院红海

（中国石化河南油田分公司采油二厂，河南唐河  473400）

 

摘 要：随着我国经济的快速发展，油气田的开发与生产逐渐成为国家能源战略的重要组成部分。油气集输系统是油气田开发的关键环节，其工作效率直接影响到油气田的开发效益。本文针对油气集输系统中存在的问题，分析了变频技术在油气集输系统中的应用，探讨了变频技术对油气集输系统的影响，旨在为我国油气集输技术的发展提供参考。

关键词：变频技术；油气集输系统；应用；节能；效率

中图分类号：TM921.51;TE686 文献标识码：A 文章编号：1671-2064(2023)21-2024-03

 

0引言

油气集输系统是油气田开发的重要组成部分，其任务是将井口生产的油气进行收集、处理、输送至终端。随着油气田开发程度的加深，对油气集输系统的要求也越来越高。传统的油气集输系统存在能耗高、运行效率低等问题，已不能满足现代油气田开发的需求。近年来，变频技术在我国油气集输系统中得到了广泛应用，为提高油气集输系统的运行效率、降低能耗提供了有力保障。

1变频技术概述

变频技术是一种调节交流电机转速的技术，通过改变电源频率来调节电机的转速，从而实现对设备的控制。在油气集输系统中，变频技术主要应用于泵、压缩机、风机等设备的驱动，实现设备的调速运行。与传统的阀门调节相比，变频技术具有调速范围广、响应速度快、节能效果显著等优点。

2浅谈变频技术在油气集输系统的应用现状分析

2.1应用广泛

随着油气行业的发展，变频技术在油气集输系统中的应用越来越广泛。包括压缩机、泵、风机、油气处理设备等在内的多种设备已经采用了变频技术，以实现能耗降低、运行效率提高等目标。变频技术不仅在油气行业中得到广泛应用，还涵盖了其他行业，如石化、化工、冶金、建材等。这些行业都对节能减排和提高运行效率有较高要求，因此变频技术在这些领域具有广泛的市场需求。变频技术具有较强的适应性，可以根据不同设备和工况的需求进行精确调节^[1]。在油气集输系统中，由于处理量、压力、温度等参数的变化，变频技术能够实现设备的优化运行，降低能耗。随着电力电子技术、控制理论等领域的不断发展，变频技术也在不断进步和创新。

2.2节能效果显著

变频技术能够实现设备的精确调节，使设备的输出功率与实际需求相匹配。这样可以避免能量的浪费，降低能耗。在油气集输系统中，通过采用变频技术，各类设备的能耗得到有效控制。变频技术使设备能够在最佳工况下运行，从而提高运行效率。在油气集输系统中，采用变频技术的设备能够在不同工况下保持高效运行，提高了整个系统的运行效率。变频技术可以对油气集输系统中的各类设备进行优化组合，实现系统的协同运行。这有助于降低整个系统的能耗，提高能源利用效率。变频技术具有运行平稳、故障率低等特点，降低了设备的维修成本。在油气集输系统中，采用变频技术的设备能够减少故障停机时间，保证系统的稳定运行^[2]。

2.3技术成熟

变频技术在油气集输系统中的应用已经相当成熟。目前，市场上推出了许多具有高稳定性、高效率和智能化程度的变频设备，满足了油气集输系统的各种需求。电力电子技术是变频技术的核心，其不断发展为变频技术提供了更大的技术空间。如器件性能的提升、开关速度的提高、损耗的降低等，使得变频器在性能、效率和可靠性方面得到显著提升。随着控制理论的不断发展，如模糊控制、神经网络控制、智能控制等，变频技术的控制策略越来越先进。这些控制理论的应用使得变频器在各种工况下都能实现高性能、高可靠性的运行。

2.4智能化程度提高

随着物联网、大数据等技术的发展，变频设备逐渐实现了远程监控、故障诊断等功能。这有助于管理人员及时了解设备运行状态，对设备进行优化调整，降低能耗。通过物联网技术，变频设备可以实现与其他设备和系统的互联互通。管理人员可以通过远程监控系统实时了解设备运行数据，如电流、电压、转速等。这有助于及时发现设备的异常情况，避免故障的发生，提高设备运行的稳定性。大数据技术使得变频设备能够对海量运行数据进行实时分析。通过分析设备的历史运行数据，管理人员可以找出潜在的故障隐患和能源浪费现象。此外，还可以通过对不同设备的运行数据进行对比分析，找出优化运行方案，提高整体系统的能源利用效率。利用大数据技术和机器学习算法，变频设备可以实现故障诊断功能的智能化。当设备出现异常时，系统可以自动识别并发出警报，同时提供相应的故障诊断建议。这有助于缩短故障排查时间，降低维修成本，确保设备的正常运行。基于实时数据和故障诊断结果，管理人员可以对设备进行优化调整。如根据负荷变化调整电机转速，实现能源消耗的动态优化；根据设备运行状态调整维护计划，提高设备使用寿命等^[3]。

