输油泵变频节能技术分析与运用

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1、第27卷第3期油气储运输油泵变频节能技术分析与逗用张国权’吴显洪（中国石油管道公司兰成渝输油分公司）张国权吴显洪：输油泵变频节能技术分析与运用，汕气储运，2008,27（3）53〜55。摘要针对长输管道中输汕泵的变频节能技术问题，对输汕泵变频调速控制系统的节能原理、基本工作原理及在实际运用中影响变频调速范围的因素进行了分析，分析结果表明，输油泵变频节能技术在长输管道节能降耗应用屮具有优越性和重要意义。主题词输油泵变频技术分析运用一、输油泵变频调速运行的节能原理根据离心泵的特性，其工况的调节主要是调节流量，而离心泵调

2、节流量最常用的两种方法有，一是通过调节泵出口阀的开度进行调节，另一种则是通过改变离心泵的转速进行调节。前者虽然调节方便，但会造成巨人的能源浪费，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，是满足工艺运行条件下的一条可行的技术途径。由离心泵的特性可知，在管路特性曲线不变的情况下，改变离心泵转速后，其性能参数的改变由下式确定。Q/Q1=n/n1II/II1—（n/n1）2N/N1—（n/n1）3式中Q、II、N——离心泵转速为72时的流量、扬程、功率；Q。、H。、N,——离心泵转速改变为咒。时的流量、扬

3、程、功率。输油泵采用阀门调节时，当流量要求从Q。降到Q2时，必须关小阀门而使得阀门的摩阻变人，管路曲线从R变为R7,扬程由H。上升到H。，运行工况从口点移到b点（见图1）o调速控制时，当流量要求从Q。降到Q2时，曲于管路曲线R不变，输汕泵的特性収决于转速。如果将转速从咒降到竹7,性能曲线由（Q—H）变为（Q—H）7,运行工况点则从口点移到c点，扬程从H。下降到H。（见图2）。根据*610036,四川省成都市金牛区迎宾路6号；电话；13980978239o离心泵的特性曲线公式：HHbHaHHaHc图1出口阀开度控制Q

4、2Q1图2泵转速控制一H—H1，QN=RQH/1027式中N——输油泵运行工况轴功率，kW；Q运行工况点的流量，1T13/s；H——运行丁况点的扬程，m；R输送介质单位体积重量，kg/m3；万方数据油气储运，广运行工况点的泵效率，％。可以求出运行在b点和f点泵的轴功率分别为：N6=RQ2II6/102刀N。一RQ2IIo/102刀二者Z差为：△“一N6-No=2RQ（II6=11。）/102刁由上式可知，采用阀门控制流量时，有的功率被损耗掉了，随着阀门不断关小，损耗还要增加。而采用转速控制时，由于流量Q与转速佗的一

5、次方成正比，扬程与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比，即功率与转速成三次方的关系下降。如果不是用关小阀门的方法，而是将电机的转速降下來，则在相同的运行流量下，原來消耗在阀门上的功率就可以完全避免，取得良好的节能效果，这就是输汕泵的变频节能原理。二、输油泵变频调速的基木原理输油泵变频调速的理论根据是交流电动机工作原理中的转速关系：靠一60厂（1一s）/p式中，——输油泵电机的电源频率，Hz；P——电机的极对数；s——转差率。由此可知，均匀改变电动机定了绕组的电源频率，，就可以平滑地改变电动机的同步转速。电动机

6、转速降低，轴功率就和应降低，电动机输入功率也随之降低，从而实现输油泵的变频调速节能。三、输油泵变频调速范围影响因素由于运行工况的变化以及管路特性曲线，与调速泵并列运行的定速泵等因素都会对调速的范围产生一定的影响，而超范围调速难以达到节能的目的，因此，变频调速不可能无限制调速。一般认为，变频调速不宜低于额定转速的50%,最好处于75%〜100%之间，并应结合实际情况确定。1、输汕泵工艺特点对调速范围的影响理论上，输汕泵调速高效区为通过高效区左右端点的两条相似工况抛物线的中间区域OA°A。(见®)0实际上，当输油泵转速

7、过低时，泵的效率将会急剧下降，受此影响，输油泵调速高效区萎缩为PA。A。。显然，若运行工况点已超出该区域，则不宜采用调速来节能了。图小H。B为管路特性曲线，贝IJCB段成为调速运行的高效区间。为简化计算，认为C点位于曲线OA,上，因此，C点和A。点的效率在理论上是相等的，C点就成为最小转速时水泵性能曲线高效区的左端点。HHo0图3输油泵调速运iT范嘲A1-T频高效区左端点；Az—工频高效区右端点；B?一设计最大工况点；H=KlxQ2—通过A1点的和似工况抛物线；H—KzxQ2-通过A2点的相似工况抛物线；H—Ho+

8、SxQ2—管路特性曲线最小转速可以按以下式求得。由于C点和A。点T况相似，根据比例律有：(Qc/Q,)2—IIo/II1C点在曲线II=IIo+S?Q2上有：II。一II。+S?Q；其中，H°、Qc为未知数，解方程得：Ho-H1xHo/(H1-S?Qi)Q,-Qlx：-Ho/(Ho-S?Qi)]“2根据比例律有：,zoi。=1”/ox[-Ho/(H1-S?Q