6kV高压变频器在输油泵中的应用

2015-07-19中国石化管道储运公司江苏徐州221000

中国新技术新产品 2015年3期

高　超　　孙　睿（中国石化管道储运公司，江苏徐州 221000）

6kV高压变频器在输油泵中的应用

高超孙睿
（中国石化管道储运公司，江苏徐州 221000）

随着迅速发展的电气传动技术与变频调速技术，通过高压变频器能够达到无极调速，符合了生产操作中控制电机调速的要求，在输油泵中应用6kV高压变频器不但有利于改进工艺，还达到了设备节能与经济运行的目的。本文主要分析了输油泵变频调速节能原理，变频控制方式，6kV高压变频器在输油泵中的应用。

6kV高压变频器；输油泵；调节应用

在输油泵中应用6kV高压变频器是达到输油节能的重要技术方式，降低了输油泵出口阀的节流损耗，获得了极大的经济效益。

一﹑输油泵变频调速节能原理

（一）离心输油泵变频节能原理

按照离心泵的特点，其调节工况具体是对流量积极调节，常用的调节离心泵流量的方法包括：一是利用调节泵口出口阀的开度有效调节，二是则利用对离心泵转速的改变实行调节。虽然前者便于调节，但是将导致巨大的资源浪费。通过输油泵电机的变频对电机转速积极变换，进一步调节输油泵的工况，是达到工艺运作条件的可行性技术。由离心泵的特点可知，在不改变管路特性曲线的情况下，调整离心泵转速之后，可以有效改变性能参数。

（二）功率因素造成的影响

对电机效率造成影响的重要因素是功率因数，下面对其进行简单分析：

1功率因数较低对电机造成的影响：对于电机来讲，功率因数较低，将会降低电动机的效率。功率因数较低，最终将会增加电动机的铜损，降低故障率。

2变频器输入电流的功率因数影响供电系统的情况：变频器的输入侧为三相全波整流与滤波电路。很明显，只有电源线电压的瞬时值比电容器两段的直流电压大时，整流中才会拥有充电电流。因此，在电源电压振幅数值周围总是出现充电电流，体现的冲击波状态缺乏连续性。因此，变频器输入侧的功率因数是极低的，将会严重影响供电系统。既然功率因数降低对电网造成污染，怎样才能对功率因数积极改善呢？具体方法有交流电抗器法和直流电抗器法。

上述方法都能够提升功率因数，假如配合应用交流电抗器和直流电抗器，则可以提升变频调速系统的功率因数到0.95。值得注意的是在电路中传入电抗器之后会降低变频器的最高输出电压。造成增加了电动机运行电流以及减小启动转矩。因此，当电动机的裕量较小时，或者需要高起动转轨的情况下，应当对增加电动机和变频器容量积极考虑。

表1变频前后效果

二﹑变频控制方式

在输油泵中应用6kV高压变频器能够形成很好的节能效益，除了需要设备具备极高的可靠性以外，还必须和现场工业实施技术结合，充分考虑现场条件，启动﹑停机和调节各个方面的安全性，迫切需要利用下列技术。

（一）具有手动切换变频和工频的功能

一旦变频系统发生故障，可以手动切换为工频档，脱离变频系统，在维修变频系统的过程中，也可以保证正常运行输油泵，达到生产输油的需求。

（二）利用开环手动方式调节运转频率

考虑到安全稳定运行输油系统，以及反打孔盗油的要求，对压力变化积极定位捕捉的特性，本系统不适合利用闭环调节控制。因为输油泵波动造成的整体影响，例如利用闭环控制，极易导致系统自行停机，或者扰动整个输油系统，由于调速系统自行对压力变化积极跟踪进一步无法准确定位压力变化点，严重影响了输油生产调度。而人为利用开环控制，经过一定运行时间的研究，在不同状况下，对变频系统参数人为设定与调节，就能够降低一部分投资成本，还可以确保输油泵的安全运作。

（三）优化系统保护参数

在利用输油系统的过程中必须谨慎选择，并且设置一些保护参数。避免由于过灵敏保护变频系统导致的输油泵停机，对输油泵系统的稳定操作造成的影响。

三﹑6kV高压变频器在输油泵中的应用

已知输油系统包含了两台电机泵，一台正常运行，另一台备用，通过降压起动﹑工频运行，调节阀门对输油泵的出口排量进行控制，要求先起动后开阀门，其操作复杂；电网电压的波动容易影响流量，其稳定度极差；电机处于满负荷运行过程中，有时电机过载迫切需要使用备用泵。建议改造变频。f1/ f2=H31/H32，频率比等于扬程的三次方比，所以在实际应用中，只能用于串联泵的最后一级。

输油泵电机采用6kV高压变频器对电机泵积极控制，通过阀门出口流量经流量变送器采集流量信号之后转变为线性电流信号，比较设定流量之后，传送输出信号到6kV高压变频器频率控制端子，对6kV高压变频器输出频率积极控制，调节电动机转速，进一步改变输油泵转速﹑流量以及阀门出口压力。当降低出口流量时，相应提升了电机转速，升高了流量和阀门出口压力；反之，当提升出口流量时，降低了电机转速和流量。如此，依靠改变输油泵转速的方法确保稳定的阀门出口流量，产生了无极调节的恒流量﹑闭环自动控制输油的稳定系统。此外，针对时常出现的较大幅变化压力采用开环控制比较适合，而对于运行稳定，需要恒定输量的管线，最好利用闭单反馈调速方式。

利用6kV高压变频器之后，全部打开调节阀门，对比变频前后运行效果。

显然，利用6kV高压变频器调速控制时，降低了电机转读，全部打开了调节阀门，消除了阀门压差，流量没有变化，降低了电机负荷和电机电流，节电率达到了50%。