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院紅海

（中國石化河南油田分公司采油二廠，河南唐河  473400）

 

摘?要：隨著我國經濟的快速發展，油氣田的開發與生產逐漸成為國家能源戰略的重要組成部分。油氣集輸系統是油氣田開發的關鍵環節，其工作效率直接影響到油氣田的開發效益。本文針對油氣集輸系統中存在的問題，分析了變頻技術在油氣集輸系統中的應用，探討了變頻技術對油氣集輸系統的影響，旨在為我國油氣集輸技術的發展提供參考。

關鍵詞：變頻技術；油氣集輸系統；應用；節能；效率

中圖分類號：TM921.51;TE686 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064(2023)21-0015-03

 

0引言

油氣集輸系統是油氣田開發的重要組成部分，其任務是將井口生產的油氣進行收集、處理、輸送至終端。隨著油氣田開發程度的加深，對油氣集輸系統的要求也越來越高。傳統的油氣集輸系統存在能耗高、運行效率低等問題，已不能滿足現代油氣田開發的需求。近年來，變頻技術在我國油氣集輸系統中得到了廣泛應用，為提高油氣集輸系統的運行效率、降低能耗提供了有力保障。

1變頻技術概述

變頻技術是一種調節交流電機轉速的技術，通過改變電源頻率來調節電機的轉速，從而實現對設備的控制。在油氣集輸系統中，變頻技術主要應用于泵、壓縮機、風機等設備的驅動，實現設備的調速運行。與傳統的閥門調節相比，變頻技術具有調速范圍廣、響應速度快、節能效果顯著等優點。

2淺談變頻技術在油氣集輸系統的應用現狀分析

2.1應用廣泛

隨著油氣行業的發展，變頻技術在油氣集輸系統中的應用越來越廣泛。包括壓縮機、泵、風機、油氣處理設備等在內的多種設備已經采用了變頻技術，以實現能耗降低、運行效率提高等目標。變頻技術不僅在油氣行業中得到廣泛應用，還涵蓋了其他行業，如石化、化工、冶金、建材等。這些行業都對節能減排和提高運行效率有較高要求，因此變頻技術在這些領域具有廣泛的市場需求。變頻技術具有較強的適應性，可以根據不同設備和工況的需求進行精確調節^[1]。在油氣集輸系統中，由于處理量、壓力、溫度等參數的變化，變頻技術能夠實現設備的優化運行，降低能耗。隨著電力電子技術、控制理論等領域的不斷發展，變頻技術也在不斷進步和創新。

2.2節能效果顯著

變頻技術能夠實現設備的精確調節，使設備的輸出功率與實際需求相匹配。這樣可以避免能量的浪費，降低能耗。在油氣集輸系統中，通過采用變頻技術，各類設備的能耗得到有效控制。變頻技術使設備能夠在最佳工況下運行，從而提高運行效率。在油氣集輸系統中，采用變頻技術的設備能夠在不同工況下保持高效運行，提高了整個系統的運行效率。變頻技術可以對油氣集輸系統中的各類設備進行優化組合，實現系統的協同運行。這有助于降低整個系統的能耗，提高能源利用效率。變頻技術具有運行平穩、故障率低等特點，降低了設備的維修成本。在油氣集輸系統中，采用變頻技術的設備能夠減少故障停機時間，保證系統的穩定運行^[2]。

2.3技術成熟

變頻技術在油氣集輸系統中的應用已經相當成熟。目前，市場上推出了許多具有高穩定性、高效率和智能化程度的變頻設備，滿足了油氣集輸系統的各種需求。電力電子技術是變頻技術的核心，其不斷發展為變頻技術提供了更大的技術空間。如器件性能的提升、開關速度的提高、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展，如模糊控制、神經網絡控制、智能控制等，變頻技術的控制策略越來越先進。這些控制理論的應用使得變頻器在各種工況下都能實現高性能、高可靠性的運行。

