输油泵变频节能技术分析与运用

一、输油泵变频调速节能技术原理

离心泵一般根据工况的变化来调节流量, 原有的流量调节方法主要有两种:一种是调节泵出口阀开度, 一种是改变离心泵的转速。而采用变频技术实现对输油泵电机转速的改变是当前普遍采用的方法, 它能改变输油泵电机转速, 达到调节输油泵运行工况的目的。

根据离心泵的特性, 在管路特性曲线不变基础上, 改变离心泵的转速后, 其各项性能参数可通过下式确定。

当采用阀门调节输油泵电机流量时, 流量从Q1降到Q2, 必须关小阀门, 增大阀门的摩阻, 管路会线路发生变化;采用变频调速控制方法时, 管路线路不变, 输油泵的特性取决于转速。采用阀门控制流量时, 存在一定的功率损耗, 随着阀门不断关小, 损耗逐渐增大。采用变频调速技术控制流量时, 流量与转速的一次方成正比关系, 扬程与转速的二次方成正比关系, 轴功率与转速的三次方成正比关系, 即功率与转速成三次方的关系下降。采用变频调速技术能将原先消耗在阀门上的功率节省下来, 取得良好的节能效果, 这也是输油泵变频节能技术的节能原理[1]。

从理论角度来说, 输油泵变频调速是根据交流电动机工作原理转化出来的:n=60f (1-s) /P, 式中, f表示输油泵电机的电源频率, s表示转差率, P表示电机的极对数。改变电机的电源频率f就可以改变电机的转速, 从而达到对输油泵的变频调速目的。

二、输油泵变频调速范围的影响因素

运行工况的变化和管路特性曲线使得与调速泵同时并列运行的定速泵会对变频器的调速范围产生一定的影响, 一旦超出调速范围, 变频器将无法达到节能效果。所以, 虽然变频技术的调速范围较广, 但仍存在一定的局限性[2]。

当调速范围过大时, 超出节能变频调速范围, 则会影响输油泵电机的运行效率, 达不到预期节能效果。在工况相似情况下, 随着转速的降低, 轴功率急剧下降。若电机输出功率变化过大已严重偏移额定功率或输出功率严重偏移运行工况频率, 则电机的效率会迅速下降, 且频率过低也会影响电机效率。即电机效率的降低必然会带来整个输油泵机组效率的降低, 达不到预期节能效果。

三、变频器应用节能效果分析

某公司于2004年安装了一台变频器, 其型号为TDCG-200, 该变频器能拖动1#外输油泵实现对输油泵的变频调速。该变频器结构简单、功能多、调节简单, 能起到良好的节能效果, 且能有效延长输油泵电动机的使用寿命。

变频器的作用是为输油泵电动机提供可以调节频率的电源, 实现电机的无极调速, 进而使管网油压发生连续变化。压力发送器检测管网的压力, 压力设立单元则提供满足用户需求的压力和流量期望值。压力设定信号和压力反馈信号传输给变频器后, 变频器内部的PID程序进行计算分析, 输出一个转速控制信号, 变频器接收到信号后立即工作, 先启动输油泵电动机, 使管网的流量压力达到设定值, 然后变频器的输出功率则随着压力达到顶点, 变频器转速逐渐下降, 直到满足生产所需的预定值。

该公司原有的输油泵电动机启动为50Hz运转, 转速为1980r/min, 输出流量为150m3/h, 额定功率为185KW。采用变频器进行输油泵电动机转速的自由调节后, 油泵的流量、压力随之发生变化, 达到预期调节目标。通过该变频器, 提高输油泵电机的工作效率, 满足生产需求, 节能效果显著, 有效延长了电动机的使用寿命。

安装变频器后, 外输油泵的输油单耗较之以往降低了0.3W·h/t, 一年即可减少耗电66.87×104KW·h, 按照工业用电的单价0.62元/KW·h, 可以得出:每年能节约电费:66.87×104×0.62=4311.78元, 只需要运行一年即可收回变频器的安装费用, 同时实现输油泵的自动调节变速, 使日后的油量调节更加稳定, 既降低工作人员的劳动强度, 改善工作环境, 又保证输油泵的稳定安全生产, 提高企业的经济效益。

在长输管道中, 输油泵是系统的主要生产环节, 也是整个系统的用电大户, 对其进行节能改造是非常必要的, 当前采用的主要方法是采用变频调速技术实现节能减排, 运用变频器来改变输油泵电动机公路, 改变输油泵运行效能, 实现良好的节能效果。与阀门调节方法相比, 变频调速技术最大的优点是操作方便、节能效果好, 能有效节省损失, 并减少输油泵机组之间的相互冲击、磨损以及噪音, 达到延长输油泵机组使用寿命的效果, 延长其保养周期[3]。

结束语

输油泵设计时一般设计较大的富余量, 多数企业的输油泵存在大马拉小车的情况, 运行效率低, 能耗大, 不利于公司经济效益的提高, 也不利于环保事业的发展。采用变频调速节能技术则能达到良好节能效果, 本文简单介绍了变频技术的工作原理, 并以某案例证明该技术的可行性, 具有一定的参考价值, 可供同行参考和借鉴。

摘要：变频调速技术是一种交-直-交电源变换技术, 是集微电脑控制、电子电力技术于一体的调速技术, 节能效果显著、调速精度高、范围广, 被广泛应用于各行业, 取得了良好效果。本文主要以输油泵为例, 分析了变频节能技术的原理及调速范围的影响因素, 并以某公司的一台输油泵变频器为例, 分析了其节能效果。

关键词：输油泵,变频调速,节能