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淺談變頻調(diào)速技術(shù)優(yōu)化輸油工藝實(shí)踐

文檔作者：于治源孫青竹文檔來源：勝利石油管理局河口采油廠		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年09月27日
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』】r摘要：古文重點(diǎn)介
紹變頻調(diào)速枝術(shù)廈配套
的自動(dòng)化鬧環(huán)系統(tǒng)在油
田輸1由工藝系統(tǒng)申的應(yīng)
用實(shí)踐一為 由田輸油、
稅水、污水系統(tǒng)廈壓縮
札等； 年采存在的電機(jī)
洹速運(yùn)轉(zhuǎn)．控制壓力、排
變頻調(diào)速技術(shù)優(yōu)
化輸油工藝實(shí)踐
勝利石油管理局河口采油廠 于治鼎、-Y4、青竹
量采用節(jié)流辦法造成泵干壓差無功損失、設(shè)
備窨損增大、電能無功；艮費(fèi)大、工凡勞動(dòng)強(qiáng)度
太、噪聲太等一系 問題．棧到了理想的解決
方法和途徑．并提供7一些經(jīng)驗(yàn)
關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速優(yōu)化輸 自 經(jīng)驗(yàn)
1．油田輸油工藝系統(tǒng)概況
油田地層中儲(chǔ)藏的原油，是由抽油機(jī) 電
潛泵、水力泵等地面采油設(shè)備從地層中l(wèi)牮升
至地面．通過輸油管道經(jīng)計(jì)量站、接轉(zhuǎn)站、摩
油脫水處理站及逐級油庫轉(zhuǎn)輸至煉油廠或碼
頭等終點(diǎn) 逐級系統(tǒng)均存在著長期難以解決
的問題：一是由于單井產(chǎn)量的渡動(dòng)直接影響
和制約著逐級輸油量的大小，而需經(jīng)常隨機(jī)
控制輸油泵的出口閥I'q，使在原恒速電機(jī)帶
動(dòng)的泵本來就存在的泵干壓差更加變大f一
般在30％ ～70％ )．無功浪費(fèi)近一半的電能
二是由于目前一般采用恒速電機(jī)．近幾年雖
然出現(xiàn)丁變速電機(jī)．但容量和規(guī)格系列還不
完備，油站改造也有困難，技術(shù)的成熟性還待
進(jìn)一步考驗(yàn)．至今并未應(yīng)用在輸油系統(tǒng)一三
是為了隨時(shí)記錄大罐液位，值班工人要按時(shí)
經(jīng)常爬罐量油，由于罐多路遠(yuǎn)工作量大．特別
是風(fēng)天．雷雨天和夜間爬罐量油危險(xiǎn)性大．苦
疏忽也易發(fā)生大罐冒頂或抽空事故． 四是設(shè)
備別泵節(jié)流運(yùn)行泵壓高，振動(dòng)大、噪聲高，盤
根滲漏頻繁．污油污染增加，設(shè)備磨損嚴(yán)重，
修理費(fèi)用高，勞動(dòng)強(qiáng)度增大．也影響了設(shè)備的
完好和利用一五是為了完全回收天然氣而設(shè)
置的油氣分離密閉流程中罐的容量小，原來
用的浮飄技術(shù)，要經(jīng)常到現(xiàn)場觀測，用開關(guān)泵
鏇I
技術(shù)
T E f
1 f、
出口閥的辦法控制嬡動(dòng)大的來油．十分碓
控制
鑒于這些匣因和現(xiàn)實(shí)情況+我廠從科技
＼手應(yīng)用了目前國外先進(jìn)的電機(jī)變頻調(diào)速新
技術(shù)。針對開罐．1利用差壓變送器、大罐踱位
數(shù)顯、可編程控制器等配套變頻調(diào)速器控制
輸油系統(tǒng)工藝參數(shù)． 針對密閉罐，利用嘎瑪
射線非接觸式液位計(jì)、大罐液位數(shù)顯，可編程
控制器等配套變頻調(diào)速器控制輸油系統(tǒng)工藝
參數(shù)。變頻器價(jià)倍昂貴 為了充分利用．配置
了電器切換裝置，即任一臺(tái)泵啟動(dòng)時(shí)均可切
換至變頻器帶動(dòng) 解決了輸油工藝系統(tǒng)中優(yōu)
化運(yùn)行的問題： 目前正在推廣應(yīng)用中～ 本文
就該技術(shù)的應(yīng)用效果與經(jīng)濟(jì)效益探討如下=
2．油田輸油系統(tǒng)配套變頻調(diào)速自控技
術(shù)原理簡述
(1)輸油系統(tǒng)配套變頻調(diào)速自控技術(shù)示
意圖。密閉罐變頻閉環(huán)自控系統(tǒng)見圖1一開
式罐變頻閉環(huán)自控系統(tǒng)見圖：
