变频器在抽油机上应用的若干问题探讨

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1、变频器在抽油机上应用的若干问题探讨

2、第1...图1常规曲柄平衡抽油机1—底座；2—支架；3—悬绳器；4—驴头；5—游梁；6—横梁轴承座；7—横梁；8—连杆；9—曲柄销装置；10—曲柄装置；11—减速器；12—刹车保险装置；13—刹车装置；14—电动机；15—配电箱。对某油田18口井的调查显示，只有1～2口井的配重平衡较好，绝大部分抽油机的配重严重不平衡，其中有10口井的配重偏小，另有6口井配重又偏大，从而造成过大的冲击电流，冲击电流与工作电流之比最大可超过5倍，甚至超过额定电流的3倍。不仅无谓浪费掉大量

3、的电能，而且严重威胁到设备的安全。同时也给采用变频器调速控制造成很大的困难：一般变频器的容量是按电动机的额定功率来选配的，过大的冲击电流会引起变频器的过载保护动作而不能正常工作。通过对抽油机曲柄配重块的调整，都可以使冲击电流降到电机额定电流之内，冲击电流与正常工作电流之比在1.5倍以内。这样，选用与电机额定功率同容量的变频器，甚至略小于电机额定功率的变频器（要视抽油机电动机的负载率而定）都可以长期稳定运行。由于抽油机的起动扭矩往往很大，惯性也很大，所以要将变频器的加减速时间设置得足够长，一般为30～50

4、s，才不致在起动时引起过载保护动作。3再生能量的处理问题由于抽油机属位能性负载，尤其当配重不平衡时，在抽油机工作的一个冲程周期中，会出现电动机处于再生制动工作状态（发电状态），电动机由于位能或惯性，其转速会超过同步转速，再生能量通过与变频器逆变桥开关器件（IGBT）并联的续流二极管的整流作用，反馈到直流母线。由于交－直－交变频器的直流母线采用普通二级管整流桥供电，不能向电网回馈电能，所以反馈到直流母线的再生能量只能对滤波电容器充电而使直流母线电压升高，称作“泵升电压”。直流母线电压过高时将会对滤波电容器

5、和功率开关器件构成威胁，为了保护电容器及功率开关器件的安全，所以变频器都设置了“OUD”保护——直流母线电压高保护停机功能。1）一种办法是增大变频器直流母线上滤波电容器的容量，将再生能量储存起来，等电动状态时再释放给电动机作功。这种方法对节能有利，但是电容器的储能作用是有限的。譬如，某抽油机电动机的平均功率以10k控制，比晶闸管有源逆变器容易实现。另外在输出端接有交流电抗器，用来抑制过电流。6）采用可四象限运行的变频器，如图5所示，其控制就更复杂，投资也更高了。500)this.style.ouseg(

6、this)">图5可四象限运行变频器主电路4电磁兼容性问题这里主要讲电磁干扰（EMI）问题，即变频器对微电脑控制器，传感（变送）器及通信设备的干扰问题。因为变频器是一个很强的电磁干扰源，变频器中的开关器件，以及产生的SP电压波形，会对控制及通信系统造成很大的干扰。干扰的途径，除了感应，辐射之外，也包括传导干扰，即通过连接导线传导的干扰。在控制系统中，变频器只是一个执行机构，它的运行频率（速度）指令要由控制器通过对油井产油量等信号的控制运算后向变频器发出，变频器设置成根据外部信号运行的工作方式。变频器就通

7、过这根信号线，给微电脑控制器造成了很大的干扰，以致使控制器无法正常工作。因为是传导性干扰，采用屏蔽线是不解决问题的，要从信号线上的共模及差模干扰入手，如图6所示，才能真正解决干扰问题。500)this.style.ouseg(this)">图6信号线抗干扰措施5可靠性和环境适应性问题由于抽油机都在环境恶劣的野外工作，并且很多油井是无人值守的，所以，对变频器的可靠性和环境适应能力提出了很高的要求：既要选用可靠性指标高的变频器品牌，又要给变频器在野外恶劣环境下工作创造必要的条件，如设计防护等级高的双层密闭隔

8、垫（保温）控制柜，柜内设计强迫风冷系统，可以将柜内的热量排出，并在柜底设计有冷空气入口，使之适合在夏季沙漠高温环境中使用。如有条件，可建造控制柜小屋，使控制柜避免阳光直接照射及雨淋。6IMOC-2000系列抽油机智能高效节能增产控制装置IMOC-2000系列抽油机智能高效节能增产控制装置,是由南京电力自动化设备总厂电气设备厂与国家电力公司热工研究院的科技人员相结合，在对国内油井进行了广泛而深入的调查研究的基础上，考虑到国内外同类产品的功能缺点和不足，根据不同油井的具体情况研究设计制造的，专门用于抽油机节

9、能增产控制的高科技产品。本装置通过流量，压力，温度的测量，可精确感知井下油层厚度，通过上、下死点位置的测量，更提高了控制的精确性。该产品融合微电脑智能控制技术，先进的变频调速技术和电动机综合节能控制技术，使抽油由传统的粗犷式低效率抽取改变为智能化高效率抽取，其结果是有效地避免了泵空的发生，大幅度减少了无效行程，节电率可达到30％～50％，原油增产20％～30％。控制装置中还装有遥控模块，可以随时接收上位机的指令信号，也可随时将油井的流量，压