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院紅海

（中國(guó)石化河南油田分公司采油二廠，河南唐河  473400）

 

摘?要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，油氣田的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)逐漸成為國(guó)家能源戰(zhàn)略的重要組成部分。油氣集輸系統(tǒng)是油氣田開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其工作效率直接影響到油氣田的開(kāi)發(fā)效益。本文針對(duì)油氣集輸系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，分析了變頻技術(shù)在油氣集輸系統(tǒng)中的應(yīng)用，探討了變頻技術(shù)對(duì)油氣集輸系統(tǒng)的影響，旨在為我國(guó)油氣集輸技術(shù)的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)；油氣集輸系統(tǒng)；應(yīng)用；節(jié)能；效率

中圖分類號(hào)：TM921.51;TE686 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064(2023)21-0015-03

 

0引言

油氣集輸系統(tǒng)是油氣田開(kāi)發(fā)的重要組成部分，其任務(wù)是將井口生產(chǎn)的油氣進(jìn)行收集、處理、輸送至終端。隨著油氣田開(kāi)發(fā)程度的加深，對(duì)油氣集輸系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的油氣集輸系統(tǒng)存在能耗高、運(yùn)行效率低等問(wèn)題，已不能滿足現(xiàn)代油氣田開(kāi)發(fā)的需求。近年來(lái)，變頻技術(shù)在我國(guó)油氣集輸系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，為提高油氣集輸系統(tǒng)的運(yùn)行效率、降低能耗提供了有力保障。

1變頻技術(shù)概述

變頻技術(shù)是一種調(diào)節(jié)交流電機(jī)轉(zhuǎn)速的技術(shù)，通過(guò)改變電源頻率來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。在油氣集輸系統(tǒng)中，變頻技術(shù)主要應(yīng)用于泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的調(diào)速運(yùn)行。與傳統(tǒng)的閥門調(diào)節(jié)相比，變頻技術(shù)具有調(diào)速范圍廣、響應(yīng)速度快、節(jié)能效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。

2淺談變頻技術(shù)在油氣集輸系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

2.1應(yīng)用廣泛

隨著油氣行業(yè)的發(fā)展，變頻技術(shù)在油氣集輸系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。包括壓縮機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)、油氣處理設(shè)備等在內(nèi)的多種設(shè)備已經(jīng)采用了變頻技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)能耗降低、運(yùn)行效率提高等目標(biāo)。變頻技術(shù)不僅在油氣行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，還涵蓋了其他行業(yè)，如石化、化工、冶金、建材等。這些行業(yè)都對(duì)節(jié)能減排和提高運(yùn)行效率有較高要求，因此變頻技術(shù)在這些領(lǐng)域具有廣泛的市場(chǎng)需求。變頻技術(shù)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，可以根據(jù)不同設(shè)備和工況的需求進(jìn)行精確調(diào)節(jié)^[1]。在油氣集輸系統(tǒng)中，由于處理量、壓力、溫度等參數(shù)的變化，變頻技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行，降低能耗。隨著電力電子技術(shù)、控制理論等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，變頻技術(shù)也在不斷進(jìn)步和創(chuàng)新。

2.2節(jié)能效果顯著

變頻技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的精確調(diào)節(jié)，使設(shè)備的輸出功率與實(shí)際需求相匹配。這樣可以避免能量的浪費(fèi)，降低能耗。在油氣集輸系統(tǒng)中，通過(guò)采用變頻技術(shù)，各類設(shè)備的能耗得到有效控制。變頻技術(shù)使設(shè)備能夠在最佳工況下運(yùn)行，從而提高運(yùn)行效率。在油氣集輸系統(tǒng)中，采用變頻技術(shù)的設(shè)備能夠在不同工況下保持高效運(yùn)行，提高了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。變頻技術(shù)可以對(duì)油氣集輸系統(tǒng)中的各類設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化組合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)行。這有助于降低整個(gè)系統(tǒng)的能耗，提高能源利用效率。變頻技術(shù)具有運(yùn)行平穩(wěn)、故障率低等特點(diǎn)，降低了設(shè)備的維修成本。在油氣集輸系統(tǒng)中，采用變頻技術(shù)的設(shè)備能夠減少故障停機(jī)時(shí)間，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行^[2]。

2.3技術(shù)成熟

變頻技術(shù)在油氣集輸系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟。目前，市場(chǎng)上推出了許多具有高穩(wěn)定性、高效率和智能化程度的變頻設(shè)備，滿足了油氣集輸系統(tǒng)的各種需求。電力電子技術(shù)是變頻技術(shù)的核心，其不斷發(fā)展為變頻技術(shù)提供了更大的技術(shù)空間。如器件性能的提升、開(kāi)關(guān)速度的提高、損耗的降低等，使得變頻器在性能、效率和可靠性方面得到顯著提升。隨著控制理論的不斷發(fā)展，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、智能控制等，變頻技術(shù)的控制策略越來(lái)越先進(jìn)。這些控制理論的應(yīng)用使得變頻器在各種工況下都能實(shí)現(xiàn)高性能、高可靠性的運(yùn)行。