2.4智能化程度提高

隨著物聯網、大數據等技術的發展，變頻設備逐漸實現了遠程監控、故障診斷等功能。這有助于管理人員及時了解設備運行狀態，對設備進行優化調整，降低能耗。通過物聯網技術，變頻設備可以實現與其他設備和系統的互聯互通。管理人員可以通過遠程監控系統實時了解設備運行數據，如電流、電壓、轉速等。這有助于及時發現設備的異常情況，避免故障的發生，提高設備運行的穩定性。大數據技術使得變頻設備能夠對海量運行數據進行實時分析。通過分析設備的歷史運行數據，管理人員可以找出潛在的故障隱患和能源浪費現象。此外，還可以通過對不同設備的運行數據進行對比分析，找出優化運行方案，提高整體系統的能源利用效率。利用大數據技術和機器學習算法，變頻設備可以實現故障診斷功能的智能化。當設備出現異常時，系統可以自動識別并發出警報，同時提供相應的故障診斷建議。這有助于縮短故障排查時間，降低維修成本，確保設備的正常運行。基于實時數據和故障診斷結果，管理人員可以對設備進行優化調整。如根據負荷變化調整電機轉速，實現能源消耗的動態優化；根據設備運行狀態調整維護計劃，提高設備使用壽命等^[3]。

3變頻技術在油氣集輸系統中的應用

3.1在泵中的應用

在油氣集輸系統中，泵是關鍵設備之一。傳統的泵采用閥門調節流量，存在能耗高、調節精度低等問題。采用變頻技術后，可以根據輸油量的需求自動調整泵的轉速，實現精確調節，降低了能耗。此外，變頻泵還具有啟動電流小、啟動平穩等特點，有效降低了泵的故障率。通過變頻技術自動調整泵的轉速，使泵的輸出流量與輸油量需求相匹配，避免了能量的浪費。在低流量工況下，泵的能耗顯著降低。變頻泵能夠實現輸油量的精確控制，提高了油氣集輸系統的運行效率。這對于穩定油井產量、延長油井壽命具有重要意義。變頻泵啟動時，啟動電流小，減輕了對電網的沖擊，降低了設備的故障率^[4]。同時，平穩的啟動過程對延長泵軸承、密封等部件的使用壽命也有積極作用。變頻泵可以根據輸油量的變化實時調整自身轉速，使得系統在各種工況下的運行更加穩定。這對于確保油氣集輸系統的正常運行、降低維修成本具有重要意義。變頻泵具有較強的適應性，可以應對油氣集輸系統中各種復雜的工況，如輸油管道中的流量、壓力波動等。中國石化河南油田分公司采油二廠古城集輸站，注水系統5臺注水泵、原油處理系統3臺原油外輸泵和2臺稠油開發污水回摻泵均采用了變頻技術。原油處理系統的外輸泵采用變頻技術，原油外輸過程中避免了輸送液量變化而導致原油外輸壓力波動，減少對原油外輸管網的沖擊，原油儲罐液位在合理范圍內平穩運行。注水泵和污水回摻泵采用變頻技術后，不會因局部注水井的關停或調整注水量導致注水系統壓力高低波動，保障各個注水井精準注水。稠油開發井污水回摻壓力穩定，使得稠油井污水回摻平穩運行，避免因量油、取樣或掃線等操作導致摻水量變化引起摻水壓力波動而導致管線堵塞現象的發生。另外，變頻技術的運用，使原來閥門調節流量、壓力，變為通過改變機泵轉速調節，節省電量達7%左右。

