变频调速技术在石油化工行业中应用学习资料.pdf

.变频调速技术在石油化工行业中的应用.txt 遇事潇洒一点，看世糊涂一点。相亲是经销，恋爱叫直销，抛绣球招亲那么为围标。没有准备请不要开场，没有能力请不要承诺。爱情这东西，没得到可能是缺憾，不表白就会有遗憾，可是如果自不量力，就只能抱憾了。本文由 kirtt 奉献 doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。变频调速技术在石油化工行业中的应用 变频调速技术自二十世纪八十年代后，已广泛地应用于我国国民经济的各行各 业。石油化工行业也不例外，不管是原油、天然气的开采，还是炼油、化工装置，直至下游最终化纤、塑料、化肥等都大量工艺应用了变频调速技术特别是合成 纤维工业，变频几乎是唯一方案 变频调速技术自二十世纪八十年代后，已广泛地应用于我国国民经济 的各行各业。石油化工行业也不例外，不管是原油、天然气的开采，还是炼油、化工装置，直至下游最终化纤、塑料、化肥等都大量工艺应用了变频调速技术 特 别是合成纤维工业，变频几乎是唯一方案。石油化工行业应用变频调速技术的 理由有两个：变频调速技术在石油化工行业中的应用 2021 年 12 月 3 日，第一，生产工艺 的要求调速运行，提高产量和质量；第二，节能减排、的需要。因为石油化工行业有众多的离心式风机、泵类和 气体压缩机，调速方式改变流量可以节省可观的电能。节电的同时就是减排有害 气体，实现环保。2 变频调速在石油钻机中应用变频石油钻机 地质勘探到石油或天然气矿源，需要钻井地下数千米，开采到原油或天然气。因此，钻一个发现井评价井，几个试验井以及大量的生产井。这样方才形成 一定规模的油田井坊。石油钻机是石油开采的重要设备。钻机过去有柴油发电机组，交流电网供电 及直流驱动钻机，目前交流变频钻机已成为新型电驱钻机，它具有诸多直流钻机 无法比较的优越性，是石油钻机今后开展的趋势。2.1 石油钻机采用变频调速技术的理由 1不同的断层地质，应有不同的钻机速度。调节转盘转速和钻进压力，从而改变钻机的钻进速度。2变频调速可以实现软起动，减小电流冲击，防止巨大的电磁应力和机 械应力，延长钻机的使用寿命。3鉴于钻机工况的特殊性，当钻机遇到岩石等硬质层时，会发生卡机情 况，电流会急剧上升。由于变频器采取了灵敏电流传感器取样及功率模块 igbt 管结压降措施，变频器会在 10ms 极短时间内输出，了钻机设备。2.2 石油钻机变频调速应用实例 应用实例 1：市石油管理局井下钻井公司 3000 米深度的钻机。采用山东新 风光电子公司风光牌 jd-bp32-500z 专用钻机变频器，3，380v，500kw、940a。应用实例 2：50103 队应用在 2900 米和 4500 米井上。采用 abb 公司 acs600 系列变频器七台，800kw.600v 等级。山东永济电机厂提供七台 800kw 变频电动 机，上海三高石油设备公司制造 5000 米交流变频钻机，50dbs 全变频电控系统。3 采油用抽油泵和潜油泵的变频调速系统 采油工作任务就是最大限度地将原油从油层中采到地面上来，油井是连结油 层和地面的通道。采油方法是指流到井底的原油采到地面上所用的方法。一般有二种：1自喷采油利用油田内的本身能量；2人工举升采油利用能量或称机械采油。鉴于我国多数油田的天然能量缺乏，自喷采油方法很少见。所以采用两种抽 油机，有杆泵往复式抽油机 又称式抽油机及地下潜油离心式电动泵抽油机。由电机供给动力，经减速装置将马达的高速旋转变为抽油机的低速运动，并 由曲柄连杆 不断地加大抽液量，见图 2。图 3 为式抽油装置示意图:地石阶旋转运动变为往复运动;抽油杆约 8 米长连接驴头和深井泵；活塞式容积式深井泵。变频调速游梁式抽油机，驱动电动机由变频器供电，不需要机械变速挡和调 节过程。