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摘 要：本文介绍了在变频器在油气集输过程中的节能作用，从变频器实现电机的变速运行的主要作用，到变频调速的节能技术原理、变频器在油气集输控制中的应用和特点进行说明，随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用，其在石油石化行业中也将有着很好的推广应用价值。
关键词：变频器;节能;保护;安全
0 前言
油气集输系统使用频率最高的设备是离心泵，离心泵启动柜主要是以自藕减压启动柜和变频器控制柜为主。自藕减压启动方式防护性能差，耗能高、冲击大等缺点。随着生产技术的不断需求和新技术的应用发展，变频技术日趋成熟，变频调速已逐渐取代过去的滑差调速、变极调速、定子调速、串极调速等调速方式，变频调速是通过改变电动机的供电频率，来改变电机的转速，从而改变负载的转速、压力、流量。在油气集输系统生产中变频器充分显现出节能方面的优越性，应用日益广泛。
1 变频器控制柜和自藕减压启动柜对比
我厂T四污水站日外输污水总量为28 000立方左右，每小时需外输1 167立方。使用自藕减压启动柜的100 kW污水泵每小时流量为750立方，实际生产中单台污水泵的排量达不到要求，所以运行需要启运两台污水泵工作，工频运行每次开启都满负载750立方米/小时输出运行，一台满负荷运转，另一台泵需要额定排量的二分之一流量，使用出口闸门控制，形成“大马拉小车”的状态，由于污水泵的输出排量和压力过大，造成泵和管道产生压差，形成涡压，管道压差增大时导致电机负荷增大，电流上升，造成极大的电能浪费，同时又产生安全操作性、噪声、冲击管线造成穿孔、环境污染等问题。
另外，由于设备起动时的急扭和突然停机时的水锤现象易造成管道震动或穿孔刺漏，严重的可造成电机的线路烧坏，危及设备和操作人员的安全。这一系列的不利因素都与油田提倡的绿色、低碳、节能、减排相矛盾。
利用变频调速运行泵机组，其优越性是显而易见，变频调速是利用电力半导体器件将工频电源变换成另一频率的电能，使电机获得无极调速所需的电压、电流和频率，以得到流量和压力可调，根据实际需求的流量和压力来自动控制输油（水）泵系统。而且变频器的平稳启动性能大大减小泵机组启动时对机件的机械冲击和对电机的大电流冲击，也具有良好的节能作用，其节电率相比自藕减压启动柜一般在15%～30%左右。
2 油田集输泵站用电设备采用的变频调速运行节能技术原理
2.1 集输站泵设备特性分析
根据离心泵特性曲线的有关公式：
P=K1Qh （1）
Q=K2n （2）
H=K3n2 （3）
由（1）、（2）、（3）式得：
P=K4n3 （4）
P/Q=K5n2 （5）
式中：K1，K2，K3，K4，K5為常数;P为泵机轴功率;Q为泵机流量;H为泵机扬程;n为泵机转速。
（1）式中说明在相同的轴功率下，若通过出口阀门调节泵机流量，将引起泵机扬程的相应改变，流量越小，扬程变得越大，但实际输油（污水）时，由于扬程是基本不变的，由此就产生了更多的富余扬程。
（4）式说明泵机轴功率与转速的立方成正比，若设法降低转速，就可以减小泵机轴功率，再由（1）可知，就可实现流量或扬程的自由调节。
（5）式说明单位时间内，排放每立方米水能耗（即功耗）与转速立方成正比，这说明在达到实际供油（水）流量前提下，转速越小，功耗越小。
2.2 泵站电机特性分析
根据交流电动机的工作原理：
n=60f＼p（1-s） （6）
式中：f为电机的电源频率;p为电机的磁极对数;S为转差率。
由于电机的S和P为常数，所以（6）式可知电机的转速与电源频率有固定的正比例关系。
3 变频调速节能作用
由上述电机特性分析可知，均匀改变电机供电频率f，就可以平滑地改变电动机的转速，从而改变机泵的转速;结合机泵特性分析，降低电动机转速，电动机输入功率随之减少，机泵轴功率就相应减少。当改变电动机转速可改变介质的流量，保证油压（水压）恒定，在降低流量的同时，可有效降低系统的电能损耗和机械能损耗。
4 变频器在油气生产用电设备中的作用
（1）变频器的作用主要是调整电机的功率、实现电机的变速运行，以达到省电的目的。
（2）同时变频器的作用可以降低电力线路电压波动，因为电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常。
（3）用了变频器后，变频器的作用能在零频零压时逐步启动，这样能最大程度的消除电压下降，发挥更大的优势。
5 变频器在油气集输控制用电设备中的应用变频器的选型应满足以下条件：
（1）电压等级与控制电机相符。
（2）额定电流为控制电机额定电流的1.1～1.5倍。
（3）根据被控设备的负载特性选择变频器的类型使工作时的管路特性曲线与泵的相似工况线重合。
6 变频调速技术在油气生产应用需解决的问题
（1）变频器的控制问题。这个必须解决变频器如何适应多变的工作环境，必须提高变频器控制技术适应不同控制的能力。
（2）变频控制成本较高的问题。与一般控制柜相比，变频控制的成本稍高，因而必须提高相关产品的配套能力，在保证可靠性的前提下降低成本。
7 结束语
实践证明，变频调速技术作为高新技术、基础技术和节能技术，用于风机、泵类设备驱动控制场合取得了显著的节电效果，是一种理想的调速控制方式。既提高了设备效率，又满足了生产工艺要求，并且因此而大大减少了设备维护、维修费用，其应用已经推广到石油行业的各个部门。
参考文献：
[1]樊琪.关于变频器技术的应用和节能潜力初探[J].科技视界，2012（29）：278+29.