佗)變頻誦速自控技術(shù)應(yīng)用原理
① 一次液化探測儀表：按儲(chǔ)油罐開式與
密閉形式區(qū)分 開式罐液體為自然壓力，可
采用投資較少的差壓變送器測量和傳遞液位
信號．為防止油罐與變送器聯(lián)接部位冬季溫
度低．阻力大，信號傳輸不準(zhǔn)的問題，我廠持
研制了該段管匯注人防凍液的專利技術(shù)應(yīng)用
于生產(chǎn)現(xiàn)場效果較好。密閉罐中油水氣三相
介質(zhì)在罐內(nèi)縣有一定壓力(壓力大小取決于
系統(tǒng)流程需要而異1．采用了嗄瑪射線非接觸
式蔽位計(jì)，該產(chǎn)品技術(shù)性能可靠，能準(zhǔn)磚地測
{電于節(jié)能)19％ 年第4期-31-
c' ，
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■變頻技術(shù)
量和傳送液位信號 但由于價(jià)格昂貴一般不
采用、目前僅限于密閉油罐中選用這些儀
表主要功能是將傳感的壓力信號或探測的液
位信號，轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號輸
送給信號處理裝置調(diào)節(jié)器受可編程控制器
另一路信號同時(shí)輸送給液位斂顯儀表，使值
班人員隨時(shí)觀察到油罐液位，并設(shè)置了畝光
報(bào)警以及時(shí)發(fā)現(xiàn)液位超上下限異?，F(xiàn)象
② 調(diào)節(jié)器及可編程控制器把送來的實(shí)測
信號與給定信號相比較得到偏差信號．根據(jù)
編人的軟件程序?qū)ζ钚盘栠M(jìn)行PI運(yùn)算、指
爭變頻器隨機(jī)改變輸入電機(jī)的電頻率一
③ 變頻凋速器按輸入的信號指令將輸A
的50112的交流電源通過逆變器等大規(guī)模集
成電路變?yōu)橹绷麟娫矗俑鶕?jù)液位和來油量
的波動(dòng)隨時(shí)調(diào)節(jié)保持液位標(biāo)準(zhǔn)限度的控制電
機(jī)轉(zhuǎn)速的交流電相應(yīng)送出頻率，輸出范圍為
0～501tz，精度O．5級。簡單地說就是通過
這些系統(tǒng)裝置，實(shí)現(xiàn)罐來油多掖位升高時(shí)泵
快轉(zhuǎn)快打，反之慢轉(zhuǎn)慢打保持液位穩(wěn)定
④ 對多臺(tái)泵僅運(yùn)行一臺(tái)，并經(jīng)常倒泵的
情況均配套增設(shè)了切換裝置．實(shí)現(xiàn)一臺(tái)變頻
器通過切換裝置可隨意帶動(dòng)任一臺(tái)泵，叉能
切換恢復(fù)原啟動(dòng)箱的工頻運(yùn)行狀態(tài)。應(yīng)注意
的同題是變頻器的銘牌功率不得低于電機(jī)銘
牌功率．以免發(fā)生超負(fù)荷運(yùn)行造成變頻器損
壞的經(jīng)濟(jì)損失。
⑤ 變頻器的應(yīng)用一是控制生產(chǎn)工藝，二
是使設(shè)備節(jié)能運(yùn)行．因此要求泵啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)正
常后應(yīng)及時(shí)打開出口閥門，消除泵干壓差。
只要電機(jī)和變頻器運(yùn)行時(shí)不超過額定負(fù)荷．
可不必?fù)?dān)心設(shè)備問蘑。但當(dāng)使用變頻器時(shí)，
由于不同時(shí)間段來油量太，單臺(tái)設(shè)備滿負(fù)荷
運(yùn)行不夠用時(shí)，可工頻啟動(dòng)另外一臺(tái)泵，使其
盡可能滿負(fù)荷運(yùn)行，變頻器帶動(dòng)的泵作為補(bǔ)
充，也可達(dá)到節(jié)電效果。
3．變頻調(diào)速自控系統(tǒng)應(yīng)用效果
河口采油廠目前現(xiàn)有輸油泵站22座，7 L
≈- ‘電子節(jié)睫)l996年第4期
臺(tái)各型輸油泵、實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的約28臺(tái)．安裝變
頻器的泵站7座，9臺(tái)變頻器能切換利用共
帶動(dòng)23臺(tái)泵 實(shí)際變頻運(yùn)行的9臺(tái)泵中密
閉輸油泵站5座運(yùn)行 臺(tái)一
(1)根據(jù)技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理原則制
定方案．基本做法是：必頒結(jié)臺(tái)輸油生產(chǎn)工藝
實(shí)際情兄選擇實(shí)施方案．即考慮到技術(shù)上可
