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石化行业低碳模式推动仪器仪表行业的发展

导读: 因此在中国的低碳经济发展之路上,石油石化产业应该成为积极实践者。那么低碳经济的倡导,势必会促使石油行业加强技术的改造,因此也必然会带动具有节能减耗的高压变频器的发展

  为应对国际金融危机,实现“保增长、扩内需、调结构”的战略目标,党中央、国务院及时制定和实施了扩大内需、促进经济增长的计划,出台了《石化产业调整和振兴规划》,2009年石油石化行业经济出现了企稳回升、总体向好的发展局面,且中国石油石化业凭借一年来的出色表现成为当年全球的亮点和热点。

  2009年汽油产量为7194.8万吨,同比增长13.1%;柴油产量为14126.8万吨,同比增长6%;乙烯产量为1066.3万吨,同比增长8%。

  2009年,中石油、中石化、中海油、中国中化、陕西延长等五大公司全年主营业务收入3.12万亿元、同比仅下降了5.6%,利润总额2680.42亿元、同比增长8%,实属不易,成效卓著,为全行业企稳回升发挥了龙头作用。

  2009年,我国石化产业的格局未发生大的变化,重心仍在东部沿海一带,但部分产业正由东部向中西部地区转移。山东、江苏、广东和辽宁四省的行业产值合计已达全行业总产值的46.2%;内蒙、江西、四川和湖北等中西部省区的增速已位于全国前列。

高压变频器在石油开采行业中

  在石油开采行业的应用主要是应用于主管道泵、抽油机、分子筛机泵、介质泵、挤压机、循环泵、注水泵、泥浆泵、锅炉给水泵、电潜泵、卤水泵、引风机、除垢泵等。

  潜油电泵

  潜油电泵被安装在地下1000-3000米深的井里,泵在电动机的带动下高速旋转,将油抽到地面上来。传统的工作方式是电网直接供电,工程上称其为全压工频工作。

  (1)对于复杂断块油田来说,油水井的对应连通性差,部分潜油电泵井出现供液不足,影响到潜油电泵的正常生产及井下机组的运转寿命。当井下油量不富裕时,容易抽空,甚至死井,一旦死井则损失惨重。尤其海上平台在采油时,因为油层稠度大,流动性差,潜油电泵在抽油的过程中不能一下运行到额定转速,否则会出现油层因压力变化过快而断开,电泵只能抽到少量距井口近的油,远离井口的原油因不能够流动,电泵将断液而导致油井报废。并且一旦发生抽空时,定转子将出现干磨,容易产生烧泵的事故。

  (2)工频全压启动时,对电网产生冲击、电机冲击电流大、冲击扭矩大,造成电机、电缆的加速老化和电泵叶片、轴系的损坏。平台电网容量有限,电机工频对电网的冲击有可能导致发电机组停运。在采油过程中,由于液面经常变化,需要经常对电泵进行启停操作,频繁的冲击,降低了设备使用寿命,增加了维修费用。

  (3)电泵在井下几千米处,供电电缆上有100多伏的线路损耗,影响电机的正常供电。

  (4)潜油泵不能根据生产情况调整输出功率,造成巨大的能源浪费,难以使电泵工作在最佳工况点上。

  潜油电泵的电压等级不是国家电网的标准,大部分潜油电泵的供电电压是1140v和2300v,所以用于潜油电泵的高压变频器需要特别定制。潜油电泵的使用环境一般比较恶劣,所以要求变频器比较耐用。经过高压变频器的改造实现电机的软启动,即低压、低频启动,电机是慢慢加速起来的,工作频率不一定是额定频率,而是随意设置或调整,还可以根据井底油压高低自动调整转速,实现转速闭环控制。因此,海上采油平台潜油电泵配套使用变频调速装置,既是生产工艺的要求,也是保证机组安全可靠运行的需要。

  应用于海洋平台的高压变频器由于海洋平台远离陆地,运输、吊装费用高昂,因空间狭小,安装也极不方便,必须确保变频器一次投运成功,对可靠性要求极高,并要求故障后能迅速恢复运行,对技术有更高的要求。

  游梁式抽油机

  采用的抽油设备中,以游梁式抽油机应用最为普遍,数量也最多。一方面,游梁式抽油机运动为反复地上下提升,一个冲程提升一次,其动力来自于电动机带动的两个重量相当大的钢质滑块,当滑块提升时,类似于杠杆的作用,将采油机杆送入井中,滑块下降时,采油杆提出带油至井口,由于电机转速一定,在滑块下降过程中,负荷减轻,电机拖动产生的能量无法被负载吸引,势必会寻找能量消耗的渠道,导致电机进入再生发电状态,将多余的能量反馈到电网,引起主回路母线电压的升高,势必会对整个电网产生冲击,导致电网供电质量下降,功率因数降低,面临被供电企业罚款的危险;频繁的高压冲击会损坏电机,对电动机没有可靠的保护功能,一旦电机损害,造成生产效率降低、维护量加大,极不利于抽油设备的节能降耗,给企业造成较大的经济损失。另一方面,游梁式抽油机引入两个大质量的钢质滑块,导致抽油机的起动冲击大等诸多问题。

  目前,对游梁式抽油机的变频器改造主要有以下3个方面:

