潜油电泵的变频调速应用风速表

潜油电泵的变频调速应用

潜油电泵的变频调速应用 2011年12月09日 来源： 1、潜油电泵采用变频技术的由来近十年来，交流变频装置从小容量到大容量，从简单的开环系统到复杂的闭环系统，人们在不断地尝试应用并已享受它给人类社会带来的巨大益处。它做为调速装置应用于很易使用又不方便调速的交流电机上，无论是从工艺要求还是电气节能的需要，都在改变以往交流机不易调速的状况。同样，潜油电泵做为油田深井抽油机的动力，无论出自于工艺的要求，还是节电的需要，使用变频调速技术驱动，都感到大有益处。但由于过去所用的技术方案不甚理想，故应用面尚不太广。本公司目前采用的技术方案是目前世界上的先进技术，具有较好的应用前景。1.1潜油电泵采用变频技术调速驱动是其最佳传动方案潜油电泵是油井井下工作的多级离心泵，是一种较新的机械采油设备之一。油泵是长期连续工作于2~3km井下高温、强腐蚀的恶劣环境中，由于深入油层，故工作效率较高，近年来油田应用愈加广泛。其功率均不太大，一般在55~75kw之间，由于油井较深，为降低线路压降，故其拖动电机没有采用工频而一般设计为1000伏级。该电压属中压范畴，不高也不低。若降低电压，则线路压降太大，电机低效无法正常工作。若提高电压，线路压降虽小，但供电线路电缆及电机的绝缘问题突出，故障率高，维护困难，可靠性下降。因此，目前国内大部分油田采用的多是1140伏潜油电泵。据调查结果，常见的主要问题是：A、上电启动时冲击电流大，分布电感使系统内反压过高，经常造成系统多部分绝缘损伤。B、由于油井地质状况变化较大，而电泵设计余量又往往偏大，尤其是井下液量不足时，泵产生的油压过高，故缩短泵的使用寿命，其维修及更换几率增加。为解决上述问题，必须对油泵电机进行调速控制。采用交流变频调速是目前最理想的措施。其因如下：A、变频器具备软启动功能，在启动过程中，电机转速随着频率变化而接近同步状态升速，故反电势及冲击电流很小，绝缘易受破坏的问题出现几率较低。B、无论重载或轻载，系统的功率因数均较高，尤其在小负载状态，无功功率大大减小，具有明显的节电效果。C、可按油井当前状况调节出油量，使油井工作在最佳状态。降低故障率的同时提高工作效率。D、亦可组成压力、温度闭环系统，提高自动化程度及实现最佳控制。采用变频调速后，对于富油油井，可以增产；对于贫油油井可以做到连续生产且减少停井次数并达到节能的目的；对含砂油井，可以减少卡泵次数，并可反转排砂，延长电泵寿命；对于含气油井，可提高转速减少油气分离不佳所致的气锁现象出现而增产增效；对于含蜡油井，可减少结蜡、结垢而降低管路堵塞次数；对于稠油油井，可低速大功率运行，减少停井次数并获得可观的节能效果。1.2 过去采用的几种变频调速方案比较1.2.1 采用工频通用变频器 该方案采用降压、升压变压器及工频电源下的通用变频器组成高－低－高方式达到油泵电机变频目的。其优点是简单易行，缺点是系统过于笨重，尤其是输出侧变压器尚须按最低工作转速来设计，通用性不强或设计不可能合理。由于系统几经变换，使效率降低。

1.2.2 采用变通低压变频（二电平）技术实现中压变频，系统简图如下：该方案采用低压整流器，及低压电容串联，高压IGBT直接逆变。控制方式仍采用传统的正弦波脉宽调制。其优点是系统组成简单，其缺点是输出的电压波形为高压矩形脉冲，即出现了难以解决的dv/dt问题，这对于长输电线路的工况很不适宜，对电机同样带来绝缘问题，且输出电流波形亦不理想。本公司中压变频器的技术方案1. 3本公司是采用二极管箝位三电平技术，其系统简图如下，该技术自80年代始即被国外厂家应用并推广。东芝、ABB、三菱、西门子等公司都有此类产品，其特点偏优于采用在不太高的中压变频器中。与二电平相比较，其输出的电压波形虽然仍为矩形脉冲所组成，但其脉冲幅值却降低一倍，较好地解决了dv/dt高所带来的绝缘及谐波等问题。其缺点已基本克服，美中不足的是逆变元件的换流尚须由箝位二极管来保证，但在几十千瓦的变频器中，该不足并不构成限制因素，电流波形亦较理想。1.4微能科技中压变频器应用简述：本公司目前生产的中压变频器是专门针对国内1140伏电网下运行的交流异步电机设计的。而国外的中压产品则主要指输入电压为2300V、3300V、4160V的变频器。到于更高电压的中压变频器（6~10KV）则以逆变单元串联方式的多电平变频器为主导。目前正在研发中。从技术发展的角度看，1~2千伏级变频器以三电平方案为优选，其主要原因是电路结构简单，又有合适的元件（1700伏~3300伏的IGBT）可用，价格低廉，性能/价格比最高。故此，这种变频器将有广阔的应用前景。亦可广泛用于矿井、矿山等驱动系统中。

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