在石油鉆機(jī)上的應(yīng)用

鉆井過程分為起落井架，鉆進(jìn)，泥漿循環(huán)，鉆具更換，下套管，測(cè)井等幾大工序。主要分為絞車，轉(zhuǎn)盤和泥漿泵等。絞車由滾筒、齒輪箱、離合器、制動(dòng)器、電機(jī)和控制設(shè)備組成，用來起落井架，提升和下放鉆桿、套管。隨著井深的增加，鉆具越來越長，重量迅速加大，絞車的負(fù)載也越來越大。我國目前已有7000m深的油井，其鉆具近600t重。由于每鉆進(jìn)約9m就要提升下放鉆桿1次，因此絞車作業(yè)時(shí)間也隨著井深的增加而占整個(gè)作業(yè)時(shí)間的比例越來越大。為降低成本，希望在野外或海上的作業(yè)時(shí)間越短越好，這不僅要求絞車能高速運(yùn)行，平穩(wěn)起停，以保證不損壞鉆井設(shè)備并提高井的質(zhì)量，還要求驅(qū)動(dòng)設(shè)備具有良好的動(dòng)態(tài)特性。如果在內(nèi)線井區(qū)作業(yè)，電源可與井區(qū)電網(wǎng)相連，下放鉆桿時(shí)電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，能量可回饋電網(wǎng)，節(jié)能效果顯著。

新疆石油管理局鉆井公司為可打3200m深度的一套鉆井設(shè)備配置了變頻器，所用產(chǎn)品為SiemensSIMOVERTMASTER-DRIVES6SE71電壓源型變頻器柜，并且取得了較好的效益。在鉆機(jī)技術(shù)更新、改造過程中，采用先進(jìn)的變頻器應(yīng)是優(yōu)先考慮，頗具推廣價(jià)值的方案，它將大大推動(dòng)我國石油機(jī)械的技術(shù)進(jìn)步。

另外，在油氣集輸、油氣加工、含油污水處理、供水、排水、油田注水等系統(tǒng)中變頻器也有廣泛的應(yīng)用，限于篇幅在此不一一舉例。

變頻器在煉油行業(yè)中的應(yīng)用

機(jī)泵是煉油廠的心臟，在煉油過程中機(jī)泵輸送的物流總量約為原油加工量的40多倍，如加工量2.5Mt/a的煉油廠，每年物流的輸送量高達(dá)近億噸，所以耗電量之大是可想而知的。在煉油裝置中，電動(dòng)機(jī)是應(yīng)用面最廣、數(shù)量最多的電氣設(shè)備之一，其大部分負(fù)載為機(jī)泵，而定速泵在所耗功率中，被工藝物流吸收作有用功率的僅占30%-40%，其60%-70%的電能消耗于調(diào)節(jié)閥節(jié)流控制壓降和因?yàn)樘幚砹俊⑹章首兓霸O(shè)計(jì)裕量大所造成的“大馬拉小車”而導(dǎo)致的泵出口閥壓降上。機(jī)泵節(jié)能的根本問題在于如何使控制方案與實(shí)際負(fù)荷相匹配，使之在控制過程中降低阻力，提高系統(tǒng)效率。這就為變頻調(diào)速技術(shù)提供了廣闊的應(yīng)用空間。實(shí)踐證明，變頻調(diào)速裝置是企業(yè)技術(shù)改造、節(jié)能降耗的理想設(shè)備。毫無疑問，這種調(diào)速方式將成為石化企業(yè)中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的中樞。

在泵類負(fù)載中的應(yīng)用

變頻調(diào)速技術(shù)通過改變電動(dòng)機(jī)定子電源頻率來改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，相應(yīng)地改變機(jī)泵的轉(zhuǎn)速和工況，使其流量與揚(yáng)程適應(yīng)管網(wǎng)介質(zhì)流量的變化。

大慶石化總廠已對(duì)裝置內(nèi)負(fù)載波動(dòng)大，調(diào)節(jié)閥節(jié)流嚴(yán)重的機(jī)泵安裝了65臺(tái)變頻器，總?cè)萘繛?600kw，其中大部分是閉環(huán)控制系統(tǒng)，即現(xiàn)場(chǎng)一次表經(jīng)變送器將信號(hào)通過屏蔽電纜送到PID調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)后通地屏蔽電纜將4-20ｍA直流信號(hào)送到變頻器的設(shè)定口，控制變頻器的輸出；余下部分是開環(huán)控制系統(tǒng)，即根據(jù)控制目標(biāo)通過電位器給定來控制變頻器輸出，以使電動(dòng)機(jī)工作在符合工藝要求的轉(zhuǎn)速上，完全靠變頻器輸出控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來控制流量，使機(jī)泵的出口閥達(dá)到全開狀態(tài)，揚(yáng)程與管網(wǎng)阻力特性曲線相吻合，泵出口揚(yáng)程大幅度下降，電動(dòng)機(jī)輸出有功功率也明顯降低，獲得最佳的節(jié)能效果。變頻器的使用，使節(jié)電率達(dá)到50～70%，年節(jié)電810萬kwh；另外，變頻器的使用，不但實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程自動(dòng)化，而且延長了設(shè)備了使用壽命，保證了裝置安穩(wěn)長滿優(yōu)運(yùn)行，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

