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【摘要】近年来，各企业对节能降耗的研究力度越来越大，随着我国电力电子技术的发展，变频器得到了广泛的研究和应用，经过实践证明，使用变频器能够起到较大的节能效果，同时，在各行业和领域，变频技术也得到了防广泛的应用。
【关键词】电动机 变频器 节能降耗 经济效益
1 简介
青海油田供水供电公司担负着花土沟地区油田及地方的生产生活用水任务。2011年全年供转水耗电量1787万KWH，全年发电量34187万KWH，其中供转水用电量占发电量5.23%，年供转水单耗为1.6%。供转水电费约占供水车间成本费用的45%左右。公司水系统通过几年的调整改造，供转水工艺网络已经趋于合理，供转水能力和供水质量大幅提高。尤其是公司对切克里克至油砂山水站供水利用了自然落差自压运行技术改造后，节能效果明显。通过对高压变频技术原理的研究，分析国内外高压变频技术在火力发电行业和石油行业供转水应用现状，在此基础上精心比选，结合公司的实际，选用国内领先的交-交变频电机控制系统，在红柳泉进行试点：选取南翼山泵房1台400KW高压电动机进行6KV高压大功率变频器控制调节系统改造，实现与DCS有机结合，提高机泵整体自动化控制水平，最终达到节能20%的效果，有效降低供水单耗。同时，对应用效果进行全面分析研究，证明高压变频技术可在大功率转水泵电动机上应用。在青海油田总结出一套具有实际推广价值的节能降耗应用理论。
2 公司供转水耗能设备现状：
公司现有切克里克、阿拉尔两座水源站，红柳泉、沟口、油砂山三座转水站。每个站均建有高低压配电室，为供转水设备提供电源。其中切克里克6KV高压转水泵电机5x315kw运行2台，阿拉尔两座水源站6KV高压转水泵电机3x315kw运行1台，红柳泉6KV高压转水泵电机3x315kw运行1台，南翼山转水泵房6KV高压转水泵电机3x400kw运行1台，油砂山6KV高压转水泵电机4x400kw运行2台。所有水站转水泵高压电机的控制均采用常规6kv全压启动方式运行，泵压和灌水位只能靠操作工启停泵和调整出口闸门来实现，运行中存在较大的能源浪费（表1）。
3 6kv高压电动机全压启动的危害：
（1）大功率高压电机直接启动会造成对电网和电机的冲击，降低电机的功率因素，增加了损耗，加大了机泵的启动冲击和机械摩擦、震动和工作环境噪音，导致了机泵零部件日常保养工作增加。
（2）靠人工手动调整出口闸门来控制泵压的方式，在特定的工况条件下，不仅增大了闸门的水头损失，浪费了大量电能，而且如果闸门节流调整不适当，机泵就很容易偏离高效段或超载运行，导致机泵的故障率增高，缩短了机组的使用寿命，同时增加了运行及检修费用。
（3）电机标准设计中会考虑一定量的安全冗余，如果运行中不能实现自动调节，就会造成许多不必要的能源浪费。
（4）目前水泵运行时未实现任何逻辑控制，人工操作控制精度不高，造成管网压力波动大，同时在启、停泵时工作量增大，容易发生误操作。
（5）较之压力、流量闭环变频调节器所具有的故障检测、诊断、报警、自动调整、跳闸等功能，单独的电动机保护模块，保护手段就显得不够完善和灵敏。
4 水泵电机变频调速控制技术节能原理
曲线①为负载按转速N1工作时的特性曲线，曲线②为负载按转速N2工作时的特性曲线，③④为管网的阻力曲线。
在第一种负载工况下，负载工作在A点，流量为Q1，压力为H1。如果负载仍然按N1速度定速运行，用阀门将流量调节为Q2时，压力将上升到H3，负载工作点移到B点，由于挡板的截流作用，管网阻力曲线由③变为④。
在A、B两点，负载功率分别为PA=H1×Q1，PB=H3×Q2，虽然Q2H1，实际减小的功率有限。
如果不采用阀门调节，这时管网阻力特性保持曲线③不变，改用调节负载速度来减小流量，负载改按速度N2运行，工作特性为曲线②，负载工作在C点，流量仍然为Q2，但压力为H2。相比B、C两点，负载减少的轴功率为：ΔP=PB- PC=（H3 –H2）×Q2。在管网阻力特性不变的情况下，水泵的流量Q、压力H、轴功率P和转速N之间满足如下关系（相似定理）：
Q∝N，H∝N2，P∝N3 （式1）
就是说，通过调速方式改变水泵流量，流量下降一半时，在不考虑到效率的情况下，水泵轴功率将下降87.5%。这也是为什么变频调速在水泵应用上节能十分显著的原因。
经过理论计算，如果油砂山泵站在变频改造后，可实现年实际节电率可以保证在百分之三十到百分之三十五之间。
参考文献
[1] 汤蕴，璆史乃.电机学[M].机械工业出版社，2012年1月第一版
[2] 杨文焕.电机与拖动基础[M].西安电子科技大学出版社，2008年7月第一版
