一、引言

石油管道是油气运输的核心基础设施，我国长输油气管道总里程超18万公里，其运行能耗（尤其是电气驱动能耗）占油气行业总能耗的30%。传统管道输送中，电气驱动设备常存在“大马拉小车”现象——如输油泵电机按最大负荷选型，实际运行中因油气输送量波动，电机长期处于低负载（＜50%）状态，运行效率不足70%；同时，固定运行参数（如恒转速、恒压力）无法匹配实时输送需求，导致能耗浪费。随着“双碳”目标推进，油气行业对管道输送节能提出更高要求，亟需通过电气驱动能耗优化技术，实现“降本增效、绿色输送”，本文基于某跨省原油管道（全长860km，设计输量1500万吨/年）的节能改造实践，探索优化技术路径与节能效益。

二、石油管道输送系统电气驱动能耗优化技术实践

2.1驱动系统选型优化：匹配负载需求，消除冗余能耗

针对“选型冗余”问题，采用“负载特性分析+精准选型”策略，替换传统大功率定速电机，选用“变频电机+高效减速器”的适配驱动系统。

在输油泵驱动优化中，先通过“管道水力计算”分析不同输送量下的负载需求——如某原油管道在输送量1000万吨/年时，输油泵所需轴功率为280kW，传统选用400kW定速电机，负载率仅52%；优化后选用315kW变频电机，搭配高效行星减速器（传动效率96%），电机负载率提升至88%，运行效率从72%提升至91%。同时，对压缩机驱动系统，采用“永磁同步电机替代异步电机”，利用永磁电机“低负载下效率高、功率因数高（＞0.95）”的优势，如某管道压缩机驱动电机优化后，在输送量波动区间（800-1200万吨/年），平均运行效率提升15%，年减少无功损耗12万kWh。某管道实践表明，驱动系统选型优化后，单台输油泵年耗电量从180万kWh降至132万kWh，节能率26%。

2.2运行参数动态调控：适配输送需求，实时降本节能

突破“固定参数运行”模式，基于实时输送量、管道压力等数据，动态调整电气驱动参数，实现“按需供能”。

在输油泵调速优化中，采用“PLC+变频器”闭环控制：通过管道沿线压力传感器、流量传感器实时采集数据，当输送量从1200万吨/年降至900万吨/年时，PLC控制系统自动调节变频器输出频率，将输油泵电机转速从1480r/min降至1100r/min，轴功率从320kW降至175kW，能耗降低45%；同时，设置“压力自适应阈值”，当管道进站压力超0.8MPa时，自动降低泵出口压力，避免“超压输送”导致的能耗浪费。某管道应用该技术后，输油泵平均运行功率降低32%，在输送量波动区间，能耗随输量同步动态下降，无额外浪费。

在压缩机压力调控中，采用“负载反馈调节”：根据管道末端储气库压力需求，实时调整压缩机电机输出功率，如储气库压力达标（1.2MPa）时，压缩机电机降载至60%运行，较传统恒功率运行，每小时节电180kWh，年节电超155万kWh。

2.3智能节能监控体系构建：实时监测能耗，追溯节能空间

针对“能耗监测滞后”问题，构建“数据采集-分析-预警”的智能监控体系，实现能耗可视化与异常溯源。

体系核心包括三层：一是“能耗数据实时采集”，在输油泵、压缩机电机配电柜安装智能电表（精度0.5级）、功率分析仪，通过工业物联网（IIoT）将电流、电压、功率、能耗数据上传至云端平台，采集频率达1分钟/次；二是“能耗分析与诊断”，平台内置“能耗基准模型”，自动对比实际能耗与理论最优能耗（基于输送量、管道阻力计算），如某输油泵实际能耗超理论值15%时，平台自动标记“高能耗设备”，并分析原因（如电机轴承磨损、变频器参数偏移）；三是“节能预警与推送”，对能耗超阈值（如单位输量能耗＞8kWh/吨）的设备，实时向运维人员推送预警信息，指导及时干预。某管道应用该体系后，能耗监测覆盖率从30%提升至100%，高能耗设备识别响应时间从24小时缩短至1小时，累计发现并解决12处能耗异常问题，额外降低能耗5%。

三、电气驱动能耗优化的节能效益提升分析

3.1直接经济效益：能耗降低，成本减少

优化技术的核心效益体现在能耗与电费的直接下降。某跨省原油管道（860km）改造后，电气驱动总能耗从改造前的1.2亿kWh/年降至0.86亿kWh/年，单位原油输送能耗从8kWh/吨降至5.8kWh/吨，按工业电价0.65元/kWh计算，年节约电费221万元；若推广至同类型管道（如3条同规模管道），年总节约电费超660万元。同时，优化后电机运行负载更合理，轴承、绕组等部件磨损减少，设备维修周期从1年延长至1.5年，年节约维修费用超50万元，直接经济效益显著。

3.2间接效益：绿色低碳，行业示范

能耗降低同步减少碳排放，按火电煤耗300g/kWh、碳排放系数0.678kgCO₂/kWh计算，某管道年减少碳排放2208吨，助力油气行业实现“双碳”目标。此外，该优化技术形成可复制的“选型-调控-监控”方案，已应用于某天然气管道（全长620km）改造，改造后单位天然气输送能耗降低25%，为管道输送行业节能提供示范，推动行业从“高耗能输送”向“绿色智能输送”转型。

四、结论

石油管道输送系统电气驱动能耗优化，需通过“选型匹配负载、参数动态调控、智能监控追溯”的协同技术路径，消除冗余能耗、实现按需供能。某跨省原油管道实践表明，优化技术可显著提升电气驱动效率，降低单位输送能耗，带来可观的经济与环境效益，破解传统管道“高能耗、低效益”难题。

未来需进一步深化“AI+能耗优化”融合，如利用机器学习算法预测油气输送量变化，提前优化驱动参数；同时探索“风光互补供电+电气驱动”模式，在偏远管道站场引入可再生能源，进一步降低化石能源依赖，推动石油管道输送行业迈向更高效、更低碳的发展新阶段。

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