关于变频技术在长输管道输油泵机组上的应用

裴崇庆　毛国军　徐雪峰　张强　聂婧瑶　马平

摘 要：随着社会经济的快速发展，对于石油的需求量不断上升。然而，倚靠传统的输油电机，不仅费电，还会增加传输的时间，由于效率的原因，在无形中增加了输油泵机组的使用时长，就会缩短其使用寿命。基于此，要重视对长输管道输油泵机组的有效运用，利用变频技术改善输油泵机组耗电等问题，延长其使用寿命。本文将对变频技术在长输管到输油泵机组上的应用内容进行论述，优化其使用，将输油泵机组使用效率达到最大化。关键词：变频技术;长输管道;输油泵机组

发电机组是长输管道输油泵不可缺少的动力支撑，所以对其良好的运用，可以有效降低管道在运行过程中的耗能。已知输油泵机组的年运行时间在5-6千小时，基于此，电机组整体的耗电量将被纳入管道的运营成本之中。所以，要提升运营成本，就要降低机组整体的耗电量，这样才能在完成输油任务的过程中起到节能减排的效果，为企业提升更多的经济效益。但惯用的长输油管道所运用的输油泵机组多为工频定速电机，虽然其电机具有较高的效能，使用方法更简单，但在当前的管道运输上，经常存有低流量的运输情况，若依旧采用工频定速电机，保持最初设定的速度，将会出现“大马拉小车”的现象，耗费电能的同时还影响输油泵机组的使用寿命。所以，在降低整体耗电量的问题上，可以运用变频技术改善工频电机的运转方式，以变频调速的装置增强设备在作业期间的灵活性。

变频技术概述

变频技术就是改善供电频率，它可以将交流电转换成直流电，也可以将直流电转换成交流电，由此可见，变频技术就是可以将交流电与直流电两者相互转化，且不会影响电能。通过我国技术的研究与发展，当前变频技术使用的范围越来越广。二、变频技术在长输管道输油泵机组上的运用

特别是在输油泵机组的使用中，长输管道输油泵机组的耗电量巨大，会在无形中增加运输的成本，影响企业效益。而将变频技术运用到长输管道输油泵机组上，调节输油管道的流量，通过调整输油泵的转速改善输油泵的工作频率，降低耗电量，实现输油泵机组节能的目的，利用变频技术改善运输状态，以更精准的方式对机组进行控制。通过使用变频技术总耗电减少40%作用，提升输油泵的使用寿命，提升企业运营成本。

三、变频技术在长输管道输油泵机组上的节能作用

变频技术的节能原理是通过变频技术的使用达到节能的效果。首先是调整泵出口的开度，这样的方式是改善输油泵机组的运转速度，利用这种方式可以有效调整输油泵出口的开度，操作方便，但会造成能源的极度浪费。而第二种，是改变输油泵转速，在降低耗电量的过程中，会降低输油泵的扬程，从而降低泵出口处能源的消耗，实现输油泵机组的节能需求，满足当前的技术需求。     根据上述内容对长输管道系统中的输油泵机组输送同种流体，这样就会改善其参数，使其转速发生变化，当泵转速变小时，泵的轴功率将会发生明显变化。当输送油量降低时，会降低电机频率，使电机输出功率与泵的扬程满足泵的需要。由此可见该变频技术的节能原理为，当输油泵机组输送的流量不变，那么泵的扬程由大变小，通过削弱泵的扬程从而达到节约能量的目的。四、变频技术与异步发电机现如今，变频技术已经被广泛应用到各行各业中，无论是生活中还是工业上，都有变频技术的存在。只要有三相异步发电机，就有变频技术的存在，所以，要想充分的掌握变频技术，就要对三相异步发电机进行掌握。基于本文所述的长输管道所用的发电机即为异步发电机，它是运用异步交流发电机进行拖动转子旋转，当转子转速达到额定值是，三相绕组上的感应会产生三相电动势，而在相线与中线之间所得到的就是三相对称的电压。它的使用需要结合长输管道输油泵机组的特点，而利用变频技术，实质是对其电源频率进行改动，这样的改进方式也属于电机设备最直接的改造。