  (1) 以提高电网质量,减小对电网影响为目标的变频改造。这主要集中在供电企业对电网质量要求较高的场合,为了避免电网质量的下降,需引入变频控制,其主要目的就是减小抽油机工作过程对电网的影响。这种应用在胜利油田的临盘采油厂已经提上应用日程。

  (2) 以节能为第一目标的变频改造。这一点比较普遍,一方面,油田的抽油机为了克服大的起动转矩,采用的电动机远远大于实际所需功率,工作时电动机的利用率一般在20%-30%之间,最高不会超过50%,电动机常常处于轻载状态,造成了电动机资源的浪费。另一方面,抽油机的工作情况是连续变化的,这些都取决于地底下的状态,若始终处于工频运行,势必也会造成电能的浪费。为了节能,提高电动机的工作效率,需进行变频改造。

  (3) 以提高电网质量和节能为目的的变频改造。这种情况综合了上面两种改造的优点,是应用中的一个重要发展方向。

  注水泵

  通过注水井向油层注水,是保证油层压力,提高油藏采油速度和采收率而被广泛采用的一项重要开发措施。在油田注水工程中,注水泵是满足油田注水,保证地层压力的源设备,为了保证较长时期内满足油田注水需要,在设计上注水泵的容量选型一般都较大,同时在实际生产中,日注水量又总是一个波动较大的参数。

  当采用变频调速时,50Hz满载时功率因数为接近,工作电流比电机额定电流值要低许多,这是由于变频装置的内滤波电容产生的改善功率因数的作用,可以为电网节约容量。采用变频调速后,可以避免因通过阀门控制使泵过多偏离额定工作区而引起的振动,这种振动严重时会引起悬臂泵轴头断裂。由于启动缓慢及转速的降低,相应地延长了许多零部件如密封、轴承的寿命,特别是减轻了起动机械转矩对电机机械损伤,有效的延长了电机的使用寿命,减少了检修维护开支,节约大量维护费用。

高压变频器在石化行业中

  在炼油行业高压变频器主要应用于原油泵、减低渣油泵、循环泵、介质泵等泵类和送风机等大功率风机。

  干馏装置主风机

  页岩干馏装置炼油工艺中,有一项重要的环节就是利用离心式风机(即:主风机)向干馏炉下部的发生段送风,目的是为干馏炉上部下来的页岩半焦完成氧化-还原反应提供饱和空气。在实际运行中,要根据反应装置中各项工艺指标的控制需求,调整主风机送风量。风量的调整要通过手动调节主风机入口蝶阀开度和放散口开度来实现,多余风量通过放散口排出。电机的出力在70%左右。根据生产工艺的要求,每小时都要由工人手动风量一、两次,大量的空气被通过放散口排除,因此这种风量调整方式不合理,工人劳动强度大,同时造成无谓的能耗浪费。工艺的角度上看,每天都要频繁的调整主风机的流量,工人要付出繁重的劳动,而且调整偏差较大,如果电机通过变频器调整调速,可以满足工艺的需要,达到调节准确,节省人力的目的。更重要的是,风机运行过程中,入口蝶阀开度越小,损耗在风机挡板上的能量越多,因此,主风机根据需要调速运行将会有很大的节能空间。

  原油泵

  现场是通过调节泵出口阀门的开度,即改变管网阻力来调节流量,同时改变了出口压力。根据泵的特性,调节出口阀门的开度,将使效率下降。若采用改变泵电机转数,阀门全开,管网阻力曲线不变,降低水泵的扬程以减小流量,根据现场需要,允许出口最小压力为2.1Mpa,允许最小流量为240t/h,在满足此要求的基础上进行调速,使泵效率在高效点运行,即变速调节比节流调节时,泵从电网吸收功率要减少,因此采用变速调节,能把消耗在节流中的损耗省下来,达到节能的目的。

石油石化行业应用前景

  自从2008年两会,将低碳经济被提上议题之后,低碳经济,正以前所未有的高姿态走进人们生活的方方面面。政府提出,2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%至45%。而作为耗能大户的石油石化行业,首当其冲被推到了风口浪尖。统计数据显示,在国家发改委公布的千家重点耗能企业中,石油和化工企业有340家,占1/3;在环保部公布的废气、废水污染源国家重点监控企业中,石油和化工企业分别占 13.4%和25.8%。

  因此在2010年2月25日召开的国务院常务会议指出,要压缩和疏导过剩产能,加快淘汰落后产能,引导产业健康发展,同时启动石化行业低碳技术示范工程建设。因此在中国的低碳经济发展之路上,石油石化产业应该成为积极实践者。那么低碳经济的倡导,势必会促使石油行业加强技术的改造,因此也必然会带动具有节能减耗的高压变频器的发展。

  另一方面,国内对石油石化产品的需求快速增长。专家预计,到2010年,我国汽煤柴需求量将为1.85亿至1.89 亿吨,乙烯需求当量将达到2500万至2600万吨。巨大的石油石化产品需求潜力,将为我国石油石化企业进一步拓展市场、做大总量提供难得的战略机遇和良好的市场条件。石油的市场需求旺盛。市场需求势必拉动石油开采设备的增加、石油开采量的加大和炼油设备增加。这些也将进一步扩大石油行业的节能潜力。

 

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