Анализ применения частотных преобразователей в нефтедобывающей промышленности

2024-12-09

Нефтехимическая промышленность является основой национальной экономики и одним из крупнейших потребителей энергии. Основные производственные процессы осуществляются с использованием различных насосов и компрессоров. В настоящее время большинство этих насосов (нефтяных, водяных) и компрессоров работают в режиме постоянной скорости, управляемой электродвигателями. Если заменить большую часть таких двигателей на системы с регулированием скорости, можно значительно сократить энергопотребление, что обеспечит существенный эффект энергосбережения. Согласно приблизительным оценкам, в средних и крупных нефтехимических предприятиях асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором составляют около 80% от общей мощности оборудования. Это создаёт широкие возможности для применения систем частотного регулирования в нефтехимической отрасли.

На нефтехимических предприятиях на вентиляторы, насосы и компрессоры приходится до 90% общего энергопотребления, из которых две трети работают с переменной нагрузкой. Применение частотного регулирования позволяет сэкономить в среднем 52% энергии. Исследования показывают, что затраты на электроэнергию для вентиляторов и насосов в нефтеперерабатывающих заводах составляют около 10% от общих расходов на переработку нефти. В нефтехимической промышленности также используется более 10 000 вентиляторов, насосов и компрессоров высокого давления. Основное напряжение составляет 6 кВ, а мощность агрегатов — от 200 до 5900 кВт. Период окупаемости частотного регулирования для стандартных двигателей среднего напряжения составляет в среднем 1,8–2,2 года. Если преобразовать двигатели высокого напряжения в системы с использованием двигателей низкого или среднего напряжения, это упростит внедрение технологий энергосбережения с потенциалом экономии до 30 миллиардов кВт·ч.

Основные применения частотных преобразователей в нефтедобыче:

● магистральные насосы,
● штанговые насосы,
● насосы молекулярных сит,
● средовые насосы,
● экструдеры,
● циркуляционные насосы,
● насосы для закачки воды,
● буровые насосы,
● насосы для подачи воды в котлы,
● электроцентробежные насосы,
● насосы для рассола,
● вентиляторы,
● насосы для удаления накипи.

Производственный процесс нефтехимической отрасли носит непрерывный характер, и его основными средами являются жидкости и газы. Эти среды требуют повышения/снижения давления, нагрева/охлаждения для осуществления химических реакций, теплопередачи и других процессов. Насосы и вентиляторы, используемые для транспортировки больших объёмов жидкостей и газов, играют ключевую роль, что обуславливает их широкое применение в химической промышленности.

Буровые установки являются важным оборудованием в нефтедобыче. Современные установки используют дизель-генераторы, сети переменного тока или буровые установки с приводом постоянного тока. Однако буровые установки с приводом на базе частотного регулирования становятся всё более популярными благодаря своим преимуществам, недоступным для установок с постоянным током, что делает их перспективным направлением в развитии буровых технологий.

Основная задача нефтедобычи заключается в максимальном извлечении нефти из месторождений. Для этого используются два основных метода: добыча за счёт естественного давления (автономная) и механизированная добыча с использованием внешних источников энергии. Поскольку большинство месторождений в Китае не располагают достаточными природными ресурсами, автономная добыча встречается редко. В основном используются два типа насосов: штанговые насосы (так называемые качающие насосы) и электроцентробежные насосы.

Штанговые насосы с частотным приводом питаются от преобразователя частоты, что исключает необходимость механического переключения и регулировки. Частотное управление позволяет плавно и безступенчато регулировать скорость электродвигателя, что обеспечивает гибкость управления объёмом добываемой нефти. Это позволяет избежать остановки оборудования для замены шкивов или изменения хода поршня насоса, а также обеспечивает мягкий пуск двигателя, снижая износ оборудования и затраты на обслуживание.

Для электроцентробежных насосов, которые работают на большой глубине (несколько километров), важное значение имеет форма выходного сигнала преобразователя. Для минимизации потерь напряжения и гармонических искажений предпочтительно использовать многоуровневые преобразователи без гармоник с каскадным подключением силовых модулей.

При использовании частотного регулирования в насосных станциях для закачки воды в нефтяные месторождения можно обеспечить плавную и безступенчатую регулировку давления и расхода воды на выходе насоса. Это позволяет заменить использование регулирующих клапанов, значительно сокращая потери энергии.

Кроме того, частотные преобразователи находят применение на сборных пунктах нефти и газа. На этих пунктах происходит сбор, разделение, измерение и транспортировка нефти, газа и сопутствующих продуктов, которые затем подвергаются дальнейшей обработке и транспортировке.

Предыдущий Следующий

Последние новости