高压变频调速节能技术在输油管道上的应用.docx

高压变频调速节能技术在输油管道上的应用dujing导语：应用一套高压变频调速系统，消除泵管压差而产生的节流损失，降低了输油单耗，节约了电能摘要：在鲁宁线长输管道消费运行中，由于一期二期输油泵的参数特性有差异，造成输油泵出口阀门前后产生较大的泵汇管压差，大量的能源消耗在泵出口阀前后，造成能源的浪费。推广应用了一套高压变频调速系统，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。关键词：输油泵；高压变频调速；节能1输油泵的损失鲁宁线主要是将成功油和进口油由山东临邑输送至江苏仪征，管径720mm，设计年输送才能2000×104t，共有12个输油站，有43台输油泵机组，三泵串联运行。一期改造与二期改造所选输油泵的型号不同。输油泵机组的主要技术参数见表1。由于两种型号输油泵的差异造成上下站输油管道的特性不匹配，在全线根本一样的输量下十分是在全线密闭输送的情况下，需通过调节输油泵出口阀门来调节流量3泵串联运行，前两台泵的出口阀全开，利用第3台泵的出口阀来调节出站压力，第3台输油泵阀门出口阀前后压差一般为1.29MPa、站内节流1.48MPa。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。由表2可见，宁阳、泗洪站3泵串联几种匹配运行形式下，泵出口阀前后平均有1.29MPa、1.21MPa、1.54MPa的节流损失，站内节流平均值为1.49MPa、1.39MPa、1.69MPa。3种工况下3泵串联由于泵出口阀节流而产生的节流损失为：Nsub损i/sub0.278Psub损i/subQsubi/sub式中：Nsub损i/sub不同工况下的阀门节流损失功率，kW；Psub损i/sub不同工况下的阀门节流损失压力，MPa；Qsubi/sub不同工况下单泵的排量，msup3/sup/h。Nsub损i/sub0.278×1.29×2099752kW752/1800×100%=41.8%Nsub损2/sub0.278×1.21×1987665kW665/1800×100%=36.9%Nsub损3/sub0.278×1.54×2018863kW863/1800×100%=47.9%由上面计算可知，3泵串联3种工况下，由于输油泵出口阀门的节流损失占1台泵额定功率的41.8%、36.9%、47.9%。可见，能源的浪费是惊人的。因此，有必要在输油泵机组上应用变频调速技术，以到达一样运行工况，通过变频运行来知足运行工况要求，将泵出口阀全开，利用出站调节控制出站压力，防止泵出口阀的节流损失。2输油泵机组变频调速系统根据离心泵的特性，其工况的调节主要是调节流量，而离心泵调节流量最常用的两种方法一是通过调节泵出口阀的开度进展调节，另一种那么是通过改变离心泵的转速进展调节，前者固然调节方便，但造成能源浪费宏大；通过对输油泵电机的变频改变电机的转速，来实现输油泵的工况调节，是因知足工艺运行条件下的一条可行的技术途径。目前，6kV高压变频调速系统处于技术开展阶段，其根本原理均为通过“交直交的逆变经过，改变电机定子的电压频率进而改变电机的转速。通过充分调研国内外各种6kV变频调速系统的应用情况和进展各种变频调速系统的技术经济性能论证，最终选用北京利德福公司消费的HARSVERT-A06/220型高压变频调速系统应用于鲁宁输线输油泵机组上。HARSVERT-A系列高压变频调速系统采用单元串联多电平技术，属高高电压源型变频器，变频器主要由移相变压器、功率模块和控制器组成。功率模块为根本的交直交单相逆变电力，整流侧为二极管三相全桥，通过对IGBT逆变桥进展正弦PWM控制，可得到单相沟通输出。每个功率模块构造及电气性能上完全一致，可以互换。输入侧由移相变压器给每个功率模块供电，移相变压器的副边绕组分为3组，根据电压等级和模块串联级数构成多级相叠加的整流方式，可以大大改善网侧的电流波形。使其负载下的网侧功率因数接近1，无需任何功率因数补偿、谐波抑制装置。输出侧由每个功率模块的U、V输出端子互相串接而成星型接法给电机供电，通过对每个单元的PWM波形进展重组，可得到阶梯正弦PWM波形。