变频调速技术在油田输油泵机组上的应用

摘要：输油泵是油库生产运行中主要能耗设备。由于泵的特性和管路特性不匹配，在实际运行中需要根据运行工况控制输油泵出口阀门的开度来调节流量，以满足生产工艺的需要。这种流量调节方式在输油泵出口阀门前后产生较大的泵管压差，大量的能源消耗在泵出口阀前后，造成能源的浪费。在南一油库6KV/630KW的KDY750-75×4型输油泵机组上推广应用了一套利德华福公司生产的高压变频调速系统，实现了通过改变输油泵的转速进行不同的工况调节，消除泵管压差而产生的节流损失，降低了输油单耗，节约了电能，改善了工艺。一、问题的提出大庆油田南一油库主要接收油田两大主力采油厂——采油一厂、采油二厂来油，总储量50×104m3，装备有5台输油泵机组。输油泵机组的主要技术参数见表1。由于输油泵和输油管道的特性不匹配（在泵选型过程，不可能选择到完全与管路特性匹配的输油泵），在不同的实际运行工况下，需通过调节输油泵出口阀门来调节流量，据统计5台输油泵在单泵、双泵、三泵并联运行，三种不同运行状况下，输油泵阀门出口最大开度不超过10％（超过10％开度时易造成成输油泵电机超过额定电流而导致电机超负荷运行）。造成在输油泵出口阀门的前后存在着较大的泵管压差，泵出口阀门节流损失了大量的能源，输油泵做了大量的无用功，缩短了输油泵机组的维护周期和使用寿命，不同运行工况下输油泵出口阀门前后泵管压差统计情况如表2所示。注：上表中数据以南一油库2002年实际运行工况数据统计，表中数据为平均值。由表2可见，南一油库输油泵在单泵、双泵并联、三泵并联几种匹配运行模式下，泵出口阀前后约平均有1.2Mpa、0.7Mpa、0.4Mpa的节流损失。在泵出口阀门前后，三种工况下（单泵、双泵并联、三泵并联）由于泵出口阀节流而产生的节流损失为：N损i=0.278P损iQi式中：N损i：不同工况下的阀门节流损失功率，KWP损i：不同工况下的阀门节流损失压力，MpaQi：不同工况下单泵的排量，m3/hN损1=0.278×1.2×750=250KW250KW/630KW=39.7％N损2=0.278×0.7×700=136KW36KW/630KW×100％=21.6％N损3=0.278×0.4×640=71KW71KW/630KW×100％=11.3％由上面计算可知，单泵、双泵并联、三泵并联三种工况下，由于输油泵出口阀门的节流损失占其额定功率的39.7％、21.6％、11.3％。可见，能源的浪费是十分惊人的。因此，有必要在输油泵机组上应用变频调速技术，以达到依据澡同的运行工况，通过变频运行来满足运行工况要求，将泵出口阀全开，避免泵出口阀的节流损失。