高壓大功率變頻器在長(cháng)輸管道上的應用

1 概述

變頻器主要用于驅動(dòng)需要調速運轉的普通交流電動(dòng)機，與機械變速或直流電機變速系統相比具有設備結構簡(jiǎn)單、成本低、效率高的優(yōu)點(diǎn)。隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展和大功率器件的問(wèn)世并進(jìn)一步的發(fā)展成熟，各種各樣的變頻調速器已廣泛應用于從工業(yè)生產(chǎn)到日常生活的各個(gè)領(lǐng)域，而高壓大功率的大型變頻器則是近年逐步完善成熟，逐步推廣應用的產(chǎn)品。

在長(cháng)輸管道輸油生產(chǎn)過(guò)程中，由于輸油機組配置不能滿(mǎn)足變化的輸油量臺階，所以出站沒(méi)有節流特別是在密閉輸油和不均衡輸油的情況下更是如此。如果輸油泵由可調速的電機拖動(dòng)，采用變頻器調節泵轉速的方法得到輸油管道所需要的壓力，無(wú)須通過(guò)控制調節閥的開(kāi)啟度來(lái)控制壓力，這樣既避免了節流損耗，還對出站調節閥進(jìn)行備用，可節省大量的電力。同時(shí)使用調速裝置將降低泵的震動(dòng)，會(huì )提高系統的安全穩定性。

中國石油管道公司運營(yíng)管線(xiàn)應用高壓大功率變頻器情況如表1所列。

2 實(shí)用實(shí)例

下面以秦皇島至北京輸油管道(以下簡(jiǎn)稱(chēng)秦京線(xiàn))實(shí)際工況來(lái)介紹高壓大功率變頻器的應用。秦京線(xiàn)全長(cháng)為349.19 km，管徑為φ529×7 mm，共設7座輸油站。2005年初高遷輸油管道建成投產(chǎn)，其全長(cháng)為78.5 km，管徑為φ273×6 mm，共設2 座輸油站，冀東原油通過(guò)高遷線(xiàn)輸送至遷安輸油站，并進(jìn)入秦京輸油管道，混輸至末站房山，如圖1所示。

冀東原油并入后，高尚堡每年向遷安輸油120萬(wàn)t 左右，秦皇島向遷安輸油630 萬(wàn)t左右，兩種油品在遷安站混合后通過(guò)秦京管道輸送至房山站。

混輸前秦京線(xiàn)各站是按750萬(wàn)t /年輸送大慶原油的工況配置的輸油設備，混輸后，遷安至房山段各站由于輸量未發(fā)生變化，所以輸油設備配置基本滿(mǎn)足優(yōu)化運行要求，而秦皇島至遷安段年輸量下降16%，輸油設備與工況運行明顯不能匹配，出現了節流損失大等一系列問(wèn)題。

秦皇島輸油站輸油設備如表2、表3所列。秦皇島輸油站配備4臺輸油泵機組，并聯(lián)方式，直接抽10萬(wàn)m3油罐外輸，且只能一臺泵機組運行。其中1#泵機組配有液力耦合器調速裝置，其它3臺均無(wú)調速裝置。冀東原油混入后，出現1#、2#、4#泵機組配置明顯偏大，而3#泵機組配置又有所偏低的狀況，致使輸油站外輸量降低。目前運行中以帶液力耦合器的1#輸油泵機作為主力，該泵機組為上世紀90年代初期國產(chǎn)產(chǎn)品，效率低，故障率高;而于2003 年與2004年相繼更換的2#、4#泵機組(進(jìn)口設備)因揚程、排量過(guò)大，目前基本處于閑置狀態(tài)。

秦京線(xiàn)所安裝的調節閥只有在出站壓力超過(guò)設定值時(shí)才動(dòng)作。其它站調節閥調節進(jìn)站和出站壓力。

秦皇島站運行4#輸油泵節流損失0.80 MPa，運行2#輸油泵節流損失1.2 MPa，浪費很多電能，并且運行中這兩臺泵的震動(dòng)很大。綜合考慮(冀東油田來(lái)油量逐年遞增，秦皇島外輸量逐年遞減，輸量不穩定)通過(guò)采用更換或切削泵葉輪的方案解決該站節流損失的方案不可取，應考慮在秦皇島站增加調速裝置，調節揚程及輸量。故采用了表4所列的變頻器運行方案。

通過(guò)變頻改造的手段消除秦皇島站節流損失，該站日節約高壓耗電1.2 萬(wàn)kW·h 左右，按年運行300 天，每kW·h 電費為0.5 元計算，則每年節約的運行成本約為12 000×300×0.5=180萬(wàn)元

4 結語(yǔ)

綜上所述，根據長(cháng)輸管道的運行工況及現有配置，合理地對長(cháng)輸管道中存在節流的管線(xiàn)進(jìn)行變頻技術(shù)改進(jìn)，節電效果顯著(zhù)，效益可觀(guān)。