2.4智能化程度提高

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，變頻設(shè)備逐漸實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷等功能。這有助于管理人員及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，降低能耗。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，變頻設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備和系統(tǒng)的互聯(lián)互通。管理人員可以通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，如電流、電壓、轉(zhuǎn)速等。這有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常情況，避免故障的發(fā)生，提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。大數(shù)據(jù)技術(shù)使得變頻設(shè)備能夠?qū)Ａ窟\(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。通過(guò)分析設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，管理人員可以找出潛在的故障隱患和能源浪費(fèi)現(xiàn)象。此外，還可以通過(guò)對(duì)不同設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，找出優(yōu)化運(yùn)行方案，提高整體系統(tǒng)的能源利用效率。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，變頻設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)故障診斷功能的智能化。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別并發(fā)出警報(bào)，同時(shí)提供相應(yīng)的故障診斷建議。這有助于縮短故障排查時(shí)間，降低維修成本，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和故障診斷結(jié)果，管理人員可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。如根據(jù)負(fù)荷變化調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)能源消耗的動(dòng)態(tài)優(yōu)化；根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整維護(hù)計(jì)劃，提高設(shè)備使用壽命等^[3]。

3變頻技術(shù)在油氣集輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1在泵中的應(yīng)用

在油氣集輸系統(tǒng)中，泵是關(guān)鍵設(shè)備之一。傳統(tǒng)的泵采用閥門調(diào)節(jié)流量，存在能耗高、調(diào)節(jié)精度低等問(wèn)題。采用變頻技術(shù)后，可以根據(jù)輸油量的需求自動(dòng)調(diào)整泵的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)精確調(diào)節(jié)，降低了能耗。此外，變頻泵還具有啟動(dòng)電流小、啟動(dòng)平穩(wěn)等特點(diǎn)，有效降低了泵的故障率。通過(guò)變頻技術(shù)自動(dòng)調(diào)整泵的轉(zhuǎn)速，使泵的輸出流量與輸油量需求相匹配，避免了能量的浪費(fèi)。在低流量工況下，泵的能耗顯著降低。變頻泵能夠?qū)崿F(xiàn)輸油量的精確控制，提高了油氣集輸系統(tǒng)的運(yùn)行效率。這對(duì)于穩(wěn)定油井產(chǎn)量、延長(zhǎng)油井壽命具有重要意義。變頻泵啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流小，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，降低了設(shè)備的故障率^[4]。同時(shí)，平穩(wěn)的啟動(dòng)過(guò)程對(duì)延長(zhǎng)泵軸承、密封等部件的使用壽命也有積極作用。變頻泵可以根據(jù)輸油量的變化實(shí)時(shí)調(diào)整自身轉(zhuǎn)速，使得系統(tǒng)在各種工況下的運(yùn)行更加穩(wěn)定。這對(duì)于確保油氣集輸系統(tǒng)的正常運(yùn)行、降低維修成本具有重要意義。變頻泵具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，可以應(yīng)對(duì)油氣集輸系統(tǒng)中各種復(fù)雜的工況，如輸油管道中的流量、壓力波動(dòng)等。中國(guó)石化河南油田分公司采油二廠古城集輸站，注水系統(tǒng)5臺(tái)注水泵、原油處理系統(tǒng)3臺(tái)原油外輸泵和2臺(tái)稠油開(kāi)發(fā)污水回?fù)奖镁捎昧俗冾l技術(shù)。原油處理系統(tǒng)的外輸泵采用變頻技術(shù)，原油外輸過(guò)程中避免了輸送液量變化而導(dǎo)致原油外輸壓力波動(dòng)，減少對(duì)原油外輸管網(wǎng)的沖擊，原油儲(chǔ)罐液位在合理范圍內(nèi)平穩(wěn)運(yùn)行。注水泵和污水回?fù)奖貌捎米冾l技術(shù)后，不會(huì)因局部注水井的關(guān)停或調(diào)整注水量導(dǎo)致注水系統(tǒng)壓力高低波動(dòng)，保障各個(gè)注水井精準(zhǔn)注水。稠油開(kāi)發(fā)井污水回?fù)綁毫Ψ€(wěn)定，使得稠油井污水回?fù)狡椒€(wěn)運(yùn)行，避免因量油、取樣或掃線等操作導(dǎo)致?lián)剿孔兓饟剿畨毫Σ▌?dòng)而導(dǎo)致管線堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。另外，變頻技術(shù)的運(yùn)用，使原來(lái)閥門調(diào)節(jié)流量、壓力，變?yōu)橥ㄟ^(guò)改變機(jī)泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，節(jié)省電量達(dá)7%左右。

