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输油泵变频工况研究分析

文档作者：王婷郭鹏耿永峰朱荣乾文档来源： 1．吐哈油田技术监测中心节能监测站 2．吐哈油田井下公司大修七队； 3．吐哈油田技术监测中心节能站 4．吐哈油田技术监测中心设备站)		点击数：	更新时间： 2021年09月27日
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输油泵变频工况研究分析
王婷 郭鹏 耿永峰 朱荣乾
(1．吐哈油田技术监测中心节能监测站；2．吐哈油田井下公司大修七队；
3．吐哈油田技术监测中心节能站；4．吐哈油田技术监测中心设备站)
摘要 为了提高输油泵运行效率，鲁克沁采油厂在输油泵上安装了变频器，并对其在不同
转速下的泵流量、压力、电压和电流等进行了测试和分析。为了保证输油泵能够连续平稳运
转， 能够根据实际供液量在相应转速下的高效区运行，以及延长设备使用寿命，采油厂通常在
输油泵上安装变频器进行调速。为了得到最优测试效果，选用鲁克沁采油厂型号为HDK的多级
离心输油泵为测试对象，找出它的高效运行区段，测试在不同转速下的输油泵流量、压力、电
压和电流等，分析出转速与流量、转速与效率之间的关系曲线，从而得出此类输油泵的最佳运
行状态，为采油厂输油泵的高效运行提供指导性意见
关键词 输油泵 变频 转速 流量 效率
D0I：10．3969／i．jssn．2095-1493．2013．004．014
1 输油泵变频节能
变频器的作用是改变交流电动机供电的频率和
幅值，从而改变其运动磁场的周期，达到平滑控制
电动机转速的目的。
1．1 输油泵变频调速的基本原理
输油泵变频调速的理论根据是交流电动机工作
原理中的转速关系 ：
= 60f(1一s)／
式中：
— — 电动机转速，r／rain；
厂—— 输油泵电动机的电源频率，Hz；
P—— 电动机的磁极对数；
S—— 转差率。
由此可知，均匀改变电动机定子绕组的电源频
率厂，就可以平滑地改变电动机的同步转速。电动
机转速降低，轴功率就相应降低，电动机输人功率
也随之降低，从而实现输油泵的变频调速。
1．2 输油泵变频调速运行的节能原理
离心泵的特性曲线表明，其工况调节主要是调
节流量，而调节流量最主要的方法有2种：通过泵
出口阀的开度进行调节；通过改变离心泵的转速进
第一作者简介：王婷，2010年毕业于西安石油大学(石油工程专
业)，从事节能监测工作， E-mail：lengyueqin@sina．eom，地址：新
疆鄯善火车站镇吐哈石油大院技术监测中心节能监测站，838202。
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行调节。前者虽然调节方便，但闸阀作为一个阻力
元件，会产生很大的节流损失。通过变频改变电动
机的转速来实现输油泵的工况调节，是满足工艺运
行条件，保证泵能高效、节能、平稳运行的技术
途径。
在管路特性曲线不变的情况下，改变离心泵转
速后，其性能参数的改变由下式⋯确定：
Q／Q1=n／n】
H／H1=(n／n1)
N／N1=(n／n1)。
式中：
Q、H、N —— 离心泵转速为行时的流量、扬
程和功率；
Q1、H1、Nl—— 离心泵转速改变为 1时的流
量、扬程和功率。
离心泵的特性曲线是用来表示离心泵的主要参
数之间关系的曲线，一般用流量作横坐标，其他参
数作纵坐标来表示(图1)。当离心泵转速为
时，扬程流量曲线为H—Q(n1)，效率曲线为 1，
A1点为额定工况点， Q1为额定流量， H 为额定
扬程，此时泵在高效区运行，效率为 】。运行中
要减少流量到Q2，有2种实现方式：一种是节流
调节， A3点为新的工况点，Q2为对应流量， H。
为对应扬程，效率为叩3，此时泵运行偏离了高效
区；另一种是调速调节，泵转速由 变为”。，泵

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H5=718．1 m ， H 6=696．3 m。
2．2 计算泵轴功率
根据尸：3UIcos 得出电动机输入功率，
为电压；J为电流； COS 为功率因数。
P1= 3UIcos = 3×226．25×313．19×0．878
= 187．13(kW)
根据△Pw=( jP l4’得出电动机额定负载
时的有功损耗， 叩 为电动机额定效率；P 为电动
机额定功率。
= ( ]PN=(志一 )x 355=19．88c
根据
p：一 △P一N～△Pn ‘得 寸
负载系数
一每+J竿+(ApN-Apo)(P1-AP)
· ————— ■——一
355
—
F 13~型2 一。
19．88— 57．8 ⋯ ’。
根据叩：掣×100％~
玑： 。％ 一 。％ =71．9％
根据P =P×叩 得泵的轴功率
P l：P1×叩1=187．13×0．719=134．5(kW)
以此类推，得
P 2=152．9 kW ， P 3=199．1 kW ， P 4=237．0
kW ， P 5=267．1 kW ， P 6=275．5 kW 。
2．3 计算泵的运行效率
根据P =pQgHx 10 ’得出泵的输出功率
Pul=lDQgH×10—3=890 3O ×
9．81×682．6×10一。=49． 4(kW )
根据 ： -r u×100％ 得泵的运行效率
鲁×10。％：丽49．4×10。％=36．7％
以此类推，得
叩2=44．7％ ， 3=53．0％ ， '／4 =55．4％ ， r／5=
51．4％ ， 叩6=48．7％ 。
2．4 转速与流量、转速与泵运行效率之间的关系
由于现场工况的限制，只做了上述6个点，运
42 1 www．sysh jn．c。m
用MATLAB软件对其进行图形拟合，可知流量随转
速的增加而增加，但当转速为2 732 r／min时，流量
达到最大值为70 m ／h，即为实际工作状态的最好工
况，但当超过最好工况点时，因为供液量不足流量
会有所下降，而正当这一点时泵的运行效率达到最
大值，过了这一工况点泵的运行效率下降。
3 结论
根据以上测试和计算的结果可知：流量随转速
的增加而增加， 当转速增加到一定程度时流量达到
最大值，即当转速为2 732 r／min时，流量将达到额
定值70 m ／h，而过了这个转速点由于供液量的不足
会使流量下降，而泵的运行效率在流量最大点时为
效率最高点，过了这个转速点效率则下降。在实际
的生产运行状态中因为产量会随时波动，它不会固
定到某个转速点上持续为流量最大点和效率最高
点，在供液许可的情况下，建议在2 732～2 797 r／min
转速区间运行，运用变频调速的原理使泵在高效区
运行，从而达到节能降耗的目的。
参考文献：
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储运．2008．27(3)：53—54．
[2] 杨艳平，杨学武，丁小红．等．变频调速技术在转油站的
实践与认识[J]．石油石化节能．2010(2)：49．
[3]冯海东．输油系统机泵效率测试的误差分析[J]．油气储
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[4] 胡富强．泵效测试仪测试方法分析[J]．黑龙江自动化技
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[5] 孙邈．王岳，曲道天．等．输油泵变频节能_丁艺技术研究
[J]．石油与石化设备．2010，13
(收稿日期：2012—12—20)
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