高压变频器在并联输油泵机组上的应用与节能分析

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1、高压变频器在并联输油泵机组上的应用与节能分析变频器/并联输油泵/应用/节能1 引言   惠民站3台输油泵均为并联泵，在正常生产情况下基本为2台泵并联运行，1台备用。原来是通过调节泵出口阀门开度来调节流量的，电能浪费严重。采用高压变频器实现输油泵的调速控制，取得了较好的效果(有的节能高达30%-40%)，大幅度降低了输油成本，提高了自动化程度，且有利于泵机组和管网的降压运行，减少了渗漏、爆管，可有效延长设备使用寿命。又可大幅度节约能源，降低生产成本。2 变频器及并联泵流量调节简介2.1变频器简介   惠民站采用的是罗宾康完美无谐波系列变频器，此系列变频器通过将固定频率、固定电压

2、的公用电源转换为可变频率、可变电压的电源而改变电机速度，这种变换是电子式的，无任何运动部件。变频器主要由变压器部分、用户I/O部分、控制部分、功率单元部分组成。变压器部分包括输入隔离变压器，输入电源线从这部分进入变频器，到电机的输出电源线也从这部分引出。输入隔离变压器为带18个隔离次级的特殊变压器，每个功率单元由输入隔离变压器具有不同角度相位差的次级供电，通过光纤接收调制信息以产生负载所需要的输出电压和频率。与标准的PWM系统不一样，加在电机端子上的电压是由许多较小幅度电压叠加所产生的，而不是采用较少的大幅度电压。这样有独到的好处：对电机绝缘的电压应力明显减小，而电机电流的质

3、量则明显提高。此系列变频器无需外置升压变压器，不会使工厂配电系统产生明显的谐波失真；不需要电源滤波器；对敏感设备无干扰；不会使功率因数补偿电容器产生谐振问题。变频器输入电流失真明显减少，输入功率因数保持高于0.95。输出接近完美的正弦波，不存在谐波引起的电机附加发热、转矩脉动、噪声等问题的特性，不必加输出滤波器，就可以使用普通的鼠笼型异步电动机。其效率（包括变压器在内）能达到96.5%。2.2并联泵流量调节方式简介   惠民站3台泵均为并联泵，正常生产情况下基本为2台泵并联运行，1台备用。通过调节泵出口阀门开度来调节流量，以全线8泵运行为例：惠民站主要运行技术参数：泵压5.0

4、MPa，干压2.6MPa，则压差为2.4MPa，压力损失48%，节流损失严重，输油电单耗为：2.19kW·h/m3。另外，此种调节方式，由于出口阀前后压差较大，泵本身承受的压力较大，对阀门及泵的机械损耗增大，维修量也较大。采用改变电机转速进行流量调节，出口阀全开，可大大降低阀门、泵承压，提高使用寿命，减小维修量，更主要的是降低电单耗，节约资金。为了节约投资并实现节能的目的，根据惠民站实际运行工况，选择安装2台变频器，带3台电机运行，目前，由于实现1台变频器带2台电机同时变频运行比较困难，系统采用变频器可拖动2台电机中任一台变频运行，另一台工频运行，也可以2台都在工频状态，这样

5、，即解决了资金问题，又能达到并联泵的运行工况要求。3 变频控制方式   高压变频调速系统应用在输油泵机组固然可产生较好的节能效益，但由于输油系统属于油库生产中的一个重要枢纽环节，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，充分考虑现场操作，启动、停机，以及调节等诸方面的安全性，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，也可保障输油泵的正常运行，满足输油生产的需要。   （2）系统的运转频率的调节采用

6、开环手动调节方式。考虑到输油系统要求安全平稳运行，及反打孔盗油系统要求，及时捕捉定位压力变化点的特点，本系统不宜采用闭环调节控制。因为受整个输油系统管网波动的影响，如采用闭环控制，很容易造成系统的自动停机，或者引起整个输油系统的扰动，由于调速系统自动跟随压力变化而无法准确定位压力变化点，给输油生产的调度指挥带来不利的影响。而采用开环人为控制，通过一定运行时间的技术摸索，在不同工况下，人为地设定和调整变频系统的参数，即可减少部分初期投资，又可保障输油系统的安全平稳运行。   （3）现场设置启动、停止以及紧急停机按钮，控制室内设上位机对运行参数进行实行显示，极大地方便了现场操作人

7、员的操作和对设备运行状态的监视。   （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行设置。避免由于变频系统的保护过于灵敏而造成输油泵停机，影响输油系统的安全平稳运行。   针对惠民站并联输油泵的工艺要求及初期投入的限制，3台输油泵机组配备2台变频器，1台为一拖一方案，1台为一拖二方案，其中一拖二方案要求2台输油泵不同时变频运行，可以实行相互切换，为增加运行的安全可靠性，变频系统通过高压隔离开关实现变频与工频的切换并在机械上实现互锁，