3.2在風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

在油氣集輸系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)主要用于油氣輸送。采用變頻技術(shù)后，可以根據(jù)輸油量的變化自動(dòng)調(diào)整風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。此外，變頻風(fēng)機(jī)還具有調(diào)節(jié)范圍廣、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。變頻風(fēng)機(jī)可以根據(jù)輸油量的變化自動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機(jī)的輸出風(fēng)量與需求相匹配。這樣可以避免能量的浪費(fèi)，降低能耗。在低風(fēng)量工況下，風(fēng)機(jī)的能耗顯著降低。變頻風(fēng)機(jī)具有寬范圍的調(diào)節(jié)能力，可以根據(jù)輸油量的變化進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，適應(yīng)各種工況需求^[5]。變頻風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)響應(yīng)速度快，能夠在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的精確控制，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。變頻風(fēng)機(jī)可以根據(jù)輸油量的變化實(shí)時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)速，使得系統(tǒng)在各種工況下的運(yùn)行更加穩(wěn)定。這對(duì)于確保油氣集輸系統(tǒng)的正常運(yùn)行、降低維修成本具有重要意義。變頻風(fēng)機(jī)具有啟動(dòng)電流小、運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)，有助于延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，降低設(shè)備故障率。

3.3在油氣處理設(shè)備中的應(yīng)用

油氣處理設(shè)備是油氣集輸系統(tǒng)中的重要組成部分，包括污水處理、脫水設(shè)備等。采用變頻技術(shù)后，可以根據(jù)處理量的需求自動(dòng)調(diào)整設(shè)備轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行。同時(shí)，變頻設(shè)備還具有運(yùn)行平穩(wěn)、故障率低等優(yōu)點(diǎn)，降低了設(shè)備的維修成本。變頻技術(shù)可以根據(jù)處理量的需求自動(dòng)調(diào)整設(shè)備轉(zhuǎn)速，使設(shè)備的輸出功率與需求相匹配。這樣可以避免能量的浪費(fèi)，降低能耗。采用變頻技術(shù)的油氣處理設(shè)備能夠在處理量變化的情況下保持高效運(yùn)行，提高系統(tǒng)處理效率。變頻設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中具有平穩(wěn)的特點(diǎn)，降低了設(shè)備的振動(dòng)和噪聲，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。變頻設(shè)備啟動(dòng)電流小、運(yùn)行平穩(wěn)，降低了設(shè)備的故障率，減少了維修成本和停機(jī)時(shí)間^[6]。變頻設(shè)備具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，可以應(yīng)對(duì)油氣處理系統(tǒng)中各種復(fù)雜的工況，如處理量、壓力、溫度等參數(shù)的變化。

3.4智能控制系統(tǒng)應(yīng)用

智能控制系統(tǒng)可以對(duì)油氣集輸系統(tǒng)中各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，包括電流、電壓、轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵參數(shù)。這有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常情況，避免故障的發(fā)生，提高設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性。智能控制系統(tǒng)通過(guò)分析設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)診斷。故障診斷功能不僅可以減少故障停機(jī)時(shí)間，還可以降低維修成本，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。智能控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。智能控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣集輸系統(tǒng)中各設(shè)備之間的協(xié)同控制，提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，智能控制系統(tǒng)可以分析設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)設(shè)備的故障趨勢(shì)和維護(hù)需求。這有助于提前采取維護(hù)措施，降低設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)^[7]。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，變頻技術(shù)在油氣集輸系統(tǒng)中的應(yīng)用具有重要意義。它不僅實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的精確調(diào)節(jié)，降低了能耗，還提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。在今后的工作中，應(yīng)進(jìn)一步推廣和應(yīng)用變頻技術(shù)，為我國(guó)油氣田的開(kāi)發(fā)提供有力支持。同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)變頻技術(shù)的研究，不斷優(yōu)化和提高其在油氣集輸系統(tǒng)中的應(yīng)用效果，為我國(guó)油氣集輸技術(shù)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

 

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收稿日期：2023-09-22

作者簡(jiǎn)介：院紅海（1981—），男，河南省南陽(yáng)人，研究方向:油氣集輸站庫(kù)等故障分析、排查與維護(hù)。

 

Discussion on the Application of Frequency Conversion Technology in Oil and Gas Gathering and Transportation Systems

YUAN Honghai

(Sinopec Henan Oilfield Branch Oil Production Plant 2, Tanghe  Henan  473400)

Abstract:With the rapid development of China's economy, the development and production of oil and gas fields have gradually become an important component of the national energy strategy. The oil and gas gathering and transportation system is a key link in the development of oil and gas fields, and its work efficiency directly affects the development benefits of oil and gas fields. This article analyzes the application of frequency conversion technology in oil and gas gathering and transportation systems, and explores the impact of frequency conversion technology on oil and gas gathering and transportation systems, aiming to provide reference for the development of oil and gas gathering and transportation technology in China.

Key words:frequency conversion technology;oil and gas gathering and transportation system;application; energy saving;efficiency