行，叉考慮到經(jīng)濟(jì)上盡量減少投資，具體實(shí)施
如下。
① 對油氣混輸需要完全回收天然氣的密
閉流程型油泵站、由于油氣產(chǎn)量渡動(dòng)很大，且
分離器容量又很小，密閉的罐中叉有一定壓
力．我們采用了嘎瑪射線非接觸式液位探測
儀(棱工業(yè)部四0 四廠生產(chǎn)的sY52oO系列
液位計(jì))做為一次儀表，監(jiān)測和傳送罐內(nèi)隨機(jī)
變化的液位。調(diào)節(jié)器、可編程控制器及變頻
器隨時(shí)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速、實(shí)現(xiàn)保持罐液位、控制
泵排量、調(diào)節(jié)泵干壓差平衡等目標(biāo)。
② 對于天然氣含量少不需回收的開式大
罐，采用差壓變送器做為一次儀表隨機(jī)監(jiān)測
大罐液位。把信號傳送給可編程控制器及變
頻器，隨時(shí)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速．實(shí)現(xiàn)保持大罐液
位，控制泵排量，調(diào)節(jié)泵干壓差的目標(biāo)
@ 為了節(jié)約投資，也可對生產(chǎn)油量穩(wěn)定
罐多容量大的泵站僅安裝變頻器和切換裝
置，采取人工手動(dòng)控制變頻的辦法一在值班
室增設(shè)大罐液位數(shù)顯表，根據(jù)變化的液位隨
時(shí)手動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器頻率控制泵排量。
④ 由于變頻器價(jià)格昂貴．不可能每臺(tái)泵
均配置一臺(tái)變頻器，根據(jù)輸油泵站一般三開
一或兩開一的特點(diǎn)，充分利用變頻器應(yīng)安裝
電源切換裝置，使任意泵啟用均可由變頻器
帶動(dòng)，且變頻和自動(dòng)化系統(tǒng)一但發(fā)生故障叉
能切換至原工頻啟動(dòng)的狀態(tài)。便于維修確保
生產(chǎn)。
⑤ 制定液位儀表顯示數(shù)值與現(xiàn)場實(shí)際檢
測的校對制度． 免儀表失實(shí)造成發(fā)生冒頂
或抽空事故。
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尊變頻器與自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)每年春季檢
查檢修一次．由廠家專業(yè)技術(shù)人員承擔(dān)．使用
單位由工程技術(shù)人員或電工配臺(tái)進(jìn)行 并制
定操作規(guī)程和保養(yǎng)規(guī)范
一2 J變頻蠅速技術(shù)解決的輸油工藝問題
① 孌頻調(diào)速是性能最好且最有發(fā)展前途
的裝置 在西歐、北美、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家
和地區(qū)．變頻調(diào)速住三相異步電機(jī)櫥速范疇
中已占主導(dǎo)地位 它具有塌速范圍寬、效率
高．適應(yīng)陛強(qiáng)等優(yōu) ：尤其是它的高町靠性．
使用戶放心
② 消除泵干壓差造成的電能損失．根據(jù)
我廠各型蕞站實(shí)際使用多鉦的統(tǒng)計(jì)．節(jié)電率
可達(dá)30％ ～6O％
·墨解湊泵站來油量波動(dòng)大而能平穩(wěn)隨饑調(diào)
整排量．避免人為控制易發(fā)生罐冒頂和抽空問
題一
④ 輸油過程中由于加溫不及時(shí)牯度升
高+管線阻力增加對．可自動(dòng)加陜轉(zhuǎn)速提高泵
壓．直至達(dá)到最大允許泵壓．受時(shí)有效地防止
堵管線事故一
一 能夠避免為節(jié)電而車削泵葉輪后，造
成泵壓功能失去的弊端
@ 由于在正常變頻輸油運(yùn)行中．泵處在
中輕負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)．設(shè)備磨損降低．振動(dòng)減
?。肼暤停鄬p輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，工
作環(huán)境轉(zhuǎn)好．也減小了防噪聲的投資
(3)變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于輸油工藝的經(jīng)
濟(jì)效益
① 密閉輸油工芝應(yīng)用效益實(shí)例