在石油氣壓縮機(jī)上的應(yīng)用

某煉油企業(yè)有2臺(tái)石油氣壓縮機(jī)，單機(jī)額定功率75kW，一開一備運(yùn)行方式，而在實(shí)際生產(chǎn)中，只需大約45kW的輸出功率。壓縮機(jī)在低于額定工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，負(fù)載率較低，而且其風(fēng)壓與流量大小要靠手動(dòng)閥來調(diào)節(jié)，操作困難，也浪費(fèi)大量電能。為此，采用變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行改造，用PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)和各種控制功能。運(yùn)行實(shí)踐證明，該方案穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)效果明顯。

變頻器在石化企業(yè)中的應(yīng)用效果

長嶺煉油廠催化劑廠微球裝置高壓泵使用變頻器后，輸出功率由18.6kw降至7.2kw，節(jié)電61.3％，更為主要的是減少了因經(jīng)常換電刷而帶來的維修上和停產(chǎn)；九江煉油廠生活水泵供水系統(tǒng)中，水泵電機(jī)110kw，不同時(shí)間負(fù)載變化較大，在負(fù)載較低時(shí)管網(wǎng)壓差較大，選用變頻器組成恒壓供水系統(tǒng)，平均節(jié)電36％；茂名煉油廠將變頻器大量的應(yīng)用到生產(chǎn)過程中，減少因開啟閥門而帶來的麻煩，流量準(zhǔn)確，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了大量電能。如糖醛生產(chǎn)線原有12臺(tái)泵，每天耗電8000kwh，把其中9臺(tái)采用變頻調(diào)速后，耗電只有4000kwh。

煉油裝置應(yīng)用變頻裝置應(yīng)該注意的問題

變頻技術(shù)在煉油裝置中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。目前，全國各煉油廠或多或少都在應(yīng)用，并取得了良好的節(jié)能效果及經(jīng)濟(jì)效益。但是，因原設(shè)計(jì)的煉油裝置在設(shè)計(jì)上未考慮過變頻器的使用。因此，并非所有部位都適合使用變頻器。首先要考慮的是經(jīng)濟(jì)效益。因此，對(duì)應(yīng)用變頻技術(shù)的部位，各工藝條件的改變經(jīng)充分論證是可行的，即變頻后各工藝參數(shù)能滿足工藝需要，尤其要重視經(jīng)濟(jì)分析。就一般而言，原裝置設(shè)計(jì)的機(jī)泵選型都留有較大的裕量，一般都大于10%，電機(jī)功率選用過于保守。此外，實(shí)際生產(chǎn)中隨著加工量、物料性質(zhì)的變化，也存在實(shí)際功率的變化，造成電機(jī)能量白白浪費(fèi)；管路閥門及控制閥組調(diào)節(jié)閥的節(jié)流、冷卻器的冷后溫度過低等都會(huì)浪費(fèi)能量。經(jīng)可行性分析，若條件成熟都可考慮應(yīng)用變頻技術(shù)。但是，目前國內(nèi)的變頻器技術(shù)相對(duì)而言還不很成熟，而國外的變頻器價(jià)格較高，并且隨著功率增大價(jià)格也越高。幾個(gè)較好的品牌有：富士、東芝、三墾、西門子等。此外，加上相應(yīng)的配套工程費(fèi)用，并非在所有部位采用變頻器技術(shù)都能取得好的效益。如果在短期內(nèi)不能回收投資，那么應(yīng)用變頻器技術(shù)就不合算。煉油廠是以三年回收期來確定是否應(yīng)用，已經(jīng)應(yīng)用的回收期基本在1～2年。正因?yàn)槿绱?，選用大功率機(jī)泵、過剩功率大的機(jī)泵，回收期就短，而小功率機(jī)泵、過剩功率小的機(jī)泵就沒有意義，對(duì)具體情況要具體分析。

變頻器的功率選擇問題，變頻器的價(jià)格隨著功率增大而增高，價(jià)差較大，并且變頻器的功率分規(guī)格檔次。為了節(jié)約資金，應(yīng)考慮按估算的功率進(jìn)行選擇變頻器，這就要求估算與實(shí)際使用變頻器要非常吻合，也就是對(duì)變頻后各工藝參數(shù)的估計(jì)要準(zhǔn)確。

變頻調(diào)速這一技術(shù)正越來越廣泛的深入到各行各業(yè)中。它的節(jié)能、省力、易于構(gòu)成自控系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢(shì)，必將成為電力拖動(dòng)的中樞設(shè)備。應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)也是企業(yè)改造挖潛、增加企業(yè)效益的一條有效途徑。尤其是在石油及化工行業(yè)中高能耗、低產(chǎn)出的設(shè)備較多，采用變頻調(diào)速裝置將使企業(yè)獲得巨大的經(jīng)濟(jì)利益，同時(shí)這也是國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要。(end)