假设采用变频调速的游梁式抽油机，无极平滑.调节电机转速，即可调节深 井泵的抽液量。不需要停机更换盘，也无需改变深井泵活塞的冲程，还可以实现 电动机软起动。由于采用变频调速系统，使抽油机动态适应油井负荷变化，也可方便地进展 参数调节可实现最经济的控制。同时其软起动性能好，可延长抽油机寿命，减少 维修费用。应用实例 1：某油田抽油机采用变频调速。采用伦茨变频器，380v.55kw，一次 128 眼油井，收到了良好的节电，节电率在 20%以上，增产效果亦较理想。应用实例 2：临盘采油厂游梁式抽油机应用中压三电平变频器，1140v/75kw 电动机。在该厂 344 站，l4515#上试验，节电效果良好。3.2 潜油电动离心泵抽油机的变频调速 由于有杆深井泵采油不适用于：油层厚度大；出油能力强；产液量高的油井。而潜油离心电泵，具有排量大，扬程高的特点，适应大液量开采的油田。“起下泵的次数；3可实现低速软起动，逐步加速，延长潜油泵机组的寿命。230v 4 油田注水泵站中的变频调速 4.1 为什么要注水？我国多数油田的天然能量缺乏，所以都采用注水采油方法。分层注水向油层 补充能量以水驱油保持油层压力，是当前提高采油速度和油田采收率一项应 用最广的措施。特别是陆相沉积的油田，油层多，岩性变化大，分层注水是改善 油田开采状况，提高采收率的重要措施。4.2 注水泵站设备 注水站的作用和主要设备如图 5 所示。把来自水源并经过处理合格的水，经高压注水泵升压，以满足注水井所需的 注入压力。然后通过输出水管网，注入到油层中去。4.3 油田工况需调流量 由于各个油田含油面积的大小，油层渗透率的上下和连通情况各不一样，因 此要根据油田各自的特点选择适宜的注水方式。及时掌握和调整泵压输水管线压 力。4.4 变频调速注水泵 油田注水泵站假设采用变频调速系统，可以平滑无极地调节注水泵的出口压力 和流量。控制系统能做到“恒压力供水或“恒流量供水。省去既往采用的调 节阀门方式，可以节能。由于注水泵一般为 6kv 高压，大容量 8002000kw，可以节能，效益好。我国的油田，早在 60 年代开发初期就进展人工注水，及时补充油层能量，使油田产量和气油比保持稳定。5 油田中油气集输站变频调速技术应用 油田各井坊采来的原油或天然气，汇送至油田集输站处理。收集各油井产出 的原油或天然气及其伴生物，经别离、计量后聚集输送至处理站。将油气水 别离和净化，加药，脱水，排污以及锅炉蒸汽加热，生活热水等流程，到达质量 标准的原油和天然气再集中外运。在油田集输站内变频调速应用场合举例：1别离装置 恒定分界限高度控制的变频调速系统 2加药泵装置 恒定 ph 值控制的变频调速系统 3集输站内：原油泵变频调速输送系统；天然气变频调速输送系统；液态烃变频调速输送系统。4集输站外:供蒸汽热水锅炉 锅炉风机变频调速；锅炉给水泵变频调速。6 长距离输油管道外运变频输油泵 原油的外运可以通过火车 列车 油罐车、汽车油槽车、大型油轮或长距离 管道输油泵。输送的终点是炼油厂的原油库或其他转运枢纽。天然气的向外输送目前主要有两种方法：管加压输送可采用气体压缩机变频调速；将天然气液化成天然液化气lng，用专用油轮运输。6.1 长距离输油泵调速的理由 1不同品种的原油，不同的介质需要不同的流速。离心泵构造图2工况不同，需要改变流量。由于管道里输送原油的流量和粘度的变化会引起管道阻力变化，因此应对流 量进展调节。对于离心式输油泵，因为流量与转速成正比qn，所以离心式 输油泵调节流量就可从调速方便实现。7 中国石油天然气行业变频调速应用前景分析 中国石油行业中的注水泵、潜油泵、抽油机、输气泵等都是高耗电设备，占 行业用电量的 80%以上，而耗电费用在中国石油的本钱中占了相当大的份额，某 种意义上讲节电就是直接降低石油本钱。