以我廠渤七站為例：該站安裝80kY50．
變頻技術(shù)
200A 輸油泵3臺(tái)．配用電機(jī)75kW ．每天輸
油量為l100m、．正常運(yùn)行～ 臺(tái)幕．啄l勾節(jié)流
運(yùn)行 改造后安裝廣75kW 變頻器～ 臺(tái)．切
換裝置一套．因諼站為密閉輸油．配套安裝_r
嘎瑪射線搜表SY-5230型非接觸式液位計(jì)．
信號處理采用可編程控制器+值班室i殳置丁
液位觳顯儀表 流程裝置設(shè)置見圖【 改造
前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)效果對比見表I 直接青
電效益= (62．4kW 22．4kW 24h 365
天·(]+4元= L ．02萬元／／年投資回收期
一般為1 5年．同接經(jīng)濟(jì)效益在本文變頸誦
建技術(shù)解決的輸油問題中已述
計(jì)算公式：I．泵有效功率(kWI=O．278
0 P震一y
2．系統(tǒng)有效功率一kw =lJ．
278 Q P干 f
3．輸油功蠱f kW )=
cosm ^ U ^ I
系統(tǒng)效率(％ =歪 霧
式 278= =
效益分折： 【． 節(jié)電車：。 =
輸八功率(后1 輸人功率(前，
輸八功率(前)
64．1％
② 節(jié)電價(jià)值=(62．4kW 22．Jkw ：
24h×365dIL 0．4 元= 14．02萬元／ 正
③ 全部投資為23萬元．回收年限約為
L．5年．變頻器壽命～ 般為L0年一
0 輸油系統(tǒng)追求的是系統(tǒng)效率，泵玉高
而系統(tǒng)干壓低時(shí)即造成了泵壓頭損失
表l 渤七站(密閉站)變頻閉環(huán)自控效果對比
改 配用 {宣量冪壓 壓 原油密 系統(tǒng) 覃有 電壓!電覆 功率 精^ 呆筑 電磯
泵型號 電機(jī) {P 1 P ) 麥f,／J 有琦 功 f J I： 因數(shù) 琦幸 蛙重 期童
造 w ／hMPa MPa t／m kW kW kV A ∞ kW lJ．z
前f80k~50 200+75 46 1．8 0．68 b．9372 8．t5【21．5‘0．4 i tOO 0．9 62．4 t3．I 50
后80kg50—200 75 46 0+6 0．68 p．9372．8．t5 8．15 。．4{36 o．9 I 22．4 36．4 l I9
《電子節(jié)能'l996年第4期-∞
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● 變頻技術(shù)
表 上集站f汗式站J坐額團(tuán)環(huán)自控效果對比
改 配目 精硅幕壓 干壓 孽油鷹 摹襲 蕞有{ 電壓 電贏8-$ 精、 景境 電亂
幕型號 電機(jī) ·啦}P1i． I P干J 廈’ 】 有功 功 l U】 llj 吾哲 省奉 設(shè)辜 短幸
造 kW nl’／hMI'1 ~,lPa c，Ⅲ kW kW ¨ c惜● kW I．tz
前100t~Y100 250 I 32 70．8 2．0 I1．q 0．9275 16．43 36．5 0．39 218 0．9 127．6 12．88 5O
后100kY100．250 I 31 78． 0．9 0·q (]·9275 16·43 16·43 0·39 72 (】·9 1 43·8 37·5l 19
幾 聳廠 h
(《 ( y(
開式{畝油變頻閉環(huán)自控系挽示意阿
計(jì)算公式與喪1中公式相『i 益分析：
① 節(jié)電率(％)：65．7％
② 節(jié)電價(jià)值=c127．6kW 一43．8kW )
24h×365d×0．4元：29．36萬元／ 年
③ 全部投資25萬元，回收年限0．85年
其它同表l中的效益分析
4．結(jié)論：
31 ‘電子節(jié)靠)l996年蕈{期
變頻調(diào)速技術(shù)是近幾年來發(fā)展起來 應(yīng)
用于生產(chǎn)領(lǐng)域的～ 項(xiàng)先進(jìn)和成熟的有長久效
益的高新技術(shù) 只要結(jié)合實(shí)際，設(shè)計(jì)選擇合
理 充分發(fā)揮其功能．定會(huì)為泵類運(yùn)行帶來技
術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面好處 解決原落后的設(shè)備工藝
存在的弊端，為泵類設(shè)備的最優(yōu)化運(yùn)行提供
最佳的環(huán)境和途徑

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