三相异步发电原理是三相定字绕组，通过三相电流产生新的旋转磁场，该旋转子在该电机转轴上形成电磁转矩，驱动电机进行选旋转，其转向内容与旋转磁场方向相统一。它是一个完整的变频设备，需要具备键盘、电源、继电器与触电器、流线桥、逆变模块、控制主板、电解电容装置、保险管等元件组成。有关边皮设备的搭建可选在输油泵机组上，选择泵附近空闲位置安装设备，通过与仪表、通风、消防等设备的连接或需要进行一定的改造，将现有的发电机替换成为电压源型无谐波的高压变频调速发电机组，将有关机组信号引入控制中心，调整输油泵的运转速度及出口阀开度的大小，以此完成有关变频技术的改造。五、实例应用以最普遍的长输油管道为例，在其实例应用中，对其进行变频设备的改造，进而测试加装变频设备后的节能效果。通过长输油管道在输油泵机组中的工频发电机组耗电量、输油量等内容进行测试，发现长输油管道在年输油量中完成的任务是平常的6倍，即使输油量较低的月份，其管道完成输油任务为平常的4倍。所以说，工频发电组对于长输管道来说耗电量巨大，影响后续工程的使用，而变频发电可以有效改善上述问题，提升输油泵机组的使用寿命。    测试方法如下：在测试过程中，默认电源频率在56Hz，电压总积压量不能超过8%，所用的设备默认为具备一定的抗电磁干扰能力，同时，供电电压额度在±14%的范围内，在测试的过程中，多中参数的数据均为测试过30次以上，才确定其谐波电流、电压、有关功率的数据。有关变频电机的测试方法，是对配置变频电机的输油泵机组进行有关参数的测试，从而测量出使用变频技术的电机输出端与电流功率数据。所得谐波电流与总谐波畸变数据内容是根据国家对于电能质量有关公用谐波电文件中的内容进行测试。

其测试结果与国家环保部门所颁布的石油节能产品效果测定、油田系统节能规范中的要求相匹配，对比在安装变频设备的前后数据的内容可得：在长输管道安装变频设备前，输油泵机组的节能效果与国家颁布的两个文件内容相差较大，其耗电量十分严重。但在安装变频电机后，改善运转速，其所得的出量与上述两个文件的节能指标相吻合，由此可得使用变频技术可以更加节能环保。

根据国家环保部门所颁布的石油节能产品效果测定的文件内容来看，当管道工况处于1135.64m3时，变频设备在有功节电率、无功节电率、综合节电率分别为63.54%、41.23%、64.31%，特别显著的是节流率的变化，从34.65%降至为2.4%，说明其节能效果是十分明显的。

当管道工况处于1323.4m3时，变频输油泵机组的有功节电率、无功节电率及综合节电率分别为60.21%、68.83%、51.79%，特别显著的是节流率的变化，从32.64%降至为1.8%，以一年的时间作为单位，可以说该管道一年节约的电量为389.27*Kw·h，按照时价为0.69元/Kw·h进行计算，该企业年节约电费为313.5元，由此可见，输油泵机组装置变频电机后，其节能效果十分明显，为企业带来更大的运营利润。变频技术在长输管道应用中有着极佳的节能效果，通过对变频技术的应用，可以降低企业运营成本，減少输油泵机组在运行过程中遭受的冲击、磨损等，从而延长其使用寿命，提升企业的经济效益，为国家环保工作及经济发展做出贡献。

参考文献：

[1]袁庆永.变频技术在矿井运输中的应用[J].能源与节能，2020（02）：175.

[2]王艺璇.电气自动化控制中变频调速技术运用探讨[J].技术与市场，2020，27（02）：132.