[2]黄俊.电力电子变流技术第三版[M].北京机械工业出版社，1995.
关键词：变频器;节能;保护;安全
0 前言
油气集输系统使用频率最高的设备是离心泵，离心泵启动柜主要是以自藕减压启动柜和变频器控制柜为主。自藕减压启动方式防护性能差，耗能高、冲击大等缺点。随着生产技术的不断需求和新技术的应用发展，变频技术日趋成熟，变频调速已逐渐取代过去的滑差调速、变极调速、定子调速、串极调速等调速方式，变频调速是通过改变电动机的供电频率，来改变电机的转速，从而改变负载的转速、压力、流量。在油气集输系统生产中变频器充分显现出节能方面的优越性，应用日益广泛。
1 变频器控制柜和自藕减压启动柜对比
我厂T四污水站日外输污水总量为28 000立方左右，每小时需外输1 167立方。使用自藕减压启动柜的100 kW污水泵每小时流量为750立方，实际生产中单台污水泵的排量达不到要求，所以运行需要启运两台污水泵工作，工频运行每次开启都满负载750立方米/小时输出运行，一台满负荷运转，另一台泵需要额定排量的二分之一流量，使用出口闸门控制，形成“大马拉小车”的状态，由于污水泵的输出排量和压力过大，造成泵和管道产生压差，形成涡压，管道压差增大时导致电机负荷增大，电流上升，造成极大的电能浪费，同时又产生安全操作性、噪声、冲击管线造成穿孔、环境污染等问题。
另外，由于设备起动时的急扭和突然停机时的水锤现象易造成管道震动或穿孔刺漏，严重的可造成电机的线路烧坏，危及设备和操作人员的安全。这一系列的不利因素都与油田提倡的绿色、低碳、节能、减排相矛盾。
利用变频调速运行泵机组，其优越性是显而易见，变频调速是利用电力半导体器件将工频电源变换成另一频率的电能，使电机获得无极调速所需的电压、电流和频率，以得到流量和压力可调，根据实际需求的流量和压力来自动控制输油（水）泵系统。而且变频器的平稳启动性能大大减小泵机组启动时对机件的机械冲击和对电机的大电流冲击，也具有良好的节能作用，其节电率相比自藕减压启动柜一般在15%～30%左右。
2 油田集输泵站用电设备采用的变频调速运行节能技术原理
2.1 集输站泵设备特性分析
根据离心泵特性曲线的有关公式：
P=K1Qh （1）
Q=K2n （2）
H=K3n2 （3）
由（1）、（2）、（3）式得：
P=K4n3 （4）
P/Q=K5n2 （5）
式中：K1，K2，K3，K4，K5為常数;P为泵机轴功率;Q为泵机流量;H为泵机扬程;n为泵机转速。
（1）式中说明在相同的轴功率下，若通过出口阀门调节泵机流量，将引起泵机扬程的相应改变，流量越小，扬程变得越大，但实际输油（污水）时，由于扬程是基本不变的，由此就产生了更多的富余扬程。
（4）式说明泵机轴功率与转速的立方成正比，若设法降低转速，就可以减小泵机轴功率，再由（1）可知，就可实现流量或扬程的自由调节。
（5）式说明单位时间内，排放每立方米水能耗（即功耗）与转速立方成正比，这说明在达到实际供油（水）流量前提下，转速越小，功耗越小。
2.2 泵站电机特性分析
根据交流电动机的工作原理：
n=60f＼p（1-s） （6）
式中：f为电机的电源频率;p为电机的磁极对数;S为转差率。
由于电机的S和P为常数，所以（6）式可知电机的转速与电源频率有固定的正比例关系。
3 变频调速节能作用
由上述电机特性分析可知，均匀改变电机供电频率f，就可以平滑地改变电动机的转速，从而改变机泵的转速;结合机泵特性分析，降低电动机转速，电动机输入功率随之减少，机泵轴功率就相应减少。当改变电动机转速可改变介质的流量，保证油压（水压）恒定，在降低流量的同时，可有效降低系统的电能损耗和机械能损耗。
4 变频器在油气生产用电设备中的作用
（1）变频器的作用主要是调整电机的功率、实现电机的变速运行，以达到省电的目的。
（2）同时变频器的作用可以降低电力线路电压波动，因为电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常。
（3）用了变频器后，变频器的作用能在零频零压时逐步启动，这样能最大程度的消除电压下降，发挥更大的优势。
5 变频器在油气集输控制用电设备中的应用变频器的选型应满足以下条件：
（1）电压等级与控制电机相符。
（2）额定电流为控制电机额定电流的1.1～1.5倍。
（3）根据被控设备的负载特性选择变频器的类型使工作时的管路特性曲线与泵的相似工况线重合。
6 变频调速技术在油气生产应用需解决的问题
（1）变频器的控制问题。这个必须解决变频器如何适应多变的工作环境，必须提高变频器控制技术适应不同控制的能力。
（2）变频控制成本较高的问题。与一般控制柜相比，变频控制的成本稍高，因而必须提高相关产品的配套能力，在保证可靠性的前提下降低成本。
7 结束语
实践证明，变频调速技术作为高新技术、基础技术和节能技术，用于风机、泵类设备驱动控制场合取得了显著的节电效果，是一种理想的调速控制方式。既提高了设备效率，又满足了生产工艺要求，并且因此而大大减少了设备维护、维修费用，其应用已经推广到石油行业的各个部门。
参考文献：
[1]樊琪.关于变频器技术的应用和节能潜力初探[J].科技视界，2012（29）：278+29.
[2]黄俊.电力电子变流技术第三版[M].北京机械工业出版社，1995.