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石油类论文石油工程论文
论风机泵类变频调速技术在石油行业的应用
【摘要】本文简单阐述了变频调速原理及特点,并通过变频调速技术在各种离心式风机、油泵、水泵及气体压缩机等石油生产设备上的应用介绍,阐明利用变频调速器来调整石油生产与炼制中的工艺参数,在满足生产需要的同时,还可以降耗、节电、保质、增产及减少有害气体排量,提高企业生产效益和社会经济效益。
【关键词】风机;泵类;变频调速技术;石油行业
变频调速技术是利用电机转速与工作电源输入频率成正比的关系,通过在交流异步电动机和电源之间安装的变频装置, 改变电动机工作电源频率,使旋转磁场转速及转子转速随着电流频率的改变而改变,进而改变电动机转速,使其适应生产机械运行的变化。
变频调速能进行软起动和无级调速,比其他调速方式更具调速范围宽、精度高、动态响应速度快、具有对电网及传动系统无冲击、匹配生产过程自动控制等优势,是目前负荷变化大、较长时间低速运行的离心式风机、油泵、水泵及气体压缩机等石油生产设备的最先进、最理想的调速方式。
另外,通过流体力学的基本定律可知:风机、泵类设备均属平方转矩负载,其转速n与流量Q,压力H以及轴功率P具有如下关系:Q∝n ,H∝n2,P∝n3;即,流量与转速成正比,压力与转速的平方成正比,轴功率与转速的立方成正比。由此可以看出降低转速可以起到明显的节能效果。这也是变频器得以广泛使用的另一原因。
在工业生产中风机设备需要对炉膛压力、风速、风量、温度等指标进行控制和调节以适应工艺要求和运行工况。而最常用的控制手段则是调节风门、挡板开度的大小来调整受控对象。这样,不论生产的需求大小,风机都要全速运转,而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。
泵类设备则是根据生产需求往往采用调节阀、回流阀、截止阀等节流设备进行流量、压力、水位等信号的控制。同样这些节流设备不仅造成大量的能源浪费,管路、阀门等密封性能的破坏;还加速了泵腔、阀体的磨损和汽蚀,严重时损坏设备,影响生产和危及产品质量。从而导致生产成本增加,设备使用寿命缩短,设备检维修费用高居不下。
另外,风机和泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行,存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命,而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备,时常出现泵损坏同时电机也被烧毁的现象。
近年来,出于节能的迫切需要和对产品质量不断提高的要求,加之采用变频调速器(简称变频器)易操作、免维护、控制精度高,并可以实现高功能化等特点,因而采用变频器驱动的方案开始逐步取代风门、挡板、阀门的控制方案。

利用变频调速方式来控制原油开采生产工艺中通过各种风机、泵类完成的流量,可以节电降耗,提高产量和质量。

目前较为先进的交流变频石油钻机,利用灵敏电流传感器取样及IGBT功率模块管结压降保护措施,能在极短时间内封锁输出,缓解钻机遇到岩石等硬质层时电流急剧上升引发的卡机状况,并通过软起动,减小电流冲击及电磁应力和机械应力,有效地保护钻机设备,延长钻机使用寿命。

采用变频调速技术的潜油离心泵,能通过其达到的30~90hz频率变化范围进行系统试井,并通过低速软起动和逐步加速,使电泵