因此，石油行业应是推广电机节能的重 点行业。全国石油行业的各种泵及其他生产工艺上应用的变频器装置超过 120mw，年节电 2 亿 kwh，变频装置中 90%以上局部 1997 年使用低压变频器，主 要用在油.田集输和供水等系统。据专家估计，石油行业如果全面推广电机调速系统节能技术，总节电潜力约 为 35 亿 kwh。主要用电设备的节能潜力见表 1。油田大功率的注水泵、长输管道 输油泵变频调速技术应用还相对较少，进一步开发的潜力很大。8 交流电动机变频调速在炼油、化工装置中的应用 8.1 石化、化工行业变频应用潜力分析 石化及化工行业安装有大量的泵、风机和压缩机等通用机械，它们大局部靠 电机拖动，消耗大量电能和其他能源，这些产品使用变频调速装置并通过 plc 来控制，不但可以提高控制精度，使系统更加可靠，而且控制程序可随工艺流程 改变，便于与计算机接口实现分散网络，大大提高过程自动化水平，而且节能潜 力很大。石化行业中炼油生产用风机、压缩机用电占其总用电量的 90%，泵、其中 2/3 是在变负载工况下运行，采用变频调速的平均节电率为 52%。据调查，炼油厂风 机、泵的电费已占炼油本钱的 10%。另外，全国石化行业用于高压聚乙烯、各种 气体和液体的物流运输等高电压大功率风机、压缩机保有量在 10000 台以上，泵、电压多为 6kv，单机容量在 2005900kw。常压电机采用变频调速的节能回收期 平均为 1.82.2 年，把高压电机根据其容量适当转成不同电压的低压电机、中 压电机，就便于推广变频节电技术，节能潜力大约为 30 亿 kwh。化工行业的化肥和根本化工业的耗电为 437.5 亿 kwh 和 408.9kwh，节电潜 力为 185 亿 kwh，而且化工过程连续性很强，负荷经常波动，有调速需求；橡胶 工业对固体加工时负荷变化幅度大，必须调速。经有关实验，在大型化肥厂高压 甲铵泵上使用变频器与使用液力变矩器进展能耗比较，变频器的节电率高出 28.7%左右。石油化工的生产过程是一个比较典型的工艺过程。其有明显的连续性，其生 产介质大都是以流体气体和液体为主，这些生产流体介质从一个设备到另一 个设备，从一套装置到另一套装置，还需升压、降压、升温、冷却进展化学反响，进展传热传质等过程，这些大量的流体输送及其过程，就构成了工艺过程的各基 本单元操作。承担流体输送任务的就是按工艺需要所配置的风机水泵和压缩机。所以风机、水泵在化学工业企业中，属量大面广设备。8.2 炼油、化工装置采用变频调速的理由 原因：1原设计的机泵选型都留有 10%以上的余量；2随着生产加工量物料品种等工况的变化。实际需求功率也变化，电机 的恒速运行和机泵恒压恒流的设计那么导致电能浪费，存在“大马拉小车现象；3原先调节流量大多采用节流方式，造成大量的能量损失。机泵是炼化 装置的心脏。电动机是应用最广，数量最多的电气设备，其大局部负载为机泵。据分析过去定速泵的消耗功率，其中 3040%被工艺物流吸收 作有用功，还 有 60%70%的电能消耗于调节阀的节流压降和出口阀门的压降。因此，机泵节 能的根本途径在于如何使电气传动控制方式与实际负荷相匹配，提高传动系统效 率，降低节流损失，这就为变频调速技术推广应用提供了广阔空间。根据 2007 年中国油气论坛油气勘探新领域新技术研讨会，认为我国可 能找到的石油资源为 650 多亿吨，目前探明率仅为 39%，可探明的天然气资源为 25 万亿立方米，目前探明率仅为 24.6%。这些数据说明中石油和中海油两大集团 公司尚有开展很大空间，中石化集团在炼油和石油化工行业上更需大力开展。以上三大集团国有企业是石化行业变频器用户的主体。目前，需求产品大量 的是低压变频器380v 和 690v约占 6070%高压变频器国外称中压变频器，“变频调速、“风机水泵调速节能手册等书五 本，公开发表论文 20 余篇。1