转油站外输泵变频调速技术研究.pdf

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转油蛇尔输系変频调速技术研究
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陈振龙
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黑龙江省大庆市163000
大庆油田有限责任公司第四采油厂
金洪辉
长城钴探工程公司测试公司
北京市100100
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摘要:针对转油站外输泵能力与需求不匹配的问题,通常对外输泵进行变频调
速改造以降低外输单耗。文中对转油站外输泵变频调速改造后的效果进行了
统计,通过对转油站外输泵有无变频,变频不同
式以及不同负荷率时的
节电率进行分析,找出影响离心泵变频调速节
步变
频调速技术的应用提供据。
关键词:外输泵;变频;节电效果
1转油站外输能力匹配状况
对外输泵实施变频调速改造,协调两者关系。变频调
速技术是一种以改变电动机频率和改变电压来达到
油田开发过程中,由于单井产液量自然递减、注
电动机调速目的的技术。离心泵运用变频调速技术
采关系调整、生产井套变关井等多种因素影响,转油后,其流量与转速成正比,压力与转速的平方成正比,
站外输量与投产初期相差较大,与转油站外输量大幅轴功率与转速的立方成正比,若转速下降20%,则功
变化相对应的转油站外输能力,在开发过程中调整相率下降到51,2%;若转速下降50%,则轴功率下降到
对滞后,导致目前集输系统部分转油站外输能力与液12.5%,即使考虑调速装置本身的损耗等因素,节电也
量匹配不合理,外输泵存在“大马拉小车”的问题。
是相当可观的。
2离心泵变频调速的原理
3转油站应用变频调速的意义
针对转油站外输能力与需求不匹配的问题,通常
石油化工行业是国民经济发展的基础行业,同时
182010年第4期8月出版
研究与定
也是耗能大户,其主要生产工艺都是通过各种泵、空变频两种情况下的单耗进行对比。统计结果表明,实
气压缩机来完成。目前,这些泵和空气压缩机大都处施变频调速的转油站外输单耗比无变频转油站单耗
于电动机驱动恒速运转状态,如将占绝对多数的非调低40%,节电效果较好。
速型电动机改成调速运行,使其耗电量实现随负荷大
(2)沿程摩阻相近的条件下,不同外输负荷率及
小而变化,则可节约大量能源,将产生显著的节能效变频时的外输油单耗统计对比。统计结果表明,转
果。据不完全统计,各大中型石化企业中.鼠笼式异步油站外输单耗随着负荷率的提高,逐步降低。外输
电动机占整个电动机总容量的80%,因此,它为交流泵变频调速后,外输泵的能力始终与外输液量相匹
调速技术在石化行业中的应用提供了广阔的发展空配,输油单耗最低。即使与外输泵负荷率达到100%
间。鉴于变频调速技术在油田企业中的应用前景,在的转油站相比,变频调速后的外输单耗也要偏低
转油站外输泵应用变频调速技术,分析其适应性,并分析认为外输泵变频阓速后输油泵出口闸门始终全
研究其效果最大化的方法,为下步转油站乃至其它专开,无任何截流损失,而负荷率在100%的外输泵运
业应用变频调速技术提供技术指导。
行过程中,其出口闸门也不是完全打开,仍然存在
4转油站外输泵变频调速效果研究
定的截流损失。
(3)沿程摩阻相近的条件下,变频在开环运行和
转油站外输泵的目的是为保证外输液具有足够闭环运行两种不同运行方式下的外输油单耗进行对
的动能,以克服输液过程中的阻力,外输阻力由局部比。统计结果表明,变频闭环运行转油站的外输单耗
阻力和沿程摩阻两部分组成。如果不考虑转油站外要低于变频开环运行的转油站外输单耗,分析认为变
输液输送过程中的局部摩阻,集输油管道的沿程摩阻频闭环运行时,电动机的转速根据液位自动调整,能
根据下式计算
够保证外输能力与需求时时匹配,而变频开环运行
时,电动机的转速需要岗位工人根据液位手动调节,
如果转油站的外输液量不稳定,工人调整远不如设备
自动调整,这样势必造成外输单耗的升高。
式中:
(4)转油站实施变频改造前后的输油单耗统计对
A一水力阻力系数;
比。对某油田近年来实施外输泵变频调速改造的转
ⅴ一管内流体的流速,m/s;
油站外输单耗进行对比。统计结果表明,转油站变频
L一管道长度,m;
改造前后平均单耗下降56.5%,从输油泵变频调速后
d一管道内径,m。
的节电效果统计,输油泵匹配越差即转油站的负荷率
转油站外输单相!(4yngr5Gr
越低,变频改造后的节电效果越好,转油站外输泵负
荷率高于85%时,节电效果明显降低。
由上式可知,转油站理想集输单耗与集油管道的
长度、流量成正比,与管径的5次方成反比。设ム5结论
表征管道沿程摩阻参数。
(1)实施变频调速的转油站外输单耗比无变频转
转油站外输单耗由局部摩阻和理想摩阻两部分油站单耗低40%,节电效果较好。
组成。局部摩阻包括输送过程中的闸门截流损失、弯
(2)输油泵匹配越差即转油站的负荷率越低,变
道截流损失等,外输泵实施变频调速改造的主要目的频改造后的节电效果越好,转油站外输泵负荷率高于
就是通过改变外输泵频率,协调外输泵能力与需求之85%时,节电效果明显降低。
间的关系,从而减少间门的截流作用。变频只能减小
(3)对于外输液量波动幅度较大的转油站,变频
局部摩阻,而不能减少理想摩阻,因此,变频调速的效闭环运行时的外输单耗要低于变频开环运行的转油
果应在理想单耗相近的前提下进行,对比转油站外输站外输单耗。
单耗。
(1)沿程摩阻相近的条件下,转油站外输泵有、无
(收稿日期:2010-05-24编辑马长仁)
2010年第4期8月出版