3.2在風機中的應用

在油氣集輸系統中，風機主要用于油氣輸送。采用變頻技術后，可以根據輸油量的變化自動調整風機的轉速，實現節能。此外，變頻風機還具有調節范圍廣、響應速度快等特點，提高了系統的運行效率。變頻風機可以根據輸油量的變化自動調整轉速，使風機的輸出風量與需求相匹配。這樣可以避免能量的浪費，降低能耗。在低風量工況下，風機的能耗顯著降低。變頻風機具有寬范圍的調節能力，可以根據輸油量的變化進行精確調節，適應各種工況需求^[5]。變頻風機的調節響應速度快，能夠在短時間內實現風量的精確控制，提高了系統的運行效率。變頻風機可以根據輸油量的變化實時調整轉速，使得系統在各種工況下的運行更加穩定。這對于確保油氣集輸系統的正常運行、降低維修成本具有重要意義。變頻風機具有啟動電流小、運行平穩等特點，有助于延長設備使用壽命，降低設備故障率。

3.3在油氣處理設備中的應用

油氣處理設備是油氣集輸系統中的重要組成部分，包括污水處理、脫水設備等。采用變頻技術后，可以根據處理量的需求自動調整設備轉速，實現高效運行。同時，變頻設備還具有運行平穩、故障率低等優點，降低了設備的維修成本。變頻技術可以根據處理量的需求自動調整設備轉速，使設備的輸出功率與需求相匹配。這樣可以避免能量的浪費，降低能耗。采用變頻技術的油氣處理設備能夠在處理量變化的情況下保持高效運行，提高系統處理效率。變頻設備在運行過程中具有平穩的特點，降低了設備的振動和噪聲，延長了設備的使用壽命。變頻設備啟動電流小、運行平穩，降低了設備的故障率，減少了維修成本和停機時間^[6]。變頻設備具有較強的適應性，可以應對油氣處理系統中各種復雜的工況，如處理量、壓力、溫度等參數的變化。

3.4智能控制系統應用

智能控制系統可以對油氣集輸系統中各設備的運行狀態進行實時監控，包括電流、電壓、轉速等關鍵參數。這有助于及時發現設備的異常情況，避免故障的發生，提高設備的運行穩定性。智能控制系統通過分析設備運行數據，可以對故障進行及時診斷。故障診斷功能不僅可以減少故障停機時間，還可以降低維修成本，確保系統的正常運行。智能控制系統根據實時監測的設備運行數據，可以對設備進行優化調整。智能控制系統可以實現對油氣集輸系統中各設備之間的協同控制，提高整個系統的運行效率和穩定性。利用大數據技術，智能控制系統可以分析設備的歷史運行數據，預測設備的故障趨勢和維護需求。這有助于提前采取維護措施，降低設備故障風險^[7]。

4結語

綜上所述，變頻技術在油氣集輸系統中的應用具有重要意義。它不僅實現了設備的精確調節，降低了能耗，還提高了系統的運行效率和穩定性。在今后的工作中，應進一步推廣和應用變頻技術，為我國油氣田的開發提供有力支持。同時，還應加強對變頻技術的研究，不斷優化和提高其在油氣集輸系統中的應用效果，為我國油氣集輸技術的發展貢獻力量。

 

參考文獻

[1] 李東坡,王妮,鞏建衛,李家新.淺談變頻技術在油氣集輸系統的應用[J].交通科技與管理,2021(6):61.

[2] 門虎,楊文學,范金超.油氣集輸系統自動控制技術[J].電工技術,2020(10):2.

[3] 劉家寶.一種油氣集輸操控系統用變頻柜:CN2021 22293734.1[P].CN216280113U.

[4] 徐海英.一種油氣集輸操控系統用變頻柜:CN2018 11421128.X[P].CN109473890A.

[5] 徐春蓉.變頻調速技術在采油系統的應用[J].石化技術, 2019(1)231.

[6] 來昂杰,劉志成,劉鳳林,等.變頻調速技術在油田注水工藝中的應用[J].化學工程與裝備,2018(3):2.

[7] 席赫.一種油氣集輸操控系統用變頻柜:CN2018218 61460.3[P].CN208820674U.

 

收稿日期：2023-09-22

作者簡介：院紅海（1981—），男，河南省南陽人，研究方向:油氣集輸站庫等故障分析、排查與維護。

 

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