[3] 姚福来，孙鹤旭.变频器及节能控制实用技术速成[M].电子工业出版社，2011年8月第一版
[4] 王延才.变频器原理研和应用[M].机械工业出版社，2009年7月第二版
【关键词】电动机 变频器 节能降耗 经济效益
1 简介
青海油田供水供电公司担负着花土沟地区油田及地方的生产生活用水任务。2011年全年供转水耗电量1787万KWH，全年发电量34187万KWH，其中供转水用电量占发电量5.23%，年供转水单耗为1.6%。供转水电费约占供水车间成本费用的45%左右。公司水系统通过几年的调整改造，供转水工艺网络已经趋于合理，供转水能力和供水质量大幅提高。尤其是公司对切克里克至油砂山水站供水利用了自然落差自压运行技术改造后，节能效果明显。通过对高压变频技术原理的研究，分析国内外高压变频技术在火力发电行业和石油行业供转水应用现状，在此基础上精心比选，结合公司的实际，选用国内领先的交-交变频电机控制系统，在红柳泉进行试点：选取南翼山泵房1台400KW高压电动机进行6KV高压大功率变频器控制调节系统改造，实现与DCS有机结合，提高机泵整体自动化控制水平，最终达到节能20%的效果，有效降低供水单耗。同时，对应用效果进行全面分析研究，证明高压变频技术可在大功率转水泵电动机上应用。在青海油田总结出一套具有实际推广价值的节能降耗应用理论。
2 公司供转水耗能设备现状：
公司现有切克里克、阿拉尔两座水源站，红柳泉、沟口、油砂山三座转水站。每个站均建有高低压配电室，为供转水设备提供电源。其中切克里克6KV高压转水泵电机5x315kw运行2台，阿拉尔两座水源站6KV高压转水泵电机3x315kw运行1台，红柳泉6KV高压转水泵电机3x315kw运行1台，南翼山转水泵房6KV高压转水泵电机3x400kw运行1台，油砂山6KV高压转水泵电机4x400kw运行2台。所有水站转水泵高压电机的控制均采用常规6kv全压启动方式运行，泵压和灌水位只能靠操作工启停泵和调整出口闸门来实现，运行中存在较大的能源浪费（表1）。
3 6kv高压电动机全压启动的危害：
（1）大功率高压电机直接启动会造成对电网和电机的冲击，降低电机的功率因素，增加了损耗，加大了机泵的启动冲击和机械摩擦、震动和工作环境噪音，导致了机泵零部件日常保养工作增加。
（2）靠人工手动调整出口闸门来控制泵压的方式，在特定的工况条件下，不仅增大了闸门的水头损失，浪费了大量电能，而且如果闸门节流调整不适当，机泵就很容易偏离高效段或超载运行，导致机泵的故障率增高，缩短了机组的使用寿命，同时增加了运行及检修费用。
（3）电机标准设计中会考虑一定量的安全冗余，如果运行中不能实现自动调节，就会造成许多不必要的能源浪费。
（4）目前水泵运行时未实现任何逻辑控制，人工操作控制精度不高，造成管网压力波动大，同时在启、停泵时工作量增大，容易发生误操作。
（5）较之压力、流量闭环变频调节器所具有的故障检测、诊断、报警、自动调整、跳闸等功能，单独的电动机保护模块，保护手段就显得不够完善和灵敏。
4 水泵电机变频调速控制技术节能原理
曲线①为负载按转速N1工作时的特性曲线，曲线②为负载按转速N2工作时的特性曲线，③④为管网的阻力曲线。
在第一种负载工况下，负载工作在A点，流量为Q1，压力为H1。如果负载仍然按N1速度定速运行，用阀门将流量调节为Q2时，压力将上升到H3，负载工作点移到B点，由于挡板的截流作用，管网阻力曲线由③变为④。
在A、B两点，负载功率分别为PA=H1×Q1，PB=H3×Q2，虽然Q2
如果不采用阀门调节，这时管网阻力特性保持曲线③不变，改用调节负载速度来减小流量，负载改按速度N2运行，工作特性为曲线②，负载工作在C点，流量仍然为Q2，但压力为H2。相比B、C两点，负载减少的轴功率为：ΔP=PB- PC=（H3 –H2）×Q2。在管网阻力特性不变的情况下，水泵的流量Q、压力H、轴功率P和转速N之间满足如下关系（相似定理）：
Q∝N，H∝N2，P∝N3 （式1）
就是说，通过调速方式改变水泵流量，流量下降一半时，在不考虑到效率的情况下，水泵轴功率将下降87.5%。这也是为什么变频调速在水泵应用上节能十分显著的原因。
经过理论计算，如果油砂山泵站在变频改造后，可实现年实际节电率可以保证在百分之三十到百分之三十五之间。
参考文献
[1] 汤蕴，璆史乃.电机学[M].机械工业出版社，2012年1月第一版
[2] 杨文焕.电机与拖动基础[M].西安电子科技大学出版社，2008年7月第一版
[3] 姚福来，孙鹤旭.变频器及节能控制实用技术速成[M].电子工业出版社，2011年8月第一版
[4] 王延才.变频器原理研和应用[M].机械工业出版社，2009年7月第二版