石油管道中变频调速技术的应用

    摘　要：近年来，变频调速技术凭借着性能安全、节能显著等特点，在油田企业中已经得
到了广泛应用。文章简要介绍了变频调速技术的基本工作原理，介绍了输油泵变频调速技术
的特点，以实例对比分析了该技术的应用效果。

    

关键词：变频调速技术　输油泵　特点　效果

　　在输油站的建设过程中，其规模的设计是以

10 年预测的最大产液量来进行设计的。因

此，在投产的初期和中期，其输送量基本上无法满足设计的要求，为了保证能够正常平稳
地进行生产，通常会通过使用调节泵出口阀门来进行控制，但是因此而产生的泵管压差会
比较大，一般会损失掉能量的

30％- 40％。通过采用变频调速技术，则可以有效地解决上述

能耗问题，可以起到节能和提高工作效率的作用，同时，变频调速技术还可以大大减轻人
工操作的负担和强度，并延长油田设施的使用寿命。
　　一、变频调速技术的工作原理
　　以日本富士公司所生产的变频器为例，变频器主要是通过高压大容量电容和整流模块
将工频电源转换为直流电，直流电又被大功率晶体管转换为频率可随意调节的交流电进行
输出。在三相交流异步电动机中，如果在转差率

S 保持稳定的情况下，电源频率 f1 是与轴

转速

N2 成正比关系的，其关系可以表示为：

　　

N2=60f1/P(1—S)=N1-

△N

　　变频器通过对频率

f1 进行调节，使电动机磁场转速 N1 发生改变，导致轴功率 N2 也发

生改变，最终实现调速的目的。
　　因此，变频调速技术的基本工作原理就是，信号变送器和液位控制器对缓冲罐里的液
位信息进行接收和比较后，将信息发送给变频器，变频器在对这些信息数据进行一系列的
处理后，进而对输出端三相交流电的频率进行调节，使电动机的转速发生改变，最终实现
对输油泵排量进行控制，保证系统正常平稳生产的目的。
　　二、变频调速技术在输油泵机组中的应用
　　变频调速技术在输油泵机组中的应用，是通过对输入电动机的电源频率进行改变，从
而实现改变电动机组转速的一项节能技术。其具有以下几个特点。
　　

1.当变频器连接到输油泵机组后，电动机的动力会与转速的三次方形成正比关系，如

果将电机的转速降低，则其耗电量将以三次方的关系发生减少。假设当泵机的转速下降为
20%时，那么，节能即为( 1- 20%)3=51.2 % ，可以节能一般以上。所以，如果在输油机组的
运行转速不需要一定为额定转速时，就可以通过使用变频调速技术实现对电能的节省。通过
采用这项技术，还可以有效减少水击压力，可以对输油管线内压力状况进行随机控制，起
到延长管线设备使用寿命的作用。
　　

2.当变频器处于低频时，电动机则会产生比较高的启动转矩，其启动转矩最高时可以

达到额定启动转矩的

150%，而其启动电流则是额定电流的 1~ 1.2 倍，而使用普通的交流电

机所需要的启动电流是额定电流的

4~7 倍，相比较而言，变频调速对电网的冲击会小得多。

同样，该技术的启动损耗是直接启动时损耗的

1%，不会使电动机组发生过热现象。此外，

使用该技术，可以有效降低电机的制动损耗。
　　

3.在大落差或者是一泵输多罐的输油系统中，通过使用变频调速技术，可以对输油系

统内的压力和流量状况进行实时调节和补偿，与传统的回流控制技术相比，使用该技术不
仅降低了能耗，而避免了由于能量损耗引起的管路水击现象。
　　三、变频调速技术效果分析
　　在采油厂的联合站和中转站的输油泵上安装变频调速装置，通过对安装前后的测试数