3变频技术在油气集输系统中的应用

3.1在泵中的应用

在油气集输系统中，泵是关键设备之一。传统的泵采用阀门调节流量，存在能耗高、调节精度低等问题。采用变频技术后，可以根据输油量的需求自动调整泵的转速，实现精确调节，降低了能耗。此外，变频泵还具有启动电流小、启动平稳等特点，有效降低了泵的故障率。通过变频技术自动调整泵的转速，使泵的输出流量与输油量需求相匹配，避免了能量的浪费。在低流量工况下，泵的能耗显著降低。变频泵能够实现输油量的精确控制，提高了油气集输系统的运行效率。这对于稳定油井产量、延长油井寿命具有重要意义。变频泵启动时，启动电流小，减轻了对电网的冲击，降低了设备的故障率^[4]。同时，平稳的启动过程对延长泵轴承、密封等部件的使用寿命也有积极作用。变频泵可以根据输油量的变化实时调整自身转速，使得系统在各种工况下的运行更加稳定。这对于确保油气集输系统的正常运行、降低维修成本具有重要意义。变频泵具有较强的适应性，可以应对油气集输系统中各种复杂的工况，如输油管道中的流量、压力波动等。中国石化河南油田分公司采油二厂古城集输站，注水系统5台注水泵、原油处理系统3台原油外输泵和2台稠油开发污水回掺泵均采用了变频技术。原油处理系统的外输泵采用变频技术，原油外输过程中避免了输送液量变化而导致原油外输压力波动，减少对原油外输管网的冲击，原油储罐液位在合理范围内平稳运行。注水泵和污水回掺泵采用变频技术后，不会因局部注水井的关停或调整注水量导致注水系统压力高低波动，保障各个注水井精准注水。稠油开发井污水回掺压力稳定，使得稠油井污水回掺平稳运行，避免因量油、取样或扫线等操作导致掺水量变化引起掺水压力波动而导致管线堵塞现象的发生。另外，变频技术的运用，使原来阀门调节流量、压力，变为通过改变机泵转速调节，节省电量达7%左右。

3.2在风机中的应用

在油气集输系统中，风机主要用于油气输送。采用变频技术后，可以根据输油量的变化自动调整风机的转速，实现节能。此外，变频风机还具有调节范围广、响应速度快等特点，提高了系统的运行效率。变频风机可以根据输油量的变化自动调整转速，使风机的输出风量与需求相匹配。这样可以避免能量的浪费，降低能耗。在低风量工况下，风机的能耗显著降低。变频风机具有宽范围的调节能力，可以根据输油量的变化进行精确调节，适应各种工况需求^[5]。变频风机的调节响应速度快，能够在短时间内实现风量的精确控制，提高了系统的运行效率。变频风机可以根据输油量的变化实时调整转速，使得系统在各种工况下的运行更加稳定。这对于确保油气集输系统的正常运行、降低维修成本具有重要意义。变频风机具有启动电流小、运行平稳等特点，有助于延长设备使用寿命，降低设备故障率。

3.3在油气处理设备中的应用

油气处理设备是油气集输系统中的重要组成部分，包括污水处理、脱水设备等。采用变频技术后，可以根据处理量的需求自动调整设备转速，实现高效运行。同时，变频设备还具有运行平稳、故障率低等优点，降低了设备的维修成本。变频技术可以根据处理量的需求自动调整设备转速，使设备的输出功率与需求相匹配。这样可以避免能量的浪费，降低能耗。采用变频技术的油气处理设备能够在处理量变化的情况下保持高效运行，提高系统处理效率。变频设备在运行过程中具有平稳的特点，降低了设备的振动和噪声，延长了设备的使用寿命。变频设备启动电流小、运行平稳，降低了设备的故障率，减少了维修成本和停机时间^[6]。变频设备具有较强的适应性，可以应对油气处理系统中各种复杂的工况，如处理量、压力、温度等参数的变化。

3.4智能控制系统应用

智能控制系统可以对油气集输系统中各设备的运行状态进行实时监控，包括电流、电压、转速等关键参数。这有助于及时发现设备的异常情况，避免故障的发生，提高设备的运行稳定性。智能控制系统通过分析设备运行数据，可以对故障进行及时诊断。故障诊断功能不仅可以减少故障停机时间，还可以降低维修成本，确保系统的正常运行。智能控制系统根据实时监测的设备运行数据，可以对设备进行优化调整。智能控制系统可以实现对油气集输系统中各设备之间的协同控制，提高整个系统的运行效率和稳定性。利用大数据技术，智能控制系统可以分析设备的历史运行数据，预测设备的故障趋势和维护需求。这有助于提前采取维护措施，降低设备故障风险^[7]。

4结语

综上所述，变频技术在油气集输系统中的应用具有重要意义。它不仅实现了设备的精确调节，降低了能耗，还提高了系统的运行效率和稳定性。在今后的工作中，应进一步推广和应用变频技术，为我国油气田的开发提供有力支持。同时，还应加强对变频技术的研究，不断优化和提高其在油气集输系统中的应用效果，为我国油气集输技术的发展贡献力量。

 

参考文献

[1] 李东坡,王妮,巩建卫,李家新.浅谈变频技术在油气集输系统的应用[J].交通科技与管理,2021(6):61.

[2] 门虎,杨文学,范金超.油气集输系统自动控制技术[J].电工技术,2020(10):2.

[3] 刘家宝.一种油气集输操控系统用变频柜:CN2021 22293734.1[P].CN216280113U.

[4] 徐海英.一种油气集输操控系统用变频柜:CN2018 11421128.X[P].CN109473890A.

[5] 徐春蓉.变频调速技术在采油系统的应用[J].石化技术, 2019(1)231.

[6] 来昂杰,刘志成,刘凤林,等.变频调速技术在油田注水工艺中的应用[J].化学工程与装备,2018(3):2.

[7] 席赫.一种油气集输操控系统用变频柜:CN2018218 61460.3[P].CN208820674U.

 

收稿日期：2024-03-22

作者简介：院红海（1981—），男，河南省南阳人，研究方向:油气集输站库等故障分析、排查与维护。

 

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