工作人员提供参考。

关键词：油田;机泵设备;变频节能技术;发展趋势

引言：在技术研究不断深入的情况下，国内的变频节能技术在性能方面有了较大提升，在节能改造工作中得到广泛应用。油田企业为了实现对生产能耗的有效控制，通常采取将变频节能技术应用于机泵设备的优化改造方式，而在这一技术的帮助下，油田企业实现了生产经营效益的增长，进一步促进了油田设备的可持续运行。

1 油田机泵进行节能技术改造的意义分析

石油化工企业的生产经营过程中往往需要消耗大量能源，而针对机泵这一耗能大户应用节能技术则可以实现对设备参数的优化调整，同时实现稳定生产、能耗降低、效益提升等生产目标[1]。油田机泵设备的运转需要依靠传感器进行信号的灵敏传递，确保控制设备对运行参数的高效调整，相关信息数据也可以用于生产过程分析，进一步提升工作效率，而如果未能合理应用相关节能技术，将会出现传感器信号传递失误、控制不灵敏等影响能耗的问题。而且，油田机泵设备的运行环境使得其对节能技术在高温高压适应性方面的要求较高，这需要企业在节能改造的过程中充分考虑设备的运行环境要求，尽可能实现对机泵运行过程的高效控制。

2 机泵设备变频节能技术原理

变频节能技术在油田企业中的应用是依靠变频设备实现的，该设备主要用于对电机定子频率进行调整，实现对定子转速的有效看能够在，进而使得机泵的电压与频率之比出现变化[2]。另一方面，油田企业还可以针对阀门调节实现变频调速的目标，具体需要通过变频调速设备在阀门开启后调整电源频率，以此来控制电机转速。一般而言，变频调速的控制电路具有单、双两种回路模式，单回路模式能够依靠变频调速对输出信号进行调整，使得变频设备输送效率产生变化，进而对机泵流量进行高效调节。双回路模式则依靠调节主控制回路对机泵分流情况进行高效控制，实现节能目标。

3 机泵能耗高的原因分析

在油田企业中，机泵是转油站等区域中的关键设备，其运行过程中对电能的消耗量极高，在工作效率低下的情况下，机泵将做出大量无用功而产生严重的电能浪费情况，这也使得油田企业对机泵节能降耗的新技术、新设备、新工艺极其重视，下面对机泵高能耗的原因进行具体分析。机泵排量不符合工作要求的情况下会出现高能耗的情况[3]。在油田开采出现，油田企业通常会应用大量机泵以实现产液量最大幅度的提升，然而雖然油田储量的不断降低，转油站所应用的机泵排量将远远超出实际运行需求，导致机泵实际功率与能耗严重不匹配，引发严重的能耗问题。此外，部分企业虽然意识到机泵效率低下产生的能耗问题，也针对性地应用了一系列的变频调速设备，但由于技术人员所配置的变频调速设备并不符合机泵运行控制需求，导致节能设备的效果无法有效发挥，反而产生了不必要的电能损耗。

4 油田机泵设备变频节能技术的应用现状

近年来，变频调速技术发展极其迅速，无论是油田生产还是各行业领域均起到极大作用。在发展过程中，变频技术能够与模糊控制、计算机、传感器等各类高新技术融合，有效改善了油田机泵的运行效率。例如，大庆油田在开发萨北东南区块油井的过程中，因油井产液能力低下，出现井下工业无法满足机泵排量需求的情况，导致抽油机低效运行;后续，大气油田针对这一问题将变频控制系统安装于抽油机上，实现了对其抽汲参数、工作模式、冲程速度的快速调整，解决了抽油机启动载荷的冲击问题，提升了产液效率，达成了增产、节能等工作目标。

然而在油田企业中，该技术的应用依然存在较多问题。部分油田虽然引进了变频调速装置，所引进的装置智能化程度往往较低，对机泵转速的调节依靠简单的闭环控制乃至开环控制来实现。同时，在实际应用时，油田企业未能将变频器设备与通信技术、计算机技术融合，导致多台设备无法依靠变频器进行联网控制，导致设备运转信息无法共享，设备分散管理影响了工作效率。部分油田企业在变频器应用时未曾了解其运行参数与现场工艺流程的匹配度，在自身缺少相关开发改造人员的情况下，变频器的应用效果无法得到有效发挥。此外，利用变频器进行节能改造时需要承载一定的设备采购和改造安装成本，部分油田企业的改造结果与预期不符，而且还存在故障频发等问题，影响了油田企业的高效发展。

5 变频节能技术自机泵设备中的应用管理策略

为了充分发挥变频节能技术的应用效果，油田企业需要从人员管理和技术应用两方面入手。一方面，企业需要针对油田机泵操作、维护相关岗位人员制定相应的责任制度，定期组织人员培训相关操作、维护技术手段，确保人们明确相关技术方法、工艺流程，能够及时发现并处理变频技术应用期间存在的隐患问题以及机泵设备的运行异常情况。另一方面，油田企业需要制定专用的变频节能技术标准，组织人员定期巡查技术应用情况，严格排查技术应用后的机泵设备运行情况，明确设备缺陷问题以及技术隐患，同时做好相关记录工作，为后续的优化调整提供数据参数。

6 油田机泵设备变频节能技术的发展趋势

各行业的发展均离不开电力能源的支持，能够优化油田机泵设备运行效率，缓解油田能耗压力的变频节能技术成为油田企业及其他相关行业研究应用的重点方向。就目前而言，变频调速技术的发展前景较为广阔，其后续将区域数字化、智能化方向发展，各种技术的相互融合提供的变频调速的工作效率，减少了变频器相关设备的运行能耗。

在智能化方面，油田机泵电机的强耦合、多变量参数特点使得传统的控制方式难以满足工作需求，未来的变频节能技术将与智能化人工审计网络技术融合，依靠智能化系统的自我学习能力使得变频调速技术在节能方面的作用愈发突出。在数字化方面，变频器相关设备的构件将更加简单，节能改造的可靠性、灵活度进一步提升，技术人员能够远程完成故障的快速诊断和调控。在标准化方面，由于变频器设备应用过程中需要利用总线适配器模块连接相关设备，而各相关模块、通信技术将趋于标准化，用户能够自然实现相关部件的搭配组合，有效提升变频调速节能技术的应用效果。在高频化方面，为了避免谐波干扰问题，提高机泵设备功率因数，变频节能设备将朝着高频化方向发展，为了满足高频运行需求，IGCT、IGBT等新型电子元件将应用与变频控制电路中。在模块化方面，油田机泵设备所应用的变频调速装置将在大规模集成电路技术的支持下，实现电子元件的集成化、模块化生产，后续的变频控制系统将有众多IC芯片构建，节能改造的成本也将进一步降低。

结束语：

综上所述，变频调速技术能够有效改善油田机泵设备运行过程中存在的高能耗问题，然而在实际应用过程中往往容易因为变频调速设备的智能化水平较低、变频节能装置与油田生产运作过程不匹配、变频器故障率高等情况影响了节能效果的发挥。在后续发展中，变频节能技术将与计算机、人工智能、信息化相关技术相互融合，朝着模块化、标准化、智能化的发展发展，为油田机泵设备的节能、高效运行提供助力。

参考文献：

[1]张燕燕，韩立芳.石油化工泵节能技术探析[J].化工管理，2017（10）：140.

[2]林海云，田雪.新环保技术在石油化工中的应用[J].石化技术，2015，22（09）：259.

[3]王智慧，李凌飞，李红艳.新环保技术在石油化工中的应用[J].山东工业技术，2018（02）：67.