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变频调速技术在外输泵中的应用 　　摘要：阐述了变频调速技术及控制原理。调节电机频率就能调节离心泵流量、扬程、功率，使之符合工艺要求，以消除泵出口调节阀节流引起的能量损失，控制原油缓冲罐的液位，实现密输原油安全平稳运行。随着变频技术的广泛引用，对油田后期成本控制起到了很大的作用，节能效果显著。 　　关键词：变频器；输油系统；节能 　　中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号： 　　 　　联合站输油系统外输操作过程中原油能否实现密闭输送运行，很大程度上取决于原油缓冲罐的液位控制是否可靠，按设计要求，原油缓冲罐液位控制是通过输油泵出口调节阀自动调节流量，使液面保持在设定的位置，这种控制方式主要缺点表现为：由于调节阀液位的高低变化开关频繁，输油压力波动大，不利于原油密闭运行；输油泵运行工况较差，泵效低，能耗高；调节阀节流造成原油阻力增大，产生能量损失，机泵憋压，且阀心机械磨损严重，易损坏；节阀节流及机泵引起的噪音大，不利于环保，操作环境差。为改变这种生产状况，多数联合站应用先进的变频技术，成功地控制了原油缓冲罐的液位，从根本上消除了采用调节阀控制的不利因素，实现密输原油安全平稳运行，而且节能效益显著。随着油田开发时间的延长，油田产油、产液量逐渐下降，使转油站负荷率下降，出现“大马拉小车”现象。特别对于某些管路系统，若把变频装置的效率考虑在内，采用变频调节与采用节流调节相比，节能效果不同。为此，推广应用变频调速器，为节能降耗提供技术手段。因此，搞清楚管路特性对泵变频调节节能效果的影响，对于正确运用变频调节是必要的。 　　1变频调速技术 　　1.1变频器原理 　　变频器通过对三项交流电的频率变化来改变异步电机的转速。 　　即：n=60f/p，（1） 　　式中：n为电机转速，r/min；f为电源频率，Hz；p为定子绕组极对数。 　　由（1）式可知，频率f与转速n之间为正比关系，因此，通过变频器对电源频率的调节可实现对点击转速变化的调节。节能降耗 　　1.2变频调速与调节阀控制比较 　　流体通过泵的能量增值全部用于克服管路阻力的系统，如热水采暖系统及其他液体闭式循环系统等。对于无能量提升系统，管路特性曲线与泵的相似工况线重合，泵转速改变前后的两种工况是相似工况，工况参数符合相似律。根据离心泵的比例定律，在n1与n2下的流量Q1与Q2、扬程H1和H2、功率N1和N2分别与转速有一定关系，这种系统的管路特性曲线为：H＝SQ2，（2）；Q2/Q1＝n2/n1，（3）；H2/H1＝（n2/n1）2，（4）；N2/N1＝（n2/n1）3，（5） 　　式中：Q为流量，H为扬程，S为阻力系数，n为转速，N为轴功率。 　　由关系式（3）、（4）、（5）可知，调节电机交流电的频率就能调节离心泵流量、扬程、功率，使之符合工艺要求，以消除泵出口调节阀节流引起的能量损失。离心泵的流量控制有两种方式，一种是通过控制离心泵出口阀门开启度来控制流量，一种是通过控制离心泵的转速来控制流量。当控制离心泵出口阀门开启度时，在一定的转速下，离心泵的流量Q和泵产生的压头H具有一定的对应关系，不同的流量对应着不同的压头，由流量Q和压头H所做的曲线称为离心泵的流量特性曲线，见图1。如果离心泵出口阀门的开启度发生变化时，泵的压头也随之变化，泵的流量也就发生改变。此方法效率比较低，当阀门的开启度较小时，阀门上的压降比较大，损失的功率也相当大。当离心泵的转速发生改变时，泵的流量特性曲线发生改变，在相同的压头下，减小泵的转速会降低泵的功率，泵的流量也会随之降低。变频控制系统正是通过改变泵的转速来控制泵的流量，这种方法相较于工频恒速系统来说，运行电流比较小，节能效果明显。当采用变频调速方法时，转速由n1变为n2，流量由Q1变为Q2，其扬程曲线则由“1”变为“2”，见图1，离心泵工作点从A---B，轴功率为：NB=Q2HB/η，当采用调节阀控制流量方法时，转速不变，扬程曲线仍为“1”，流量Q1降为Q2，则离心泵工作点从A---C，轴功率为：NC=Q2HC/η。图1中“BCHCHb”组成的面积即为变频调速方法与调节阀控制流量方法相比节约的能量：ΔN=NC－Nb 　　 　　 　　Q2 Q1 　　图1离心泵的H―Q曲线图2变频调节与节流调节曲线 　　由图2可知，A为设计工况，转速为n1，流量为Q1。现需把流量改变为Q2，若采用变频调节，工况点为B；若采用节流调节，工况点为C。直观地看，两工况流量相等，而扬程B与C相比有所降低。又因为A工况为设计工况，应在高效率区，B为A的相似工况，效率与A工况相等，所以一般而言，应用ηB≥ηc（η为效率）。那么由N=ρQH/η可知，一般情况下B与C相比，功率至少应用与扬程同等幅度的降低。即变频调节与节流调节相比，轴功