当某一个功率模块出现故障时，通过控制使输出端子短路，可将此单元旁路退出系统，变频器可降额机械运行；由此可防止很多场合下停机造成的损失。控制器由高速单片机、工控PC和PLC共同构成。单片机实现PWM控制，同时可以实现远程监控和网络化控制。控制器与功率单元之间采用光纤通讯技术，低压局部和高压局部完全可靠隔离，系统具有极高的平安性，同时具有很好的抗电磁干扰性能，可靠性大大进步。另外，控制电源掉电时，控制器可由装备的UPS继续供电，变频器可以继续运行。3技术方案高压变频调速系统应用输油泵机组虽然可产生较好的节能效益，但由于输油机组系统属于输油消费中的一个重要关键环节，长时间连续运转，除对设备本身要求有较高的可靠性之外，在技术方案上必须与现场的工艺特点相结合，充分考虑现场操纵，启动、停机，以及调节等诸方面的平安性，适用性和方便性。本系统在应用中采用了以下技术措施。1系统具备工频、变频手动切换功能。一旦变频系统出现种故障，可以手动切换到工频档，将变频系统甩开，在变频系统维修期间可正常保障输油泵的运行，知足鲁宁线消费的需要。2系统的运转频率的调节采用开环/闭环调节方式。串联泵最后一台泵的出口阀全开，利用出站调节阀调节所需出站压力。开环状态为给定转速：变频器的设定量为转速，实际运行转速与设定转速一样，不对实际油压进展控制；闭环状态为给定油压：变频器将根据实际油压的反应进展PID调节，改变运行频率电机转速，以保持实际油压的恒定。在站控机变频器操纵界面按手动/自动，将出现设定用计算机键盘，输入需要值，按确定即可。3现场设置、启动、停顿以及紧急停机按钮，控制室内设上位机对运行参数进展实行显示，极大地方便了现场操纵人员的操纵和对设备运行状太的监视。4优化系统的保护参数，确保输油系统的连续平稳运行。在应用于输油系统时必须慎重选择，并对一些保护的参数按实际需要进展设置。防止由于变频系统的保护过于灵敏而而造成输油泵停机，影响输油系统的平安平稳运行。5在变频调速系统内设置合适于现场实际的报警功能，并对运行的参数，操纵情况，故障情况具有具体的记录功能。4应用效果鲁宁线宁阳、泗洪输油泵机组变频调速系统于2005年5月19号经过试运行投入正常运行，获得了明显的节能效果，不同工况下3泵串联运行比照数据分别见表3、表4、表5。由表3、表4、表5的统计数据可知，在不同的运行工况下，由于10#输油泵变频调速运行，可以产生明显的节电效益。宁阳站10#泵与7#、8#泵匹配串联运行时与原来同种工况下相比节电率达21.68%,10#与7#、9#泵匹配串联运行时节电率达28.57%。泗洪站10#与7#、9#匹配串联运行时节电率达30.05%。据近几年运行数据统计，鲁宁线3泵串联运行时间占总运行时间的99%，据此可计算假设10#输油泵机组在全年运行状况下，与未施行变频调速前相比，综合节电率为26.77%保守数据，假设按每年运行350天计算，年可节电约1909.2500×104kWh，按6kV工业电价0.58元/kWh计，年可产生节电效益1107.365万元，1年可根本回收设备投资。此外，由于采用变频系统对输油泵机组进展软启软停，减少了启动经过中的冲击，延长了输油泵的保养维护周期，由于变频后与原来相比在较低转速下运行，泵轴、轴承的磨损程度减少，以轴承为例，变频前10#泵正常转时轴承温度达82.690,而变频运行时轴承温度仅为61.168.3，这将大大延长输油泵的轴承、机械密封等易损件的寿命，同时运行时噪声降低，因此，除获得显著直接经济效益外，还具有较好的间接经济效益。5完毕语输油泵机组高压变频调速节能技术是实现输油系统节能的有效技术途径，它将阀门节流工况调节方式改为输油离心泵转速改变的工况调节方式开环/闭环，调节方便，泵出阀全开，有效地防止了输油泵出口阀的节流损失，产生宏大的工能效益，同时还减少了输油泵机组的机械冲击、摩损和噪声，延长了输油泵机组的维护保养周期及使用寿命。但由于高压变频调速系统目前处于技术开展阶段，且初期投资高，因此必须选用可靠性高，性能价格比好，已有广泛应用根底的高压变频装置。应用经过中必须严密结合现场工艺状况，选择适当的调速控制方式，才能在获得明显节能效益的根底上，保证输油系统的平安平稳运行。0